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1、  本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 開題報告 題 目: 甘蔗削皮榨汁機設(shè)計 姓 名: 崔增光 學(xué) 院: 機械工程系 專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級: 機制63 學(xué) 號: 3316329

2、 指導(dǎo)教師: 陳光明 職稱: 副教授 2010 年 3月 20 日 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 本課題的意義、國內(nèi)外研究概況、應(yīng)用前景等（列出主要參考文獻） 一、本課題意義 我國是世界主要產(chǎn)糖國之一。2008/09年度世界原糖產(chǎn)量1.59億噸，其中我國食糖總產(chǎn)量1350萬噸，是世界第三產(chǎn)糖大國。2008/09年度甘蔗種植面積為160萬公頃，甘蔗產(chǎn)量高，收益大，是我國制糖的主要原料。廣西是我國最大的產(chǎn)糖省區(qū)，2007年種植面積占到全國種植面積的61.4％，總產(chǎn)量占到全國甘蔗總產(chǎn)量的64.4%。在世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖產(chǎn)量約占65％，而我國則占80

3、％以上[1]。 甘蔗除了作為制糖的主要原料外，另一個主要方面是當作水果直接食用。甘蔗中除含有豐富的糖分、水分外，還含有對人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質(zhì)、有機酸、鈣、鐵等物質(zhì)。不但能給食物增添甜味，而且還可以提供人體所需的營養(yǎng)和熱量。甘蔗食用有護牙健齒、健脾、護肝、防癌之功效，因其味美、甘甜、汁多、營養(yǎng)豐富，深受大眾的喜愛。然而吃甘蔗去皮卻是長期困擾人們的一大難題，甘蔗果皮堅韌，且不可食用。一直以來，甘蔗去皮都是用削皮刀手工削皮，不僅削皮速度慢，費時費力，又不衛(wèi)生，還可能會劃傷手[2]。 “皮難削,垃圾多,變質(zhì)快”是甘蔗銷售的重要限制因素。甘蔗皮質(zhì)堅硬,食用部分只是其汁液,食

4、用前必須用專用刨刀斬根、去梢、刨皮,食用后又留下大量殘渣,廢棄率高達65%左右。因此,甘蔗上市會明顯影響市容,增加垃圾,污染環(huán)境。為之,目前大部分城市都限制甘蔗入城銷售。 甘蔗去皮后上市銷售則是解決上述問題的有效途徑。果蔗斬根、去梢、刨皮后包裝上市銷售,一方面極大地減少了進城的甘蔗垃圾,另一方面也方便了消費者的購買、攜帶和食用。但是,去皮甘蔗保鮮難, Sehtiya和Densay[3]在這方面做過多種研究。去皮的甘蔗3天后就會出現(xiàn)失水干燥、變色和霉爛。解決去皮甘蔗變質(zhì)快、加工效率低、供應(yīng)期短的技術(shù)難題是實現(xiàn)去皮甘蔗商品化規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵。 二、國內(nèi)外研究概況 據(jù)統(tǒng)計，我國的甘蔗生產(chǎn)成本為1

5、40～150元／t，而在巴西甘蔗生產(chǎn)成本為70～80元／t，泰國約為60～70元／t，我國的甘蔗生產(chǎn)成本比巴西、泰國等國家高出約一倍[4]。收獲手段的落后嚴重制約著我國甘蔗糖業(yè)的發(fā)展。我國加入WTO后，國外蔗糖生產(chǎn)機械化程度高、成本低，將對我國目前高成本的制糖業(yè)造成嚴重的威脅[5]。國外甘蔗收獲剝?nèi)~機械的研究應(yīng)用比國內(nèi)要早很多，早在20世紀六七十年代，澳大利亞、美國等國已完全實現(xiàn)甘蔗種、管、收全程機械化作業(yè)，日本、巴西、菲律賓、南非等國也在較大程度上實現(xiàn)了機械化。甘蔗收獲機械包括切段式、整稈式及分段式3種[6]。澳大利亞、巴西的甘蔗收獲大都應(yīng)用高效的大功率切段式聯(lián)合收割機[7]。 我國甘蔗收

6、獲機的研制進展緩慢，從二十世紀七十年代起就有許多科研院所研制甘蔗收獲機械或引進國外聯(lián)合收獲機械進行仿制，開發(fā)的機型主要是仿制國外的大型 收獲機械。在國內(nèi)，目前發(fā)展的大多是與中型輪式拖拉機配套的側(cè)掛式剝?nèi)~整稈收獲機型，雖能一次完成打頂、切割、剝?nèi)~、清凈、集堆等工序，工作效率也較高，但機器龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能收獲嚴重倒伏的甘蔗[8]。 甘蔗富含纖維，其形狀細長多節(jié)且表皮粗厚堅韌，植株粗細不一且都有不同程度的彎曲，這使的使用機械對甘蔗進行削皮作業(yè)變得極為困難。國外對甘蔗去皮進行了很多研究，都因削皮效果不理想而沒有應(yīng)用在實際生活當中。當人們直接食用甘蔗時，基本上都是用削皮刀具人工削皮，利用去皮機

7、械對甘蔗進行削皮作業(yè)還鮮有成果顯著的研究。在國內(nèi)目前雖然已有一些種類的去皮、削皮機械，但對甘蔗進行去皮工作效果拙劣、效率低下，仍不具實用價值，所以沒有投入市場。 由于甘蔗食用主要是吸取其汁液，將甘蔗榨汁后銷售能夠很好地迎合消費者的需求。甘蔗榨汁技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)基本成熟，科技人員通過對甘蔗榨汁的實驗和研究，從一次輥壓榨汁逐步發(fā)展為兩次輥壓榨汁?，F(xiàn)在這種雙輥壓甘蔗榨汁技術(shù)已取得顯著成效，榨汁效果較好，可以說甘蔗榨汁技術(shù)已經(jīng)基本成熟。 三、應(yīng)用前景 綜上所述，國內(nèi)外在甘蔗削皮技術(shù)方面所進行的研究尚存在很大的局限性，研究主要集中在甘蔗收獲和縱向式削皮方面，在軸向削皮方面的研究還很缺乏，各種削皮技術(shù)削

8、皮效果不明顯。另外，對甘蔗削皮與榨汁結(jié)合在一起進行研究還很缺乏，有很大的科研空間。 利用甘蔗削皮榨汁機對甘蔗進行深加工,會改善甘蔗的衛(wèi)生和食用性,符合現(xiàn)代城鎮(zhèn)居民的生活需求, 甘蔗加工后可銷往集貿(mào)市場、超市、鐵路、旅游點等,擴大了傳統(tǒng)甘蔗的銷售范圍,市場潛力巨大。甘蔗在我國的銷量很大，目前國內(nèi)還沒有成熟的甘蔗削皮榨汁一體機。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國十五期間重點扶持行業(yè), 隨著經(jīng)濟條件的改善和人們對綠色新鮮飲料需求的增加[9],該課題市場前景廣闊，具有重要的研究應(yīng)用價值。 參考文獻： [1]劉海青.我國甘蔗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.產(chǎn)業(yè)論壇， 2009.01 [2]林回.小型甘蔗削皮機. 頁奇思

9、妙想,2009.(20) [3]Sehtiya HL,Densay J P S.Internodal invertase and stalk maturity in sugarcane〔J〕.Journal of Agriculture Science.1991，116(7) [4]呂勇.淺談我國甘蔗收獲機械的現(xiàn)狀與對策．熱帶作物機械化，1997 [5]王光炬.甘蔗剝?nèi)~機的研究現(xiàn)狀及研發(fā)趨勢.廣西農(nóng)業(yè)機械化,2007,(4) [6]劉文秀.廣西甘蔗生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀及趨勢. 推廣天地,2008.09 [7]鄭建榮主編.ADAMS一虛擬樣機技術(shù)人門與提高.機械T業(yè)出版社2001．1l

10、 [8]劉楚強.整桿式甘蔗收獲機的研發(fā)現(xiàn)狀及展望[J].廣西蔗糖，2002，(4) [9]王明杰,劉守祥. 甘蔗榨汁機的設(shè)計. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2007，(9) 研究的目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 一、研究的目標： 設(shè)計一臺用于周向切削的甘蔗削皮榨汁機械，所設(shè)計的機械應(yīng)具有以下特點： （1） 設(shè)備穩(wěn)定性能好。 （2） 能夠進行連續(xù)切削。 （3） 較好的削皮效果。 （4） 較好的榨汁效果。 （5） 安全可靠。 二、研究的內(nèi)容： 甘蔗削皮榨汁機總體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，切削運動和送料運動以及榨汁作業(yè)由步進電機驅(qū)動，根據(jù)甘蔗周向去皮切削原理設(shè)計合理的切削刀具，根據(jù)榨汁過程的特點設(shè)計合理

11、的壓榨軋輥。削皮部分能夠連續(xù)對甘蔗進行切削去皮工作，設(shè)計合理的連續(xù)送料機構(gòu)。削皮部分能高效率地進行甘蔗去皮作業(yè)，設(shè)計合理的傳動比。榨汁部分能夠?qū)θテず蟮母收峁膺M行連續(xù)榨汁，設(shè)計合理的傳動比。 三、擬解決的關(guān)鍵問題： （1） 刀具結(jié)構(gòu)合理，排屑方便。 （2） 切削連續(xù)進行，送料結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 （3） 削皮和榨汁作業(yè)連續(xù)進行，設(shè)計合理的連接環(huán)節(jié)。 研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 一、研究方法： 通過查閱相關(guān)資料，掌握甘蔗削皮和榨汁機械設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)，充分考慮已有的甘蔗削皮機和榨汁機的優(yōu)缺點來確定甘蔗削皮榨汁機削皮

12、部分和榨汁部分的總體設(shè)計方案，對現(xiàn)有裝置的不足進行分析，對設(shè)計的甘蔗削皮機榨汁機進行修改和優(yōu)化。最終設(shè)計出能滿足使用要求的甘蔗削皮機榨汁機。 二、技術(shù)路線： 根據(jù)甘蔗直線進給、刀具旋轉(zhuǎn)切削的形式，進行甘蔗削皮機榨汁機削皮部分運動功能的設(shè)計，再根據(jù)切削參數(shù)和傳動方式等進行削皮部分總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計。根據(jù)對去皮后的甘蔗果肉進行連續(xù)榨汁的特點設(shè)計合理的壓榨輥筒以及輥筒與送料部分的傳動比。設(shè)計合理的削皮和榨汁部分連接環(huán)節(jié)。在總體方案設(shè)計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案，對所選擇的方案做進一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案，對最終方案進行詳細的設(shè)計，包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計、零

13、件圖設(shè)計等。 三、可行性分析： 機械設(shè)計制造、刀具和金屬切削等技術(shù)已經(jīng)成熟，有很多相關(guān)的經(jīng)驗可供參考，而且本人經(jīng)過了機械設(shè)計制造、切削原理等相關(guān)知識專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備了設(shè)計機械的能力。經(jīng)過動手對甘蔗進行削皮切削，已經(jīng)了解了甘蔗削皮中存在的主要問題。榨汁技術(shù)已經(jīng)基本成熟，可以借鑒相關(guān)知識進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過對現(xiàn)有甘蔗削皮機的不足進行細致的分析，對甘蔗榨汁機進行改進，詳盡研究連接環(huán)節(jié)，完全可以設(shè)計出滿足加工要求集削皮榨汁于一體的加工裝置。 特色或創(chuàng)新之處 本課題充分考慮了甘蔗果皮堅韌、難以切削的特點，刀具采用螺旋銑刀，甘蔗原料直線進給、刀具繞自身

14、軸線旋轉(zhuǎn)的同時繞甘蔗軸線旋轉(zhuǎn)對甘蔗果皮進行層層切削，使得削皮簡易、衛(wèi)生、快速、安全、實用。另外，本機械設(shè)計的刀具離甘蔗中心的距離可以調(diào)節(jié)，可對不同直徑的甘蔗進行切削。集削皮和榨汁于一體，更加方便人們對甘蔗的食用。該課題具有重要應(yīng)用價值。 研究計劃及預(yù)期進展 1、 2010.1～2010.2查閱國內(nèi)外資料，了解國內(nèi)外甘蔗去皮機和榨汁機設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展，完成專業(yè)文獻綜述、翻譯一篇英文材料、完成開題報告； 2、 2010.3 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計總體方案初步設(shè)計； 3、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計總體方案設(shè)計； 4、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；

15、5、 2010.5 完成甘蔗削皮榨汁機設(shè)計裝配設(shè)計； 6、 2010.5 完成對甘蔗削皮榨汁機市場應(yīng)用前景進行研究。 7、 2010.5.26 撰寫完成畢業(yè)設(shè)計論文初稿； 8、 2010.5.28 ～6.2 修改畢業(yè)設(shè)計（論文）并準備答辯； 9、 2010.6.5 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。 已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑（包括利用教學(xué)實驗中心、科研實驗室、實習(xí)基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計劃與落實情況） （1） 通過四年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，本人已經(jīng)掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的基本知識，圖書館相關(guān)機械設(shè)備設(shè)計資料充足，而且有指導(dǎo)教師的幫助，可以完成總體方案設(shè)計。 （2） 學(xué)院金工

16、實習(xí)中心具有各種機床和設(shè)備，可以制造出研究課題的關(guān)鍵部件，通過對關(guān)鍵部件的實驗分析可以完成詳細設(shè)計。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告評定表 指導(dǎo) 教師 意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 答辯 小組 意見 答辯小組負責(zé)人簽名： 年 月 日 系審核意見 系主任簽名： 年 月 日 備注 教務(wù)處制表