碰撞式核桃破殼機的設計,碰撞式核桃破殼機的設計,碰撞,核桃,破殼機,設計 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）中期檢查記錄表 年 月 日 學生姓名 班級 課題名稱 課題完成進度（學生自述） 存在的問題及整改措施（學生自述） 指導教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 機械12-2 學生姓名 付志凱 學號 8011208218 課題名稱 碰撞式核桃破殼機的設計 起止時間 2012年12月1日—— 2012年5月29日（共14周） 指導教師 張宏 職稱 副教授 課題內容 該裝置由上機殼與下機殼， 以及傳動部件組成。 上機殼下部設置和傳動部件相連的脫輥， 脫棍與上機殼的外壁之間設置數根固連在上機殼兩側與脫輥平行的輻條篩，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室， 輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉， 進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼，為碰撞的核桃在咽喉處被搓擦擠壓破碎。 擬定工作進度（以周為單位） 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解核桃破殼的國內外現(xiàn)狀。 第2周—第5周 設計碰撞式核桃的總體方案。 第6周—第9周 碰撞式核桃的結構進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 主要參考文獻 [1] 史建新,高大中,王學農等.6HP-150型核桃破殼機[J].糧油加工與食品機械,2000,(1):28-29. [2] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關鍵設備[J].農機化研究,2008,(12):27-29,89. [3] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.一種核桃破殼取仁設備的研究[J].中國農機化,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028. [4] 董詩韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機的設計與試驗[J].農業(yè)大學學報,2011,34(1):62-65. [5] 何義川,史建新.核桃殼力學特性分析與試驗[J].農業(yè)大學學報,2009,32(6):70-75. [6] 史建新,辛動軍.國內外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題探討[J].農機化,2001,(6):29-32. [7] 梁莉,郭玉明,廉曉華等.微波核桃破殼力學性質試驗與分析[C].//第六屆博士生學術年會論文集.2008:448-452. [8] 梁莉,郭玉明,張鵬等.微波核桃破殼及對殼體材料拉伸力學性質的影響研究[C].//紀念中國農業(yè)工程學會成立三十周年暨中國農業(yè)工程學會2009年學術年會(CSAE2009)論文集.2009:1-2. 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 12屆畢業(yè)設計 碰撞式核桃破殼機 設計說明書 學生姓名 付志凱 學 號 8011208218 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-2 指導教師 張宏 日 期 2012.6 塔里木大學教務處制 前 言 無論在國際還是國內市場上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國核桃產量卻遠落后于國際上其他國家。在我國核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達的地區(qū)核桃年產量已達12萬噸。 隨著核桃種植面積的擴大，產量的增加，與核桃相關的加工開始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級等 等，大量生產加工不能依靠人力，必須有相應的機械換設備和自動生產線，因此這些加工設備的研究成為當務之急。 生產機械化是農業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農業(yè)經濟持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,堅果機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進一步提高,社會化服務規(guī)模不斷擴大,雖然目前堅果破殼機械化水平較高,但是多應用于經濟發(fā)達地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(qū),特殊用途的堅果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動生產率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。早在20世紀 60 年代初,就著手研制堅果破殼機具,至80年代初,美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機。 進入21世紀,我國堅果生產機械化開始了新的發(fā)展階段,農業(yè)結構調整發(fā)生了新的變化,也對堅果機械的發(fā)展產生了積極而深遠的影響,不僅拉動了新的有效需求,而且構筑了適合堅果生產機械化發(fā)展的新舞臺,為堅果生產機械化真正成為農村經濟發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進堅果生產機械化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農民購買堅果機械、開展堅果機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施,調動了農民購買堅果機械的積極性,形成了新的市場需求。隨著堅果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國內外對堅果深加工產品的需求不斷增大,提高堅果破殼機械化作業(yè)水平成為必然。堅果破殼機在提高勞動生產率,減輕勞動強度方面起到了積極的作用,促進了堅果加工業(yè)的科技進步,為堅果破殼機械的發(fā)展提供了空間。 該裝置由上機殼與下機殼，以及傳動部件組成上機殼下部設置和傳動部件相連的脫輥，脫棍與上機殼的外辟之間設置數根固連在上機殼兩側與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼。 目 錄 1核桃破殼技術現(xiàn)狀 錯誤！未定義書簽。 2核桃破殼機總體結構 錯誤！未定義書簽。 3核桃破殼機的設計 錯誤！未定義書簽。 3.1電動機的選擇 錯誤！未定義書簽。 3.2電動機的轉速 錯誤！未定義書簽。 4帶及帶輪的設計 錯誤！未定義書簽。 4.1 確定計算功率 錯誤！未定義書簽。 4.2 選擇V帶的型號 錯誤！未定義書簽。 4.3確定帶輪的基準直徑 錯誤！未定義書簽。 4.4 確定傳動中心距a和帶長L 錯誤！未定義書簽。 4.5 驗算主動輪上的包角 錯誤！未定義書簽。 4.6 確定V帶的根數 錯誤！未定義書簽。 4.7 確定帶的初拉力 錯誤！未定義書簽。 4.8求V帶傳動作用在軸上的壓力 錯誤！未定義書簽。 5 V 帶帶輪的設計 錯誤！未定義書簽。 5.1帶輪的材料選擇 錯誤！未定義書簽。 5.2結構設計 錯誤！未定義書簽。 5.3 從動帶輪的設計 錯誤！未定義書簽。 6傳動軸的設計 錯誤！未定義書簽。 6.1根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 錯誤！未定義書簽。 6.2 初步選擇輸出軸系 錯誤！未定義書簽。 6.3確定輸出軸上的圓角半徑值 錯誤！未定義書簽。 6.4 按彎扭合成條件校核軸的強度 錯誤！未定義書簽。 6.4.1 作軸的簡圖 錯誤！未定義書簽。 6.4.2 求輸出軸上的所受作用力的大小 錯誤！未定義書簽。 6.4.3滾筒上的合力 錯誤！未定義書簽。 6.4.4軸上水平面內所受支反力 錯誤！未定義書簽。 6.4.5軸在垂直面內所受的支反力 錯誤！未定義書簽。 6.4.6 作彎矩圖 錯誤！未定義書簽。 6.4.7作扭矩圖 錯誤！未定義書簽。 6.5 校核軸的強度 錯誤！未定義書簽。 7 滾筒的設計 錯誤！未定義書簽。 8圓盤的設計 錯誤！未定義書簽。 9入料口及破殼機上蓋的設計 錯誤！未定義書簽。 10機架的設計 錯誤！未定義書簽。 11小結 錯誤！未定義書簽。 12致謝 錯誤！未定義書簽。 13參考文獻 錯誤！未定義書簽。 碰撞式核桃破殼機的設計 付志凱 （塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300） 摘要：我國是核桃種植大國，尤其是地區(qū)核桃產量居全國前列，但核桃加工技術相對落后，沒有先進的核桃破殼機械。針對核桃的加工和核桃破殼取仁的工藝方法，設計了碰撞式核桃破殼機，對其結構及其原理作了介紹。該裝置采用滾筒和輻條篩使核桃碰撞和擠壓達到破殼的目的。通過對核桃破殼實驗研究和主要影響因素分析表明此設計設計合理可以實現(xiàn)殼仁的分離。 關鍵詞：核桃破殼; 取仁 1引言 無論在國際還是國內市場上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國核桃產量卻遠落后于國際上其他國家。在我國核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達的地區(qū)核桃年產量已達12萬噸。[1] 隨著核桃種植面積的擴大，產量的增加，與核桃相關的加工開始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級等 等，大量生產加工不能依靠人力，必須有相應的機械換設備和自動生產線，因此這些加工設備的研究成為當務之急。 針對當前核桃加工存在的問題和市場需求設計了核桃破殼機械代替人力脫殼。 2　核桃破殼取仁方法及核桃破殼裝置 2.1核桃破殼取仁方法 有離心碰撞式破殼法、化學腐蝕法、真空破殼取仁法、超聲波破殼法和定間隙擠壓破殼法。離心碰撞方法碎仁太多,所以應用很少;化學腐蝕方法由于在實際操作中不好控制,仁易受到腐蝕,處理不好還會造成對環(huán)境的污染;真空破殼和超聲波破殼方法設備昂貴,破殼成本高,且破殼效果不夠理想;定間隙擠壓破殼方法值得探索[2]。 核桃破殼取仁裝置有很多種，常見的有機械打擊破殼、圓盤剝殼裝置、齒輥剝殼裝置、離心剝殼裝置、錘擊式剝殼裝置、軋輥式剝殼裝置、對輥窩眼式開口裝置、沖壓式破殼裝置、核桃鋸口破殼裝置、核桃破殼挖核裝置以及平板擠壓式破殼裝置等。[3] 3碰撞式核桃破殼機的介紹 通過對核桃破殼的實驗分析，采用碰撞擠壓破殼的方法。通過滾筒的拋送，核桃與輻條篩碰撞，進而在滾筒與輻條篩的擠壓下破殼。其整體結構圖如下： 1.機架 2.、9.螺母 3、10.墊圈 4、11.螺栓 5.電機 6.鍵 7.主動帶輪 8.V帶 12.滾筒 13.輻條篩 14.上機殼 圖 1 碰撞式核桃破殼機整體結構圖 3.1破殼機的工作原理 該裝置由上機殼與下機殼，以及傳動部件組成。上機殼下部設置和傳動部件相連的滾筒，滾筒與上機殼的外壁之間設置數根固連在上機殼兩側與滾筒平行的輻條篩，輻條篩與滾筒之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和滾筒之間形成脫殼室的咽喉，進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊并擠壓碎核桃殼。 3.2破殼機的主要結構 輻條篩部分： 輻條篩起碰撞擠壓作用，它是由一定數量的圓鋼焊接在上機殼兩側鋼板上，與滾筒平行安裝，每兩根圓鋼之間的縫隙可以將核桃卡住，然后快速旋轉的滾筒將被卡住的撞破的核桃擠碎。 滾筒的設計： 滾筒部分主要是由滾筒、凸筋、圓板焊接而成。核桃在滾筒和凸筋之間被拋出，使其撞在輻條篩上，落到脫殼室咽喉處，由滾筒與輻條篩擠壓破碎，破碎的核桃掉入下部出口。 滾筒是核桃破殼機的主要部件之一，它直接關系到核桃破殼機正常工作時整體的破殼效果情況。它的功能是采用滾筒上的凸筋，均勻快速的轉動情況下，將進入的核桃拋出，被拋出的核桃與輻條篩撞擊破裂，當其進入脫殼室咽喉出被凸筋與輻條篩擠壓破殼。凸筋是數條鋼筋焊接在滾筒上的，圓筒用的是鋼管，圓通兩端通過圓鋼板使?jié)L筒與軸通過焊接方式連接在一起，核桃破殼機的主要功能是碰撞擠壓破殼，而滾筒在工作中起到了重要作用，因此，滾筒是破殼機的設計的主要部件。 入料口及破殼機上蓋的設計： 入料口與核桃破殼機的上蓋部分相連，它是利用薄鋼板制成，入料部位與滾筒的凸筋部位相切，將從入料口進入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋拋出進行撞擊。 入料口是將核桃填入核桃破殼機機體內的一個重要部分，它是核桃破殼機上的一個部件，它的作用在于通過入料口可以將核桃順利的填入機體內，而且不會將核桃從入料口飛濺出來，造成人員傷害等事故發(fā)生，而且在填入的過程中或是填入后的工作過程中，破殼機機能安全的工作，因此，核桃破殼機的入料口的設計，即關系到核桃破殼機的工作質量及安全。 在設計核桃破殼機入料口時應當考慮到設計不當可能發(fā)生的危害，需要精心的設計其結構。因為在將核桃添入破殼機時，電動機在高速的旋轉，連同它的主軸一起旋轉，這種填料方式對主軸、對機體都有很大的副作用，有可能瞬時加大主軸的承擔負載，即同時加大主軸的彎曲應力、扭轉應力等，如果入料口的填料方式不利于主軸的工作，就會加大了滾筒上的凸筋的磨損和老化等。如果入料口的設計不當，會造成主軸的瞬時被卡死，電動機悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對電動機和核桃破殼機的主軸有及大的破壞性。核桃破殼機的入料口與破殼機的上蓋相連接為一體，即入料口安裝在核桃破殼機的上蓋上，兩者均采用2mm的薄鐵板制成，焊接連接，核桃破殼機的上蓋成方形。 核桃破殼機的上蓋的兩端部位、入料口的兩側及中間部位，均采用鐵條加固，其連接的方式采用焊接，這樣可以提高核桃破殼機的上蓋的剛度，不宜變形，同樣也有支撐作用。破殼機的上蓋整體焊接兩個角鐵上，目的是便于與破殼機的下半部分安裝，將破殼機上蓋的緣地腳與角鐵焊接相連，起加固作用的鐵條同樣焊接在兩個角鐵上，以加堅固。在核桃破殼機上蓋的兩端設有兩個半圓形狀的鐵板，其采用的材料是一樣的，目的一是保障工作人員的安全，因為在破殼機正常工作時，它的主軸高速旋轉，如果沒有兩打的鐵板擋住，有可能工作人員不甚將手或衣服絞進破殼機中，造成人員傷亡等事故發(fā)生。二是阻擋破殼后的核桃飛濺，核桃被破殼機破殼后，由于主軸的高速旋轉擊打破殼下的核桃四處飛濺，致使核桃不能很好的收集起來，如果核桃破殼機上蓋的兩端沒有著兩快鐵板的攔擋，同時飛濺的核桃碎殼也給工作人員帶來危險，因此核桃破殼機上蓋兩端的擋板設計是必要的，也是必須的。而且，根據它的結構設計，擋板在核桃破殼機安裝中是縱向布置的，兩個擋板都應該騎壓軸承座，即擋板的設計即要考慮到它與破殼機上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合，而且，兩端開口，它與軸承相交處的形狀根據軸承來確定 機架的設計： 機架是核桃破殼機的主要支撐部件，機架的堅固是核桃破殼機的工作穩(wěn)定、運轉平穩(wěn)的基礎，它是承擔所有來自軸及電動機、滾筒的沖擊和應力，因此機架無論是從結構上還是從材料上，都應該采用堅固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。在機架上有兩段橫梁，要求它的工作強度大，承載能力強，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會變形，因此這兩端橫梁選為角鐵，這樣的材料來支撐核桃破殼機的主要載荷部分。核桃破殼機的機架上安裝有一出口，目的是當破殼機將核桃破殼后，核桃從脫殼室中漏出，落到出出口上，核桃順著斜板下滑，從而滑出機體之外，達到將核桃破殼的完成，而隨時地將核桃排出機體之外，它的材料也同樣是選用鐵板制成。 傳動部分： 傳動部分采用帶傳動。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點。 4破殼機的結構因素 4.1滾筒轉速的選用 破殼機滾筒轉速與拋送效果和碰撞效果有一定關系，但速度過大也會是震動過大，造成機械不穩(wěn)定，選用400~600r/min較為合適。選擇如下電機： 表4-1 Y90L-2主要參數如下表 型 號 額定功率KW 轉速r/min 電流/A 效率（%） 功率因數 額定電流 額定轉矩 最大轉矩 Y90L-4 1.5 1400 3.65 79 0.79 6.5 2.2 2.2 4.2帶輪及傳送帶的設計 表4-2 傳動部分主要參數如下表 帶型 傳動比 主動輪直徑 從動輪直徑 帶長 主動輪包角 V帶根數 帶初壓力 從動輪轉速 Z型帶 3.15 71 224 1250 159.5 3 73.5 4.3主軸校核 表4-3 主軸受力主要參數如下表 電機輸出扭矩 滾筒上的力N 水平面內軸承支反力 水平面內軸承支反力 垂直面內支反力 垂直面內支反力 31345.73 31.9 345.23 251.83 表3-2 主軸彎矩主要參數如下表 水平彎矩（） 水平彎矩（） 垂直彎矩（） 垂直彎矩（） 合成彎矩（） 扭矩圖 31345.73 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當量彎矩的強度（既危險截面c的強度）。由經驗公式及上面計算出的數值可得出。 公式 ： （4-1） 式中 ： —軸的抗彎拋面模量， —軸的許用應力，。 按軸實際所受彎曲應力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應的數值，從《機械設計基礎》可以查出。 按《機械設計手冊》書中查得，對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力。 其他截面雖然引起的應力集中削弱疲勞強度，但由于最小直徑按扭轉強度較為寬裕確定的，所以無需校核。 4.2滾筒與輻條篩的硬度 滾筒和輻條篩與核桃擠壓部分的硬度對破殼有影響，若硬度太低,滾筒及輻條篩容易磨損和產生變形,使用壽命縮短。若硬度太大,則彈性差,對核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時變形小,影響破殼。[5]試驗結果證明,采用HRC硬度為40~50的45鋼較合適。 4. 3　喂料速度對破殼效果的影響 在入料口兩板有間隙每次可以使一排核桃同時掉落進去,喂料速度越高,單位時間通過的核桃量越多,生產率越高。但當喂料速度遠大于生產率時,核桃破碎率增加,而破殼質量則嚴重下降。因此,喂料速度應控制在一定范圍內。 5結論 核桃破殼機主要靠碰撞和擠壓使核桃破殼，其影響因素主要有轉速、咽喉間隙、材料硬度、喂料速度等。 增加破殼效率可適當提高轉速，增大喂料量，增長滾筒長度。 參考文獻 [1] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關鍵設備[J].農機化研究,2008,(12):27-29,89. [2] 史建新,辛動軍.國內外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題探討[J].農機化,2001,(6):29-32. [3] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關鍵設備[J].農機化研究,2008,(12):27-29,89. [4] 董詩韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機的設計與試驗[J].農業(yè)大學學報,2011,34(1):62-65. 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 碰撞式核桃破殼機 學生姓名 付志凱 學 號 8011208218 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械12-2 指導教師 張宏 起止時間 2012-3——2012-6 機械電氣化工程學院教務辦制 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 碰撞式核桃破殼機 1、 課題來源及研究的目的和意義 無論在國際還是國內市場上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國核桃產量卻遠落后于國際上其他國家。在我國核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達的地區(qū)核桃年產量已達12萬噸。 隨著核桃種植面積的擴大，產量的增加，與核桃相關的加工開始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級等 等，大量生產加工不能依靠人力，必須有相應的機械換設備和自動生產線，因此這些加工設備的研究成為當務之急。 該裝置由上機殼與下機殼，以及傳動部件組成上機殼下部設置和傳動部件相連的脫輥，脫棍與上機殼的外辟之間設置數根固連在上機殼兩側與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼。 2、國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 國外方面 生產機械化是農業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農業(yè)經濟持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,堅果機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進一步提高,社會化服務規(guī)模不斷擴大,雖然目前堅果破殼機械化水平較高,但是多應用于經濟發(fā)達地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(qū),特殊用途的堅果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動生產率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。早在20世紀 60 年代初,就著手研制堅果破殼機具,至80年代初,美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機,如夏威夷果破殼機、杏仁破殼機、澳洲破殼機。其中澳洲破殼機破殼機運用了固定變形速率原理，確保了破壞的均勻性、持續(xù)性并最終得到一個較完整的核仁。試驗表明平均75%的核仁是完整的或兩半的。經過數十年的發(fā)展,堅果破殼機具已日趨成熟,目前,正朝著機電一體化方向發(fā)展。 國內方面 進入21世紀,我國堅果生產機械化開始了新的發(fā)展階段,農業(yè)結構調整發(fā)生了新的變化,也對堅果機械的發(fā)展產生了積極而深遠的影響,不僅拉動了新的有效需求,而且構筑了適合堅果生產機械化發(fā)展的新舞臺,為堅果生產機械化真正成為農村經濟發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件[1]。在一些地區(qū)推進堅果生產機械化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農民購買堅果機械、開展堅果機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施,調動了農民購買堅果機械的積極性,形成了新的市場需求。隨著堅果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國內外對堅果深加工產品的需求不斷增大,提高堅果破殼機械化作業(yè)水平成為必然。堅果破殼機在提高勞動生產率,減輕勞動強度方面起到了積極的作用,促進了堅果加工業(yè)的科技進步,為堅果破殼機械的發(fā)展提供了空間。綜上所述，在堅果的破殼設備中，更多的為機械擠壓設備，與傳統(tǒng)手工法相比,機械法省工、省力、高效、環(huán)保，但這種設備仍存在著破殼率低、碎仁率高、機械適性差等缺點。而對于堅果破殼設備及破殼技術的研究，均基于堅果的機理研究。我認為在堅果破殼技術與破殼機理的研究中，尚存在著很多的問題需要解決。 這些年來,國內有些加工企業(yè)和科研院所已逐步研制開發(fā)出一些堅果類破殼加工設備,但多數破殼機具一次性破殼率偏低,碎仁率偏高,致使生產效率低,加工損失大。 3、 任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 3.1任務要求 該裝置由上機殼與下機殼，以及傳動部件組成上機殼下部設置和傳動部件相連的脫輥，脫棍與上機殼的外辟之間設置數根固連在上機殼兩側與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼，為碰撞的核桃在咽喉處被搓擦擠壓破碎脫出的核桃仁。 3.2、實現(xiàn)預期目標的可行性分析 破殼是帶殼的物料在深加工之前必須進行的一道工序,堅果破殼在農產品加工中相當重要但難度很大, 主要是借助一對擠壓力引起的，擠壓力只能使核桃殼破碎。核桃破殼擠壓力的大小取決于破殼板間隙、硬度和摩擦系數，增加破殼板花紋是提高脫殼能力又不增加破碎率的有效方法。破殼效果與破殼機結構和物料有關。機械的結構因素有進入角、摩擦角、電機轉速、破殼板間隙、破殼板硬度、破殼板上網格形狀和大小等。物料因素有品種、含水率、粒型大小、飽滿程度、均勻度、表面粗糙度、殼的厚薄和內隔膜面積等。除此之外，還和喂料速度有關。提高生產率可通過增加料斗容量和破殼板面積獲得。由于核桃存在品種繁雜、形狀不規(guī)則、尺寸差異大、各品種平均殼厚各不相同以及殼仁密度相差不大等特性，使得破殼后的核桃殼仁分離特性差異較大。 4、重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 1）破殼理論的研究與實踐的聯(lián)系不夠緊密。由于實際中的核桃尺寸大小不一、球度不同，殼的厚度也不一樣，建模比較困難。為了使所建立起來的模型能應用到實際中去，還需對破殼原理進行深入分析。 2）對破殼取仁質量的影響的研究還不夠深入。由于核桃品種、形狀、尺寸、殼的厚度等方面的差異，不同品種的核桃大小不一致，甚至同一品種的核桃，大小也不一致，從理論上講，進入固定間隙破殼裝置的核桃，都能很好的破殼，不存在進入方向問題，但對于近似呈橢球形的核桃來說，當其長軸方向與擠壓輥軸線平行或呈較小角度時，核桃可隨擠壓輥一起轉動，核桃破殼完全，取仁容易，有必要對核桃導向進行研究。 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 1、課題指導老師提供的原始資料及設計相關知識指導。學校圖書館有相關論文研究所需的書籍、期刊等參考文獻。借助學校圖書館、互聯(lián)網查閱相關資料和視頻。對資料及設計過程中不懂得、疑難的地方向同學和指導老師請教。對相關設計資料及數據進行系統(tǒng)的整理和完善，完成設計。 2、本課題的研究需要大量的時間和資金的支持，其次要做很多的試驗和分析過程。首先需要大量的核桃做實驗材料，而因為是核桃生產大省，因此無論是資金還是數量都能滿足實驗要求。碰撞式核桃破殼機某些部件，以及其他一些材料自己都可以加工或在市場上買到，可以滿足本課題的實驗要求。核桃也可以在市場上買到。對于仿真分析需要的軟件，可以去圖書館借，或找同學老師看時又有這些軟件，也可以從網上下載。 6、完成本課題的工作方案及進度計劃 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解核桃破殼的國內外現(xiàn)狀。 第3周—第5周 設計碰撞式核桃的總體方案。 第6周—第9周 碰撞式核桃的結構進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 7、主要參考文獻 參考文獻： [1] 史建新,高大中,王學農等.6HP-150型核桃破殼機[J].糧油加工與食品機械,2000,(1):28-29. [2] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關鍵設備[J].農機化研究,2008,(12):27-29,89. [3] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.一種核桃破殼取仁設備的研究[J].中國農機化,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028. [4] 董詩韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機的設計與試驗[J].農業(yè)大學學報,2011,34(1):62-65. [5] 何義川,史建新.核桃殼力學特性分析與試驗[J].農業(yè)大學學報,2009,32(6):70-75. [6] 史建新,辛動軍.國內外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題探討[J].農機化,2001,(6):29-32. [7] 梁莉,郭玉明,廉曉華等.微波核桃破殼力學性質試驗與分析[C].//第六屆博士生學術年會論文集.2008:448-452. [8] 梁莉,郭玉明,張鵬等.微波核桃破殼及對殼體材料拉伸力學性質的影響研究[C].//紀念中國農業(yè)工程學會成立三十周年暨中國農業(yè)工程學會2009年學術年會(CSAE2009)論文集.2009:1-2. 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）綜合成績評定表 學生姓名 付志凱 班級 機械12-2 論文（設計）題目 碰撞式核桃破殼機 評定項目 指導教師評分 （20%） 評閱教師評分 （20%） 答辯小組評分 （60%） 原始得分 （百分制） 按評分比例 折合得分 總分 等級 評定 根據指導教師、評閱教師、答辯專家組評審意見，經綜合評定，該生畢業(yè)論文（設計）的等級為： 學院答辯委員會負責人（簽字）： 年 月 日 碰撞式核桃破殼機碰撞式核桃破殼機v姓名：付志凱v學號：8011208218v專業(yè)：機械設計制造及其自動化v班級：機械12-2v指導老師：張宏v日期：2012-05-15碰撞式核桃破殼機碰撞式核桃破殼機主要由：上機殼、機架、滾筒、主軸、帶輪、電機構成。碰撞式核桃破殼機原理碰撞式核桃破殼機原理上機殼下部設置和傳動部件相連的脫輥，脫棍與上機殼的外辟之間設置數根固連在上機殼兩側與脫輥平行的輻條篩。輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊并擠碎核桃。上機殼部分上機殼部分有鋼板焊接而成。圓鋼焊接在兩端形成輻條篩，兩端開口為安裝軸承座。底部有螺栓孔。機架部分機架部分采用角鋼焊接而成。出料口焊接在機架上。底部焊接鋼板安裝電機。滾筒部分滾筒部分由圓筒、圓鋼、圓鋼板三部分組成，以焊接方式連接為整體。傳送帶及帶輪設計部分傳送帶及帶輪設計部分 通過選擇電動機選擇V帶和帶輪因當從它的傳動參數入手，來確定V帶的型號、長度和根數，再來確定帶輪的材料、結構和尺寸（輪寬、直徑、槽數及槽的尺寸等），傳動中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設計軸承作好準備）。主動帶輪主動帶輪根據參數選擇的實心式。從動帶輪從動帶輪根據參數和計算數據選擇孔板式。主軸部分主軸部分根據選擇的材料、功率、轉速計算最小軸徑，進而根據一系列參數和要求設計軸，最后進行校核。 塔里木大學 12 屆畢業(yè)論文（設計）答辯記錄 課題名稱 碰撞式核桃破殼機 學生姓名 付志凱 學 號 8011208218 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械12-2 機械電氣化工程學院教務辦制 畢業(yè)論文（設計）答辯情況記錄表 答辯時間 答辯地點 答辯組成員 答辯情況記錄 記錄人 答辯組評語及答辯成績 負責人簽名 年 月 日 學院答辯委員會意見 負責人簽名 年 月 日 機械電氣化工程學院 畢業(yè)設計（論文）評分標準 設計（論文）題目 碰撞式核桃破殼機 學生姓名 付志凱 學號 8011208218 班級 機械12-2 評價 項目 序號 評定標準 評價 比例 指導教師評分 評閱教師評分 設計 （論文） 內容 （60分） 1 設計合理，調查或試驗方法正確，無明顯漏洞，數據詳實、正確，統(tǒng)計分析方法科學，圖紙表達準確、規(guī)范 25分 2 立題有新意，觀點新穎，科學性強；目的明確，中心突出，選題有理論意義或對生產實踐有指導意義或有參考價值 20分 3 設計（論文）工作量大小 10分 4 無圖表重復現(xiàn)象，圖表自明性較強、運用恰當 5分 設計 （論文） 寫作 （40分） 5 文體規(guī)范，符合學校畢業(yè)設計（論文）的書寫格式要求，參考文獻引用規(guī)范、恰當 10分 6 觀點正確，觀點與材料統(tǒng)一，實事求是，無主觀臆測及言過其實現(xiàn)象 15分 7 論證邏輯嚴密，推理正確，層次分明，條理清楚；文理通暢，無語法、文字錯誤，公式、中英文、標點等應用錯誤 15分 合計 指導教師意見： 指導教師（簽名） 評閱教師意見： 評閱教師（簽名） 碰撞式核桃破殼機的設計 1核桃破殼技術現(xiàn)狀 國外早在 20 世紀 60 年代初,就著手研制堅果破殼機具,至 80 年代初,美國、 意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機,如夏威夷果破殼機、杏仁破殼機 等。經過數十年的發(fā)展,堅果破殼機具已日趨成熟,目前,正朝著機電一體化方向 發(fā)展。 我國在傳統(tǒng)脫殼設備的基礎上,盡管正在積極研制和開發(fā)各種類型脫殼機械, 但其發(fā)展相當緩慢,同時成熟的機型及進行批量生產的不多,遠遠落后于農產品 深加工的需求。 目前開發(fā)出的絕大部分設備都是采用機械方式來脫殼。 常見的機械脫殼方法如下: (1)撞擊法脫殼:撞擊法脫殼是物料籽粒高速運動時突然受阻而受到沖擊力, 使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼。 物料由高速回轉甩料盤使籽粒產生一個較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會產生較大的變形,進而形成裂縫。當籽粒離開壁面時,由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產生不同的運動速度,籽 仁受到的彈性力較小,運動速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在 裂縫處裂開,從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。 撞擊脫殼法適合于仁殼間結合力小,仁殼間隙 較大且外殼較脆的籽粒。 (2)碾搓法脫殼:物料籽粒在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作 用,使籽料的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。 籽粒經進料口進入定磨片和動磨的間隙中, 動磨片轉動的離心力使籽粒沿徑向向外運動,也使籽粒與定磨間產生方向相反的 摩擦力;同時,磨片上的牙齒不斷對外殼進行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用 下使外殼產生裂紋直至破裂,并與籽仁脫離,達到脫殼的目的。 (3)剪切法脫殼:籽粒在固定刀架和轉鼓之間受到相對運動刀板的剪切力作 用,外殼被切裂并破開,實現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉鼓和刀板座為主要工作部 件,在刀板轉鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{節(jié)機構,可根據籽 粒堅果的大小調節(jié)刀板座與刀板轉鼓之間的間隙。當刀板轉鼓旋轉時,與刀板之間產生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。 (4)擠壓法脫殼:擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉動方向相反,轉速相等的圓 柱輥,調整到適當間隙,使籽粒通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。在破殼的過程中 籽粒能否順利地進入兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與籽粒接觸的情況。要使 籽粒在兩擠壓輥間被擠壓破殼,籽粒首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙被擠 壓破殼。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破碎率和脫殼率高低的重要因素。 (5)搓撕法脫殼:搓撕法脫殼是利用相對轉動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作 用而進行脫殼。兩膠輥水平放置,分別以不同轉速相對轉動,輥面之間存在一定的線速差,橡膠輥具有一定的彈性,其摩擦系數較大。籽粒進入膠輥工作區(qū)時,與兩 輥面相接觸,如果此時籽粒符合被輥子嚙入的條件,即嚙入角小于摩擦角,就能順 利進入兩輥間。此時籽粒在被拉入輥間的同時,受到兩個不同方向的摩擦力的撕 搓作用;另外,籽粒又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當籽粒到達輥子中心連線 附近時法向擠壓力最大,籽粒受壓產生彈性——塑性變形,此時籽粒的外殼也將 在擠壓作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程[1]。 新型脫殼方法 (1)微波法:原理主要是通過微波加熱籽粒內部形成高壓水氣,當高壓水氣對 果皮壓力大于果皮的拉伸極限應力時,果皮破裂,實現(xiàn)破殼。微波法破殼過程中, 堅果果皮的致密結構是其內部形成高壓的重要保證;堅果含的水分是內部產生高 壓水氣的物質基礎;微波的加熱溫度則是導致產生高壓水氣的外部動力。但是快 速加熱會造成產品的過渡膨脹甚至爆炸。 (2)高壓膨脹法:原理是使果實處于很高的壓力室中,讓果實在其中停留較長 時間,以使籽粒內外達到氣壓平衡,然后瞬間卸壓,內外壓力平衡打破,殼體內氣 體在高壓作用下產生較大的爆破力而沖破殼體,從而達到脫殼的目的。 (3)能量法:原理是讓堅果進入一個高壓高溫環(huán)境中經受一定時間的高壓高 溫作用,使大量熱量聚集于堅果殼內,隨后籽粒瞬間脫離高溫高壓環(huán)境,此時,聚 集在堅果殼與仁間的壓力瞬時爆破,實現(xiàn)脫殼的目的,此法適宜于加工熟食品。 (4)高真空度法:將堅果放在真空爆殼機中,在真空條件下,將具有一定水分的堅果加熱到一定溫度,在真空泵的抽吸下,堅果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā) 而被去除,其韌性與強度降低,脆性大大增加;真空作用又使殼外壓力降低,殼內部處于較高壓力狀態(tài)。在內外壓力差的作用下,殼內的壓力達到一定數值時,就會使外殼爆裂,使外殼脫去。 (5)激光法:用激光逐個切割堅果外殼。試驗顯示,用這種方法幾乎能夠達到 100%的整仁率,但因其費用昂貴、效率較低等原因,很難得到推廣。 (6)超聲波法:采用超聲波發(fā)生器產生大于 20kHz 的超聲波作用在堅果籽粒 外表面上,經沖擊、碰撞、摩擦等多種力綜合作用進行破殼?？蓱糜诠そY構 不太堅硬的堅果。 (7)燃燒法:該法用液化氣火焰在高溫下將堅果物料外殼燒掉,然后對未燒盡 的物料進行擠壓刮皮,使仁、衣分離,將仁、衣一起進入分離器,仁在此被分離出, 再將仁進行清洗即可。這種方法脫殼率高,但燃燒溫度較難控制,很容易使物料熟化甚至焦化,這種脫殼工藝獨特,是國外技術專利,故整套設備價格昂貴。 (8)化學腐蝕法:化學脫殼主要是將待脫殼的堅果浸入脫殼溶液中。 該溶液用來軟化物料外殼并溶去一部分外殼,然后取出果實再利用機械方式脫去外殼。這種方法需添加其它化學成分如堿、 酶等,這些添加物會使產品具有異味異質,影響 成品品質風味,但此方法整仁率較高。 (9)復合型:對一些堅果使用一種方法不能達到很好的破殼效果時,可利用幾 種破殼原理,合理地組合在一起,以克服和彌補單一脫殼法的不足,實現(xiàn)堅果的高 效脫殼[2]。 在技術上還存在如下問題: a)脫殼率低,脫殼后的籽仁破碎率高,損失大。 b)機具性能不穩(wěn)定,適應性差。 c)通用性差:多數脫殼機只適應某一種籽粒的脫殼作業(yè),而不能夠通過更換主要 工作部件來適應其他籽粒的脫殼,利用率低。 d)作業(yè)成本偏高:我國脫殼機械尚未形成規(guī)模和系列,多數是單機制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高。 e)有些產品僅進行了樣機試制或少量試生產,未進行大量生產性考核和示范應用, 作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問題[3]。 2核桃破殼機總體結構 核桃破殼機主要組成部分：入料口、上機殼、滾筒、機架等部分組成。 整體組成如圖1所示： 圖1 破殼機結構圖 入料口與核桃破殼機的上蓋部分相連，它是利用2mm厚的鋼板制成，入料部位與滾筒的凸筋部位相切，將從入料口進入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋拋出進行撞擊。上機殼與入料口固定連接，采用焊接方式連接，所用材料為3mm厚鋼板，下部與15mm厚鋼板焊接，與機架通過螺栓固定連接。 滾筒部分主要是由滾筒、凸筋、圓板焊接而成。核桃在滾筒和凸筋之間被拋出，使其撞在輻條篩上，落到脫殼室咽喉處，由滾筒與輻條篩擠壓破碎，破碎的核桃掉入下部出口。輻條篩起碰撞擠壓作用，它是由一定數量的圓鋼焊接在上機殼兩側鋼板上，每兩根圓鋼之間的縫隙可以將核桃卡住，然后快速旋轉的滾筒將被卡住的撞破的核桃擠碎。機架由角鋼和鋼板通過焊接方式連接為整體，與上機殼通過螺栓固定。 3核桃破殼機的設計 3.1電動機的選擇 根據設計要求滾筒需用一定的速度將核桃拋出并撞裂，再進行擠碎。 3.2電動機的轉速 根據資料得主軸的轉速在 300-700轉/分，按《機械設計實用手冊》推薦的傳動比合理取值范圍，取V帶的傳動比 2～4，即可滿足電動機的轉速與主軸的轉速相匹配。 由《機械設計課程設計手冊》查出三種適宜的電動機型號，因此有三種不同的傳動比方案，如表3-1所示： 表3-1 電動機的型號和技術參數及傳動比 方案 電動機型號 額定 功率P/kW 同步轉速 r/min 滿載 轉速 r/min 效率（%） 電動機重量（KG） 功率因數 1 Y90S-2 1.5 3000 2840 78 22 0.85 2 Y90L-2 2.2 3000 2840 82 25 0.86 3 Y90L-4 1.5 1500 1400 79 27 0.79 綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動的傳動比，可知方案2比較適合。因此選定電動機型號為Y90L-4。所選電動機的額定功率 P＝1.5kw，滿載轉速 n=1400r／min，總傳動比適中，傳動裝置結構較緊湊。如表3-2所示： 表3-2 Y90L-2主要參數如下表 型 號 額定功率KW 轉速r/min 電流/A 效率（%） 功率因數 額定電流 額定轉矩 最大轉矩 Y90L-4 1.5 1400 3.65 79 0.79 6.5 2.2 2.2 表3-3 電動機尺寸列表 （） 中心高 H 外形尺寸 底腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 90 10 4帶及帶輪的設計 根據核桃破殼機的具體傳動要求，可選取電動機和主軸之間用V帶和帶輪的傳動方式傳動，因為在破殼機的工作過程中，傳動件V帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動，因而使破殼機工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點[4]。 雖然在傳動過程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導致兩者的相對滑動，使傳動比不精確但不會影響破殼機的傳動，因為破殼機不需要精確的傳動比，只要傳動比比較準確就可以滿足要求，而且V帶的彈性滑動對破殼機的一些重要部件是一種過載保護，不會造成機體部件的嚴重損壞，還有V帶及帶輪的結構簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動機與核桃破殼機之間選用V帶與帶輪的傳動配合是很合理的。 選擇V帶和帶輪因當從它的傳動參數入手，來確定V帶的型號、長度和根數，再來確定導輪的材料、結構和尺寸（輪寬、直徑、槽數及槽的尺寸等），傳動中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設計軸承作好準備）。 4.1 確定計算功率 （4-1） 其中：—工作情況系數 —電動機的功率 查《機械設計手冊》一書中的表8-7 可知：=1 4.2 選擇V帶的型號 根據計算得知的功率和電動機上帶輪（小帶輪）的轉速（與電動機一樣的速度），查《機械設計手冊》一書圖8-10，可以選擇V帶的型號為Z型。 4.3確定帶輪的基準直徑 （1）初選主動帶輪的基準直徑：根據《機械設計手冊》一書，可選擇V帶的型號參考表8-6和表8-8，選取小帶輪直徑=71mm。 （2）計算V帶的速度V： V帶在～的范圍內，速度V符合要求。 取傳動比為3轉速合適。 （3）計算從動輪的直徑 根據表8-8取=224mm 實際傳動比i=3.15 4.4 確定傳動中心距a和帶長L 取 （4-2） 即： 得： ?。? 帶長 （4-3）即： 得： 按《機械設計手冊》一書中查表8-2，選擇想近的基本長度可查得： 。 實際的中心距可按下列公式求得： 中心距范圍377.25－433.50mm。 4.5 驗算主動輪上的包角 （4-4） 即： 求得 ： 滿足V帶傳動的包角要求。 4.6 確定V帶的根數 V帶的根數由下列公式確定： （4-5） 其中 ： —單根普通V帶的許用功率值 —考慮包角不同大的影響系數，簡稱包角系數 —V帶的基準長度系數，取。 —計入傳動比的影響時，單根普通V帶所能傳遞的功率的增量。 由和查表8-4a得 由和i=3.15 　查表8-4b 查表取值： （4-5） 所以： 即： 取 根。 4.7 確定帶的初拉力 單根V帶適當的初拉力 由下列公式求得 其中：—傳動帶單位長度的質量， 即： 4.8求V帶傳動作用在軸上的壓力 為了設計安裝帶輪軸和軸承，比需確定V帶作用在軸上的壓力，它等于V帶兩邊的初拉力之和，忽略V帶兩邊的拉力差，則值可以近似由下式算出： 即： 5 V 帶帶輪的設計 5.1帶輪的材料選擇 因為帶輪的轉速，即，轉速比較底，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為。 5.2結構設計 帶輪的結構設計主要是根據帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結構形式，根據帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸，設計如下： 主動帶輪的結構選擇 因為根據主動帶輪的基準直徑尺寸，而與主動帶輪配合的電動機軸的直徑是，因此根據經驗公式，所以主動帶輪采用實心式。 帶輪參數的選擇： 通過查《機械設計手冊》一書，可以確定主動帶輪的結構參數，結構參數如下表，其他的相關尺寸可以根據相應的經驗公式計算求得?！　　　? 表5-1　帶輪的結構參數 單位（mm） 槽型 e Z 8.5 2 7 12±0.3 7 13 主動帶輪的厚度可以由計算公式： （5-1） 即 ： 主動帶輪的結構如圖5-1： 圖5-1 主動帶輪的結構 5.3 從動帶輪的設計 從動帶輪的結果選擇 因為根據主動帶輪的基準直徑和傳動比來確定，即 ，，所以從動帶輪采用腹板式。 從動帶輪的參數選擇： 通過查《機械設計手冊》一書，可查得帶輪的結構參數間表，其他一些相關尺寸可以根據相應的經驗公式計算求得?！　　　　　　　? 表5-2　帶輪的結構參數 單位（mm） 槽型 e Z 8.5 2 7 12±0.3 7 13 從動帶輪的厚度可以由計算公式： （5-2） 當B＜1.5d是，L=B 求得 即 ： 從動帶輪的結構如圖5-2： 圖5-2 從動帶輪的結構 6傳動軸的設計 傳動軸是核桃破殼機的主要設計部件之一，它在核桃破殼機正常工作過程中，承擔主要轉矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉零件，核桃破殼是瞬時沖擊很大，而且沖擊次數很頻繁的工作環(huán)境，因此傳動軸的設計是很關鍵的一個步驟[5]。它的主要公用是：一是支持軸上所安裝的回轉零件，使其有確定的工作位置；而是傳遞軸上的運動和動力。軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓形軸等，根據核桃破殼機的結構特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求，核桃破殼機的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸。此軸的設計如下： 根據軸的扭轉強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經驗公式： （6-1） 其中：—軸常用的幾種材料的的值 —主軸上的功率 —主軸上的轉速 軸上的材料由《機械設計基礎》一書中表18—1 可以查到，應選取調質處理的45號鋼，，書中表18—2取，于是得 ： （6-2） 輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內孔，必在軸上開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強度，可以使周的直徑增加7%以上，這樣增加輸出軸的尺寸，因而可以提高軸的工作強度。即： 主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使輸出軸端的軸徑選為20。 在《機械設計手冊》一書。查表可以得知帶輪的厚度，則取輸出軸的次段軸徑為，其長度為。 6.1根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個軸肩，故?、颉蠖蔚妮S直徑 ，輸出軸的徑向定位由普通平鍵來完成。 選用鍵的型號為普通平鍵為。鍵的型號可以通過查《機械設計實用手冊》一書取得。 6.2 初步選擇輸出軸系 由破殼機的結構和相關尺寸可知所設計的軸上裝有帶輪和滾筒，其上的凸筋，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根據，初步選取支撐的軸承為深溝球軸承，在《機械設實用冊》查得深溝球軸承的型號為6305，它的結構尺寸為，選軸承座型號SN305，取Ⅲ—Ⅳ段與Ⅴ—Ⅵ段的直徑相等，即。 考慮到機體的制造誤差等原因造成的安裝錯位或是借口不齊等，滾動軸承應在機體內有一段移動的位移，查《機械設計手冊》可等位移量。 取安裝滾筒的軸Ⅳ—Ⅴ段的直徑為，軸承與軸肩用軸端擋圈固定，左、右兩端采用的軸承用軸承座固定軸承，配合為，其上滾筒，已知滾筒長為。 軸的基本結構如圖6-1： 圖6-1 軸的結構 6.3確定輸出軸上的圓角半徑值 按前面所述的原則，求出軸肩處的圓角半徑的值，詳細見圖。 軸端倒角在軸的兩端均為，小軸肩為軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應力集中。 6.4 按彎扭合成條件校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當量彎矩的強度（既危險截面c的強度）。 6.4.1 作軸的簡圖 圖6-2 軸簡圖 6.4.2 求輸出軸上的所受作用力的大小 根據公式： （6-3） 其中：—電動機的額定功率 —主軸的轉速 即： 6.4.3滾筒上的合力 根據公式： （6-4） 其中 ：—輸出軸的軸心到凸筋的距離 即 ： 根據受力分析 即 ： 由于核桃破殼機的主軸軸向不受力。 則取 圓周力 徑向力 軸向力 的方向如圖6-3所示： 圖6-3 水平方向受力與彎矩 6.4.4軸上水平面內所受支反力 根據公式： （6-5） 其中：—是輸出軸上Ⅲ—Ⅳ段的中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處的距離 —是輸出軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離 即 ： 根據公式： 求得 即 ： 6.4.5軸在垂直面內所受的支反力 根據公式： （6-6） 即 ： 根據公式 ： （6-7） 即 ： 6.4.6 作彎矩圖 在水平面內，軸上、、三點的彎矩為 ： 根據公式 ： 求得 即： 作水平面內彎矩圖如圖1（b）所示 在垂直面內，軸上、、三點的彎矩為 ： 根據公式 ： 求得 即 ： 根據公式 ： 求得 即 ： 作垂直面內彎矩圖如圖6-4所示： 圖6-4 垂直方向受力和彎矩 合成的彎矩為 ： 作軸的合成彎矩圖如圖6-5所示。 圖6-5 總彎矩圖 6.4.7作扭矩圖 根據公式 ： （6-8） 即 ： 其中 ： —電動機的額定功率 —主軸轉速 作軸的扭矩圖 6-6所示： 圖6-6 扭矩圖 6.5 校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當量彎矩的強度（既危險截面c的強度）。由經驗公式及上面計算出的數值可得出。 公式 ： （6-9） 式中 ： —軸的抗彎拋面模量， —軸的許用應力，。 按軸實際所受彎曲應力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應的數值，從《機械設計基礎》可以查出。 按《機械設計手冊》書中查得，對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力。 其他截面雖然引起的應力集中削弱疲勞強度，但由于最小直徑按扭轉強度較為寬裕確定的，所以無需校核。 7 滾筒的設計 滾筒是核桃破殼機的主要部件之一，它直接關系到核桃破殼機正常工作時整體的破殼效果情況。 滾筒主要由三部分組成：鋼管、鋼筋、連接圓板。三者固定為整體，采用焊接方式連接。 它的功能是采用滾筒上的凸筋，均勻快速的轉動情況下，將進入的核桃拋出，被拋出的核桃與輻條篩撞擊破裂，當其進入脫殼室咽喉出被凸筋與輻條篩擠壓破殼。 凸筋是數條鋼筋焊接在滾筒上的，圓筒用的是鋼管，圓筒兩端通過圓鋼板使?jié)L筒與軸通過焊接方式連接在一起，核桃破殼機的主要功能是碰撞擠壓破殼，而滾筒在工作中起到了重要作用，因此，滾筒是破殼機的設計的主要部件。 滾筒和輻條篩與核桃擠壓部分的硬度對破殼有影響，若硬度太低,滾筒及輻條篩容易磨損和產生變形,使用壽命縮短。若硬度太大,則彈性差,對核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時變形小,影響破殼。試驗結果證明,采用HRC硬度為40~50的45鋼較合適。 圖7 滾筒 8圓盤的設計 圓盤是將滾筒與主軸固定的主要部件，它不僅起連接作用，而且還可以承擔滾筒和主軸傳遞的力矩和彎曲及扭轉強度，它位與滾筒的兩端，且采用焊接式連接，同時與主軸也要相對固定，采用焊接的連接方式，因此，圓盤的設計也是滾筒強度高低的要部件。由《機械設計實用手冊》一書，查得圓盤的材料采用剛度和強度較好多45鋼制成，其直徑，圓盤中心應裝套在主軸的直徑上（），因此，圓盤的中心應設定為的孔，以便安裝在軸上，圓盤的厚度選為。結構設計如圖8所示： 圖8 連接圓板 9入料口及破殼機上蓋的設計 入料口是將核桃填入核桃破殼機機體內的一個重要部分，它是核桃破殼機上的一個部件，它的作用在于通過入料口可以將核桃順利的填入機體內，而且不會將核桃從入料口飛濺出來，造成人員傷害等事故發(fā)生，而且在填入的過程中或是填入后的工作過程中，破殼機機能安全的工作，因此，核桃破殼機的入料口的設計，即關系到核桃破殼機的工作質量及安全[6]。 在設計核桃破殼機入料口時應當考慮到設計不當可能發(fā)生的危害，需要精心的設計其結構。因為在將核桃添入破殼機時，電動機在高速的旋轉，連同它的主軸一起旋轉，這種填料方式對主軸、對機體都有很大的副作用，有可能瞬時加大主軸的承擔負載，即同時加大主軸的彎曲應力、扭轉應力等，如果入料口的填料方式不利于主軸的工作，就會加大了滾筒上的凸筋的磨損和老化等。如果入料口的設計不當，會造成主軸的瞬時被卡死，電動機悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對電動機和核桃破殼機的主軸有及大的破壞性。核桃破殼機的入料口與破殼機的上蓋相連接為一體，即入料口安裝在核桃破殼機的上蓋上，兩者均采用2mm的薄鐵板制成，焊接連接，核桃破殼機的上蓋成方形。 上蓋上的入料口設計很重要。核桃破殼機的上蓋的兩端部位、入料口的兩側及中間部位，均采用鐵條加固，其連接的方式采用焊接，這樣可以提高核桃破殼機的上蓋的剛度，不宜變形，同樣也有支撐作用。破殼機的上蓋整體焊接兩個角鐵上，目的是便于與破殼機的下半部分安裝，將破殼機上蓋的緣地腳與角鐵焊接相連，角鐵采用的厚度為，長度為810mm，起加固作用的鐵條同樣焊接在兩個角鐵上，以加堅固。在核桃破殼機上蓋的兩端設有兩個半圓形狀的鐵板，其采用的材料是一樣的，目的一是保障工作人員的安全，因為在破殼機正常工作時，它的主軸高速旋轉，如果沒有兩打的鐵板擋住，有可能工作人員不甚將手或衣服絞進破殼機中，造成人員傷亡等事故發(fā)生。二是阻擋破殼后的核桃飛濺，核桃被破殼機破殼后，由于主軸的高速旋轉擊打破殼下的核桃四處飛濺，致使核桃不能很好的收集起來，如果核桃破殼機上蓋的兩端沒有著兩快鐵板的攔擋，同時飛濺的核桃碎殼也給工作人員帶來危險，因此核桃破殼機上蓋兩端的擋板設計是必要的，也是必須的[7]。而且，根據它的結構設計，擋板在核桃破殼機安裝中是縱向布置的，兩個擋板都應該騎壓軸承座，即擋板的設計即要考慮到它與破殼機上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合，而且，兩端開口，它與軸承相交處的形狀根據軸承來確定，其結構如圖9所示： 圖9 上機殼 10機架的設計 機架是核桃破殼機的主要支撐部件，機架的堅固是核桃破殼機的工作穩(wěn)定、運轉平穩(wěn)的基礎，它是承擔所有來自軸及電動機、滾筒的沖擊和應力，因此機架無論是從結構上還是從材料上，都應該采用堅固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。 就此核桃破殼機來說，它的沖擊載荷和內部的應力偏低，電動機達到動力偏小，以及所選用的機型比較輕便，根據《機械設計實用手冊》一書，查得的設計材料可采用角鐵支撐，角鐵支撐的好處在于：在角鐵材料本身所支撐的載荷范圍條件下，不會發(fā)生結構變形，雖然有較小的彈性變形，也不會影響破殼機機機體的堅固、穩(wěn)定的效果，盡管在核桃破殼機正常工作的情況下，也不會影響核桃破殼機的整體效果[8]。選擇角鐵的厚度為。 在機架上有兩段橫梁，要求它的工作強度大，承載能力強，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會變形，因此這兩端橫梁選為角鐵的厚度為，這樣的材料來支撐核桃破殼機的主要載荷部分。核桃破殼機的機架上安裝有一出口，目的是當破殼機將核桃破殼后，核桃從脫殼室中漏出，落到出出口上，核桃順著斜板下滑，從而滑出機體之外，達到將核桃破殼的完成，而隨時地將核桃排出機體之外，它的材料也同樣是選用2mm后的鐵板制成。 從機架的整體來看，機架的選料、結構設計、受力的部署及破殼核桃的排出，可以看出核桃破殼機的機架是滿足要求的，而且結構設計合理，結構設計如圖10所示： 圖10 機架 小 結 農業(yè)機械化是發(fā)展的方向,是減輕勞動者的強度,節(jié)省時間,提高效率的較好途徑.核桃破殼機是核桃破殼加工的機器,起主要功能是將核桃仁與核桃殼分開,達到核桃破殼的目的,此產品是一種先進的機型,生產率較高,而且單位時間內生成效率高,是現(xiàn)在市場上應用前景很廣的產品,但是,此產品也有一些不足之處,比如它的破殼率,破殼效果等缺點,但對于核桃破殼的效率確是得到了提高,其主要優(yōu)勢是效率高。因此,在今后還要對核桃破殼機的開發(fā),使核桃破殼機更加完善,效率高。 致 謝 經過幾個月的畢業(yè)設計忙碌之后，設計最終完成，設計過程中遇到許多的問題，在眾多老師和同學的幫助下予以解決。首先要感謝張宏老師對我的指導和督促，在設計過程中張宏老師不僅給我指出了正確的設計方向，而且還使我加深了對知識的理解，同時也避免了在設計過程中走彎路，張宏老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心里，保證按質按量的完成；還要感謝同組同學，是大家相互幫助，相互交流，解決存在的一些問題，使我能夠按時完成畢業(yè)設計。 大學生活即將畫上句號，在這四年中我是充實的、快樂的，在這里感謝我的母校——塔里木大學的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我學到了許多新的知識、知道了知識的可貴與獲取知識的辛勤。 參考文獻 [1]史建新,高大中,王學農.6HP-150型核桃破殼機[J].糧油加工與食品機械,2000,(1):28-29. 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