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1、椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告一、選題依據(jù)(擬開展研究項(xiàng)目的研究目的、意義等)椰子屬于棕櫚科椰子屬，是一種典型的熱帶木本油料作物和食品能源作物，主要產(chǎn)物為椰子果 （以下簡稱椰子），外觀大部分呈球形或三棱形， 其組織結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)可分為外果皮、 中果皮和內(nèi)果皮。 收獲后椰子的外果皮呈綠色或者淺黃色，光滑堅(jiān)實(shí)，富有韌性；中果皮主要由纖維構(gòu)成，內(nèi)含軟木屑，纖維呈長條形狀，包覆著內(nèi)果皮；內(nèi)果皮則為堅(jiān)實(shí)的硬殼，內(nèi)含椰子汁液和果肉，其綜合利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，故享有“寶樹”的美譽(yù)。椰子主要分布在南北緯20間的熱帶地區(qū)，全世界有90多個(gè)國家和地區(qū)種植，種植面積達(dá)1100萬hm2，年產(chǎn)椰果570億個(gè)。我國椰子種植已有200

2、0多年的歷史，主要種植于海南省，在廣東、廣西、云南和臺灣有少量種植。目前我國椰子種植面積為4.6萬hm2，年產(chǎn)椰果2.43億個(gè)。椰子是我國主要的熱帶經(jīng)濟(jì)作物之一，椰子剝殼是椰子加工中非常重要的工序，只有剝殼后的椰衣、椰子果 （內(nèi)含椰子水） 才能進(jìn)一步加工成相應(yīng)產(chǎn)品。目前，大部分椰子還是采用手工和半手工的方式加工，加工企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)薄弱，產(chǎn)品加工的機(jī)械化水平技術(shù)較低，難以提高經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品利用率；近幾年，國內(nèi)已有的椰子剝殼機(jī)存在剝皮率低、剝殼后椰衣纖維被破外、產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值減少等突出問題，依然不能滿足市場化需求。為此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、剝殼效率高、椰衣纖維完好的新型椰子剝殼機(jī)迫在眉睫。二、國內(nèi)

3、外同類研究或同類設(shè)計(jì)的概況綜述(在充分收集研究主題相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出問題，找到研究主題的切入點(diǎn)，附主要參考文獻(xiàn))1.國外研究現(xiàn)狀 國外早在20世紀(jì)60年代初就著手研制堅(jiān)果剝殼機(jī)，到80年代初美國、意大利、法國相繼推出了各種堅(jiān)果剝殼機(jī)，如夏威夷果剝殼機(jī)、杏仁剝殼機(jī)等，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，堅(jiān)果剝殼機(jī)以日趨成熟，目前正朝著機(jī)電一體發(fā)展。國外對椰子剝殼機(jī)的研究從初始的實(shí)驗(yàn)機(jī)器研究逐步轉(zhuǎn)為適合投放市場的實(shí)用機(jī)型研究，泰國的一所大學(xué)采用車床切割機(jī)的原型，研制出一種椰子剝殼機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)包括一個(gè)剝殼刀、一個(gè)切割刀和一些加緊機(jī)構(gòu)，可完成21/h的剝殼工作。這種椰子剝殼機(jī)初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化剝

4、殼，但是由于剝殼效率低，難以得到推廣，是椰子剝殼機(jī)的初始試驗(yàn)。馬來西亞CoCoMaN椰子機(jī)器制造公司研制出一種椰子剝殼機(jī)的模型機(jī)器，該機(jī)器采用電力或者柴油機(jī)作為動(dòng)力，通過液壓控制裝置控制椰子剝殼手臂和椰子加工平臺完成對各種形狀和大小椰子的加工，每小時(shí)可以加工360個(gè)椰子，只需要配備一名工人控制液壓控制系統(tǒng)，但是剝殼質(zhì)量不好；印度尼西亞的一種液壓式椰子剝殼機(jī)，采用液壓的方式，模擬人工操作對椰子剝殼，該機(jī)減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，但產(chǎn)量低，產(chǎn)品質(zhì)量差異較大；還有一種旋切式椰子剝殼機(jī)，該機(jī)利用高速旋轉(zhuǎn)盤刀以切削方式破壞椰衣，殘余的果皮纖維再通過旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絲輪加以去除，單機(jī)剝殼率達(dá)85%-90%，但是剝殼后椰

5、衣纖維被破壞，產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值減少。2.國內(nèi)現(xiàn)狀目前，國內(nèi)常見的剝殼加工設(shè)備按剝殼方法分類可分為：撞擊法、擠壓法、碾搓法和剪切法。 （1）撞擊法剝殼機(jī)YBKL-52型葵花籽剝殼機(jī)，工作部件是轉(zhuǎn)盤（甩盤）和擋板。果實(shí)通過可調(diào)節(jié)料門落下，從轉(zhuǎn)盤中心進(jìn)入后，經(jīng)高速轉(zhuǎn)盤的擋塊或葉片的導(dǎo)向及加速作用，高速脫離轉(zhuǎn)盤。當(dāng)果實(shí)以較大的離心力撞擊壁面時(shí)，壁面對果實(shí)產(chǎn)生一個(gè)同樣大小的反作用力，使果實(shí)外殼產(chǎn)生變形和裂紋。外殼彈性變形的恢復(fù)使果實(shí)離開壁面，而果仁因慣性力的作用繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，并在緊靠外殼變形處產(chǎn)生了彈性變形。當(dāng)果實(shí)離開壁面時(shí)，由于外殼與果仁具有不同的彈性，其運(yùn)動(dòng)速度也不同，果仁將阻止外殼迅速向回移動(dòng)致使外

6、殼在裂紋處拉開破裂，完成外殼的剝離。采用這種方法剝殼時(shí)，當(dāng)撞擊力過大，易使仁殼均被破壞，進(jìn)而使仁殼相互粘附難以分離。此外由于剝殼物料的大小、形狀、輕重均有一定差異，使得撞擊力難以確定，因此這種方法的剝殼率不高。（2）擠壓法剝殼機(jī)6BH-700型花生剝殼機(jī)，花生果從喂料口喂入后，通過輸送風(fēng)機(jī)的氣流作用，經(jīng)輸送管道送到落果罩內(nèi)，在橡膠擋板作用下，連續(xù)均勻的進(jìn)去由橡膠滾筒與直立橡膠板組成的剝殼室。通過滾筒的旋轉(zhuǎn)，花生果在剝殼室受到擠壓作用，其果殼沿接合面裂開，從而達(dá)到剝殼目的。這種機(jī)器花生的破碎及損傷較嚴(yán)重，而且外表色澤受到影響，僅適用于食用和榨油，而不能做種子和出口仁。（3）碾搓法剝殼機(jī)YXB-1

7、型銀杏剝殼機(jī)，剝殼裝置采用傳統(tǒng)的組合磨原理，從動(dòng)盤之間的高速運(yùn)動(dòng)，對銀杏進(jìn)行反復(fù)擠壓和揉搓，將銀杏果仁、果殼、紅皮衣分離開來，剝殼機(jī)生產(chǎn)效率高，破碎率低、性能穩(wěn)定。(4)剪切法剝殼機(jī)BK25型蓮子剝殼機(jī)，主要由進(jìn)料斗、輸送機(jī)構(gòu)、剝殼頭、限位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電機(jī)及機(jī)架組成蓮子進(jìn)入剝殼機(jī)前要由桿篩進(jìn)行分級，分級后的某一級蓮子進(jìn)去進(jìn)料斗內(nèi)，再由傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)的同向轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿光棍組成的輸送機(jī)構(gòu)作用下，蓮子按序排列，并從支座上的出料空一次排出，蓮子一經(jīng)排出就進(jìn)入雙托輥和滾切刀構(gòu)成的剝殼通道，雙托輥平行布置且同向轉(zhuǎn)動(dòng)，輥面切制螺旋槽并滾花處理，蓮子在托輥的作用下變轉(zhuǎn)動(dòng)邊前行，逐漸為切割刀所切割。由于殼蓮厚度不一，

8、殼仁間隙小，蓮仁為脆性，使得破碎率較高。以上為國內(nèi)幾種剝殼機(jī)，而對于椰子剝殼機(jī)，我國椰子加工企業(yè)有三百多家，但大部分企業(yè)比較小，未能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?，少數(shù)企業(yè)有一定規(guī)模的專業(yè)化的椰子綜合加工設(shè)備，也僅僅是實(shí)現(xiàn)了椰子加工的后續(xù)工序的機(jī)械化加工，國內(nèi)市場上成熟的椰子剝殼機(jī)卻很少見。主要有以下幾種齒輥式剝殼機(jī)：椰子在自重的作用下，進(jìn)去由主從動(dòng)齒輥和壓框裝置組成的剝殼通道，兩齒輥平行布置且相向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輥上有按一定規(guī)律排列的釘齒，椰子在齒輥的帶動(dòng)下邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊前行，椰衣逐漸被刺破，并從椰子內(nèi)果上剝離，被剝離的椰衣在齒輥的帶動(dòng)下最終被兩側(cè)擋板阻截，剝殼后的椰子一次從出料口排出。整個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，操作

9、簡易，整機(jī)成本低。BYY型剝殼機(jī)：利用液壓傳動(dòng)和電氣自動(dòng)控制協(xié)調(diào)工作，這種剝殼機(jī)能夠剝除各種形狀和尺寸的干、濕椰子，且剝殼干凈，每小時(shí)可剝殼300多個(gè)，完好率在92%以上，并且適合于椰子剝殼的連續(xù)作業(yè)。自動(dòng)剝殼機(jī)：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)做X軸方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)滑移平臺上的手輪，可使由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的齒形盤刀向前進(jìn)給接觸椰子表皮，齒形盤刀與椰子表皮交錯(cuò)軌跡成為垂直正切削平面，完成對椰衣的切除，但最高剝殼率為57.3%。這些椰子剝殼機(jī)械刀具大體分為三類，其中以旋轉(zhuǎn)切削為主，運(yùn)動(dòng)曲線比較規(guī)則，由于椰子并非標(biāo)準(zhǔn)球形，所以椰子切削受力不均，椰子剝殼率和內(nèi)果損傷率提高不大。其次刀具以雙齒輥式

10、多次撕扯切削，很容易破壞椰衣纖維；而且刀具以扎入式旋轉(zhuǎn)的方法剝殼，椰子需裝夾固定，生產(chǎn)效率較低。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)釘板滾切式揉搓剝殼的新型方法，由傳動(dòng)系統(tǒng)、喂入裝置、剝衣裝置、高壓氣流、儲(chǔ)料箱、機(jī)架等組成。工作時(shí)，首先，開啟高壓空氣把剝衣釘板吹掃干凈，之后椰子通過喂料口進(jìn)入剝衣裝置的兩個(gè)剝衣釘板之間，通過伺服電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)及螺桿的傳動(dòng)，使得左側(cè)豎直釘板和右側(cè)傾斜釘板依次移動(dòng)。椰子被剝除干凈后，左側(cè)的剝衣釘板退回。光滑的椰子落到過濾網(wǎng)上，滾落下來，方便工人收集。被剝除的椰衣會(huì)透過過濾網(wǎng)落入下面的皮屑收集箱中，保證了操作車間的整潔。然后兩個(gè)釘板復(fù)位，進(jìn)入下一個(gè)剝衣過程。 該機(jī)具有生產(chǎn)率和剝殼率較高，剝殼

11、后椰衣纖維破壞較輕的優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型企業(yè)使用，解決了上述剝殼方法中存在的問題和缺陷。參考文獻(xiàn)：1蔡維等.基于椰子脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)與ANSYS分析J. 農(nóng)機(jī)化研究,2013,10:118-121.2林勇,張燕. 椰子自動(dòng)剝衣機(jī)的研究J. 食品與機(jī)械,2013,04:122-1243 毛舟,樊軍慶,張信禹.椰子自動(dòng)切口機(jī)的設(shè)計(jì)J. 食品與機(jī)械. 2013(01)4張浩棟,張燕,梁棟. 椰子滾切式剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)J. 食品與機(jī)械,2013,01:167-169.5尚江坤,張燕. 椰子剝衣機(jī)研制的現(xiàn)狀及展望J. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,06:3803-3805.6王銳,樊軍慶.椰子剝衣機(jī)自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

12、J. 食品與機(jī)械,2012,05:144-1467張浩棟,張燕,梁棟.基于PLC的椰子自動(dòng)剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)和控制研究J. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,23:203-204+208.8 肖仁鵬等.椰子自動(dòng)剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)J. 食品與機(jī)械. 2012(01)9王旺平,李詩龍,劉曉艷. 椰子剝殼機(jī)的研制J. 農(nóng)業(yè)機(jī)械,2011,20:179-181.10張旭飛,張燕,梁棟. 椰子剝衣機(jī)的液壓系統(tǒng)控制研究J. 液壓與氣動(dòng),2011,12:72-74 11王旺平,杜先鋒,周均生.BK25型蓮子剝殼機(jī)的研制J. 食品與機(jī)械. 2009(02)12翟仁海.YXB-1型銀杏剝殼機(jī)的開發(fā)J. 江蘇農(nóng)機(jī)化. 2008(05)

13、13沈繼弦.YBKL52型葵花籽剝殼機(jī)的研制J. 鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào). 1990(03)14楊魁三.6BH-700型花生剝殼機(jī)J. 糧油加工與食品機(jī)械. 1984(08)三、研究方案(研究內(nèi)容、目標(biāo)、研究方法、技術(shù)路線、擬解決的問題、特色或創(chuàng)新點(diǎn)等)1.研究內(nèi)容（1）剝殼機(jī)理分析；（2）椰子剝殼機(jī)總體方案的確定；（3）剝殼機(jī)各零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括傳動(dòng)系統(tǒng)、喂入裝置、剝殼裝置、高壓氣流、儲(chǔ)料箱機(jī)架等。 2.研究目標(biāo)設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化程度較高，效率高的椰子剝殼機(jī)，要求該機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，同時(shí)具有操作方便，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，適合大中型企業(yè)使用。具體要求：（1）機(jī)器的生產(chǎn)率500-600pcs/h

14、 ；（2）齒輥轉(zhuǎn)速85r/min；（3）剝殼率85；內(nèi)果破損率10。3.研究方法檢索和查閱大量相關(guān)信息，對國內(nèi)外比較先進(jìn)的剝殼機(jī)進(jìn)行比較分析，分析其理論依據(jù)和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理的基本理論知識，考慮椰子剝殼機(jī)的實(shí)際工作情況和工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傮w結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)系統(tǒng)、喂入裝置、剝殼裝置、高壓氣流、儲(chǔ)料箱、機(jī)架組成。工作中，機(jī)器由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。椰子經(jīng)過傳動(dòng)裝置之后到達(dá)喂入裝置，在進(jìn)入剝殼裝置，根據(jù)這一工作過程來確定機(jī)器各工作部件的結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4技術(shù)路線調(diào)查研究確定總體方案工作機(jī)理分析主要工作部件的設(shè)計(jì)其他輔助部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核撰寫論文繪制圖紙修改圖紙及論文申請答辯5.擬解決的問題（1） 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（2） 喂入裝置的設(shè)計(jì)（3） 剝殼裝置的設(shè)計(jì)（4） 儲(chǔ)料箱的設(shè)計(jì)6.特點(diǎn)（1）采用兩釘板滾切揉搓法剝殼，尺寸不同的椰子落入釘板不同位置，使得不同大小的椰子可以同時(shí)剝殼； （2）釘板與高壓氣流綜合作用進(jìn)行剝殼，提高了剝殼質(zhì)量。 四、進(jìn)程計(jì)劃(各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等)2.12-2.20：搜集資料，準(zhǔn)備開題報(bào)告； 2.21-2.28：撰寫開題報(bào)告；3.01-3.20：主要零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪制草圖；3.21-4.25：撰寫論文及繪制全部圖紙；4.26-6. 8：修改論文及圖紙； 6.8-6.14：準(zhǔn)備答辯。五、導(dǎo)師評語 年 月 日