蠶豆脫殼機(jī)設(shè)計(jì)【蠶豆脫殼機(jī)、剝殼機(jī)設(shè)計(jì)】
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蠶豆脫殼機(jī)設(shè)計(jì)
1 引言
1.1 提出課題的背景
蠶豆中富含脂肪和蛋白質(zhì),是主要的食用植物蛋白質(zhì)的來(lái)源,而且又可提供豐富的淀粉。傳統(tǒng)的中國(guó)蠶豆加工品,在口味、口感和形態(tài)等很多方面具有獨(dú)特的風(fēng)格,如發(fā)酵類(lèi)的醬菜;膨化類(lèi)的香酥豆;淀粉類(lèi)的粉絲、涼粉及各種干籽粒、鮮籽粒的罐頭、芽豆等等。作為小食品、蔬菜和食品調(diào)料,由于具有別樣的類(lèi)型和特異的口感而深受海內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎。利用蠶豆或脫脂后的蠶豆餅粕的蛋白粉,可直接用于焙烤食用,也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以蠶豆蛋白粉為原料或添加劑制成的食品,既提高了蛋白質(zhì)含量,又改善了其功能特性。蠶豆蛋白粉還可以通過(guò)高壓膨化制成蛋白肉。蠶豆除經(jīng)簡(jiǎn)單加工就可食用外,經(jīng)深加工還可以制成營(yíng)養(yǎng)豐富,色、香、味俱佳的各種食品和保健品。蠶豆加工副產(chǎn)品蠶豆殼和蠶豆餅粕等可以綜合利用,加工增值,提高經(jīng)濟(jì)效益。
蠶豆在制取淀粉、制取蠶豆蛋白、生產(chǎn)蠶豆儀器以及在蠶豆貿(mào)易出口時(shí),都需要對(duì)蠶豆進(jìn)行預(yù)處理加工。蠶豆的預(yù)處理主要包括蠶豆的剝殼和分級(jí)、破碎、軋胚和蒸炒等。
蠶豆在加工或作為出口商品時(shí),需要進(jìn)行剝殼加工。蠶豆在制取蛋白質(zhì)時(shí),剝殼的目的是為了提高出蛋白質(zhì)率, 提高蛋白質(zhì)和餅粕的質(zhì)量,利于軋胚等后續(xù)工序的進(jìn)行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼,手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷,而且工效很低,所以蠶豆產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來(lái)代替手工剝殼。蠶豆剝殼機(jī)的誕生在很大程度上改變了這種局面,使蠶豆產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進(jìn)行剝殼,從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動(dòng),同時(shí)還提高了蠶豆剝殼的效率。
1.2 蠶豆脫殼機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
蠶豆脫殼機(jī)是將蠶豆莢果去掉外殼而得到蠶豆仁的場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械。由于蠶豆本身的生理特點(diǎn)決定了蠶豆脫殼不能與蠶豆的田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè),而只能在蠶豆莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展,蠶豆手工脫殼已無(wú)法滿足高效生產(chǎn)的要求,實(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
1.3 項(xiàng)目研究的目的和意義
蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來(lái),蠶豆機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長(zhǎng),作業(yè)水平進(jìn)一步提高,社會(huì)化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大,雖然目前蠶豆脫殼機(jī)械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少,低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一些地區(qū),用作種子和特殊用途的蠶豆仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動(dòng)生產(chǎn)率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化開(kāi)始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化,也對(duì)蠶豆機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響,不僅拉動(dòng)了新的有效需求,而且構(gòu)筑了適合蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái),為蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化的過(guò)程中,相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)蠶豆機(jī)械、開(kāi)展蠶豆機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)蠶豆機(jī)械的積極性,形成了新的市場(chǎng)需求。隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)外對(duì)蠶豆深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高蠶豆脫殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。蠶豆脫殼機(jī)在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面起到了積極的作用,促進(jìn)了蠶豆加工業(yè)的科技進(jìn)步,為蠶豆脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。
1.4 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
1.4.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容
(1)刮板的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(2)箱體和箱蓋的設(shè)計(jì)及計(jì)算
(3)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳動(dòng)比的確定
(4)各零件的強(qiáng)度校核
1.4.2 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
我國(guó)蠶豆脫殼機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)蠶豆脫殼機(jī)的研制課題以來(lái),已有幾十種蠶豆脫殼機(jī)問(wèn)世。只進(jìn)行單一脫殼功能的蠶豆脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,以小型家用為主的蠶豆脫殼機(jī)在我國(guó)一些地區(qū)廣泛應(yīng)用,能夠完成脫殼、分離、清選和分級(jí)功能的較大型蠶豆脫殼機(jī)在一些大批量蠶豆加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的蠶豆脫殼機(jī)種類(lèi)很多,如6BH一60型蠶豆剝殼機(jī)、6BH一20B型蠶豆剝殼機(jī)、6BH一20型蠶豆脫殼機(jī)等(技術(shù)參數(shù)見(jiàn)附表),其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O~60倍以上。錦州俏牌集團(tuán)生產(chǎn)的TFHS1500型蠶豆除雜脫殼分選機(jī)組一次能實(shí)現(xiàn)蠶豆原料的脫殼、除皮、分選,是一種比較先進(jìn)的蠶豆后期生產(chǎn)機(jī)械。偉民牌6BH一720型蠶豆脫殼機(jī)帶有復(fù)脫、分級(jí)裝置,采用搓板式脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置,具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動(dòng)力小等特點(diǎn)。6BK一22型蠶豆脫殼機(jī)是一種一次喂料就可完成蠶豆脫殼工作的機(jī)械,經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動(dòng)、分層分離、復(fù)脫清選分級(jí)后的蠶豆仁可直接裝袋入庫(kù)。6BH一1800型蠶豆脫殼機(jī)械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu),能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國(guó)蠶豆產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整,蠶豆產(chǎn)量逐年增加,蠶豆的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高,蠶豆脫殼機(jī)械將擁有廣闊的發(fā)展前景。
蠶豆剝殼的原理很多,因此產(chǎn)生了很多種不同的蠶豆剝殼機(jī)械。蠶豆剝殼部件是蠶豆剝殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件,剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)具作業(yè)剛蠶豆仁破碎率、蠶豆果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷(xiāo)售中,蠶豆仁破碎率是社會(huì)最為關(guān)心的主要指標(biāo)。
1.5 研究方法與技術(shù)路線
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與與機(jī)器正常工作時(shí)速度相適應(yīng),直到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速,算出其傳動(dòng)比,還要注意轉(zhuǎn)向問(wèn)題。根據(jù)V帶傳動(dòng)選取軸承并計(jì)算軸承的各項(xiàng)系數(shù)。最后,定刮板和機(jī)架,箱體和箱蓋的尺寸。在設(shè)計(jì)柵板的時(shí)候還應(yīng)注意柵板之間的距離。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)注意下研究的技術(shù)路線。
1.5.1 提高蠶豆脫殼機(jī)械化發(fā)展
提高蠶豆脫殼機(jī)械化發(fā)展仍是當(dāng)前的主要研究方向,許多蠶豆脫殼機(jī)械只是針對(duì)某一蠶豆品種和所在地區(qū)的生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì),其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高蠶豆脫殼機(jī)械的通用性和兼容性,使研制的蠶豆脫殼機(jī)械通過(guò)更換主要部件能夠同時(shí)對(duì)其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過(guò)變換主要工作部件即能滿足不同堅(jiān)果脫殼作業(yè)需要的脫殼機(jī)具,并提高制造工藝水平,降低制造成本,以適應(yīng)不同加工企業(yè)的需要。蠶豆脫殼機(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì),將直接影響到蠶豆脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。
1.5.2 提高機(jī)械脫殼率,降低破損率。
對(duì)蠶豆脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān),改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究新的脫殼機(jī)理,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);同時(shí)在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善,提高脫殼率,降低籽仁破損率。目前國(guó)內(nèi)外的蠶豆脫殼機(jī)械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾,處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到蠶豆脫殼機(jī)械的發(fā)展前景。
1.5.3 綜合的提高科技應(yīng)用水平
向自動(dòng)控制和自動(dòng)化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具目前仍依賴(lài)人工喂料或定位,影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過(guò)機(jī)電一體化手段,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置,保證均勻喂料與有效定位,實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化操作,進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度,提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率,滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要,以開(kāi)拓國(guó)內(nèi)和國(guó)外市場(chǎng)。
新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于蠶豆機(jī)械的研制開(kāi)發(fā)中,隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展,許多復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量,減少阻力,簡(jiǎn)化操作,減少輔助工作時(shí)間,延長(zhǎng)使用壽命,降低勞動(dòng)使用費(fèi)用等將作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,也是目前蠶豆脫殼機(jī)械需要盡快解決的問(wèn)題。
2 技術(shù)任務(wù)書(shū)(JR)
2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)
八十年代以前的蠶豆剝殼機(jī)械,破碎率一般都大于8%,有時(shí)高達(dá)l5%以上。加工出的蠶豆仁,只能用來(lái)榨油,不能作種用,也達(dá)不到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理,研制新式剝殼部件,便成為蠶豆剝殼機(jī)械的重要研究課題。從六十年代初,開(kāi)始在我國(guó)出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒,柵條凹板式蠶豆剝殼機(jī)。自1983年以來(lái),在已有的蠶豆剝殼部件的研制基礎(chǔ)上,我國(guó)又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件,其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),特別是破殼率指標(biāo)大有改善。
以下介紹一下我國(guó)上個(gè)世紀(jì)幾種主要的蠶豆剝殼部件
1.封閉式紋桿滾筒,柵條凹板式蠶豆剝殼部件
六十年代初, 我國(guó)在吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制了TH-340型蠶豆剝殼機(jī),其剝殼部件是在一個(gè)圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒,下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板,如圖2.1所示。
圖 2.1
在該機(jī)構(gòu)中蠶豆進(jìn)口大(3O-50毫米),出口小(1O-25毫米),工作時(shí),蠶豆果在滾筒的推動(dòng)下由進(jìn)口向出口端運(yùn)動(dòng),在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼,蠶豆受列剝殼機(jī)的直接搓擦作用,系強(qiáng)制脫殼,故破碎率高。剝殼時(shí), 直徑同凹板柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來(lái),所以一次剝凈率低,最高80%。為了將混在一起的蠶豆仁和未脫果分離開(kāi)來(lái),采用柵條式凹板的剝殼機(jī)一般要配置分離機(jī)構(gòu)。后來(lái)研制并生產(chǎn)的TH-47O型,6 BH-570型等型式的剝殼機(jī),結(jié)構(gòu)與其大同小異,剝殼質(zhì)量均不理想。
2. 封閉橡膠板滾筒,直立橡膠板式剝殼部件
該機(jī)的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成,剝殼原理系擠壓式,如圖2.2所示
圖2.2
作業(yè)時(shí),蠶豆果在膠輥的推動(dòng)下,通過(guò)剝殼間隙(5—20毫米),由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼,避開(kāi)了剝殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低,但仍在5%以上。另外,因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來(lái),故一次剝凈率很低,只有30%左右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機(jī)構(gòu),以使蠶豆經(jīng)多次擠壓脫殼,致使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大,造價(jià)較高。
3. 開(kāi)式紋桿滾筒,編織凹板式蠶豆剝殼部件
剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開(kāi)式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板,其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示
圖2.3
作業(yè)時(shí),蠶豆果在滾筒的推動(dòng)下,受擠壓揉搓脫殼,該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同,蠶豆果受到開(kāi)式滾筒的攪拌作用,剝殼力帶有柔性,故其破碎率較低,可控制在3%-5% 。另外,與柵條式凹板不同,因系編織網(wǎng)孔凹板,剝殼時(shí),只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離,雙粒長(zhǎng)果則漏不出來(lái),仍被剝殼,故剝凈率較高。
4. 立式剝殼機(jī)構(gòu)
剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子,下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩,該剝殼部件如圖2.4所示。
圖2.4
在剝殼室內(nèi),蠶豆果受立式轉(zhuǎn)子的推動(dòng)而相互磨擦,從而達(dá)到剝殼的目的,此方法系柔性揉搓剝殼。實(shí)踐證明,該機(jī)破碎率較低,可控制在3%以下。其缺點(diǎn)是由于采用立式傳動(dòng), 故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。
5.開(kāi)式扁條滾筒,編織凹板式蠶豆剝殼部件
采用了由三根扁鋼條制成的開(kāi)式扁條滾筒,和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結(jié)構(gòu),如圖2.55所示。作業(yè)時(shí),蠶豆果在扁條的推動(dòng)下隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),在滾筒和凹板之間形
圖2.5
成一個(gè)活動(dòng)層,蠶豆果在該活動(dòng)層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機(jī)構(gòu)中,避開(kāi)了剝殼部件的直接擠壓, 沖擊的作用,而是蠶豆搓蠶豆,系柔性剝殼,故破碎率較低, 該機(jī)鑒定時(shí)實(shí)測(cè)破傷率(破碎率+損傷率)為0.91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理想
2.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍
產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要是用于有硬皮殼的作物脫殼,從而實(shí)現(xiàn)蠶豆脫殼的機(jī)械化,為農(nóng)民的提前收獲蠶豆做了充分準(zhǔn)備。還有小商小販,對(duì)農(nóng)民征收蠶豆進(jìn)行加工提供了有力的條件。
2.3主要技術(shù)參數(shù)
表2.1 主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
參數(shù)值
結(jié)構(gòu)尺寸
1230×1180×1600
重量 kg
15
物料含水量 %
5
軸的功率 kw
1.35
2.4 主要工作原理
蠶豆脫殼機(jī)以前也稱(chēng)為刀籠剝殼機(jī),是借助轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用,將蠶豆果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。它主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)和支承機(jī)構(gòu)等部分組成。
圖2.6
蠶豆果進(jìn)入存料斗后,經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來(lái)進(jìn)入剝殼箱內(nèi),與高速旋轉(zhuǎn)的刮板相互碰撞,在刮板的錘擊下,蠶豆殼發(fā)生破裂,從而進(jìn)行第一次剝殼。部分蠶豆果在下落過(guò)程中沒(méi)有與刮板發(fā)生碰撞,有些發(fā)生碰撞了而蠶豆殼卻未撞裂,這部分蠶豆落入到由圓鋼棒排列成的柵格上,由于柵格頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)蠶豆果,因此蠶豆果將在落入柵格的同時(shí)被刮板再次錘擊和擠壓,從而使這些蠶豆果的果殼也被壓碎。剝殼后的仁與殼通過(guò)柵格間的間隙落下,在下落的同時(shí),受到風(fēng)機(jī)吹來(lái)的經(jīng)調(diào)節(jié)好的氣流作用,果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道,而蠶豆仁因重量大,繼續(xù)往下落,從而達(dá)到了殼仁分離的目的。
2.5 總體結(jié)構(gòu)概述
根據(jù)蠶豆脫殼機(jī)的剝殼原理可知道,蠶豆是從上至下依次經(jīng)過(guò)集料斗、剝殼箱、柵格、下箱出口、分選口,蠶豆仁收集斗這些部件的,因此設(shè)計(jì)剝殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的依據(jù)就出來(lái)了。
設(shè)計(jì)過(guò)程是從上往下,從蠶豆的裝集開(kāi)始,最上面是集料斗,集料斗下方是剝殼箱,集料斗可與剝殼箱設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。在剝殼箱內(nèi),蠶豆必須經(jīng)過(guò)刮板的撞擊和擠壓作用才能進(jìn)行剝殼,因此,將刮板設(shè)計(jì)置在剝殼箱內(nèi)。蠶豆經(jīng)過(guò)刮板的撞擊和擠壓進(jìn)行剝殼后,要經(jīng)過(guò)位于剝殼箱底部的柵格,于是可以把柵格設(shè)計(jì)成一個(gè)半圓柵籠,將其固定在剝殼箱的下半箱內(nèi)。蠶豆穿過(guò)柵格后經(jīng)過(guò)剝殼箱底部的出口往下落,在下落過(guò)程中,設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口,其作用是將經(jīng)過(guò)剝殼的蠶豆殼與蠶豆仁進(jìn)行分離,重量稍重的不被風(fēng)吹走,而重量較輕的蠶豆殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到蠶豆殼收集通道,通道的底部設(shè)計(jì)成一定角度。經(jīng)過(guò)分離的蠶豆仁往下落,落入蠶豆仁收集通道,將此通道與蠶豆殼收集通道的底面設(shè)計(jì)成一個(gè)整體,這樣的設(shè)計(jì)可以讓被風(fēng)吹走的蠶豆仁通過(guò)自身的重量往下回滾到花仁收集通道。
為保證整機(jī)的各部分的安裝,需設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架,機(jī)架起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用,并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面,剝殼機(jī)安裝在機(jī)架的上方。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.7所示。
圖2.7
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(SM)
3.1設(shè)計(jì)前各項(xiàng)參數(shù)的確定
3.1.1 刮板的初定
刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分蠶豆殼撞碎,當(dāng)蠶豆果與鋼質(zhì)物體相對(duì)速度達(dá)到5時(shí),可使蠶豆殼破碎而不會(huì)破壞到蠶豆仁,可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計(jì)刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。
如圖3.1所示,蠶豆下落位置在之間,設(shè)計(jì)時(shí)采用最小碰撞半徑為計(jì)算半徑
圖3.1
取半徑R=250mm,則n=382.2r/min
結(jié)論:R=250mm,
n=382.2r/min
3.1.2 刮板所需功率計(jì)算
根據(jù)公式可計(jì)算出刮板所需的功率
刮板對(duì)蠶豆做功
:刮板改變蠶豆的動(dòng)能
:刮板改變蠶豆的勢(shì)能
根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即0.417kg/s,此為蠶豆仁的產(chǎn)量,折合蠶豆果產(chǎn)量為0.417/純?nèi)事?根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),湖南所處地理位置可取蠶豆的純?nèi)事蕿?9%,折合蠶豆果產(chǎn)量為0.604kg/s,此即每秒進(jìn)入剝殼箱內(nèi)被破碎的蠶豆果的重量。蠶豆接觸刮板時(shí)初速度設(shè)為1m/s,方向向下,脫離刮板時(shí)速度為15m/s,方向向左,脫離刮板時(shí)相對(duì)初位置高度為500mm
t=1s
m=0.604kg/s
=1m/s
=15m/s
R=0.5m
=(0.302+67.95+2.96)W=71.212w
加上刮板與蠶豆在柵格中擠壓所需要的能量,P也不會(huì)超過(guò)500w。為計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需工率Pd,先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)、分別為滾動(dòng)軸承和V帶傳動(dòng)的效率,于是有
=-0.8668
電動(dòng)機(jī)所需功率不會(huì)超過(guò)700W,由于給定電動(dòng)機(jī)的功率為1.5kW,遠(yuǎn)大于此計(jì)算值,故所給電動(dòng)機(jī)的功率完全符合要求。
3.1.3 擬定傳動(dòng)方案
由于蠶豆脫殼機(jī)的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高,達(dá)到=382.2r/min可有兩種選擇,第一種是采用一級(jí)V帶傳動(dòng),第二種是采用兩級(jí)混合傳動(dòng),而很明顯的,若采用兩級(jí)傳動(dòng)方案,將會(huì)致使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且成本升高,所以選用一級(jí)V帶傳動(dòng)。
3.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速,可選用的電機(jī)型號(hào)有兩種 Y90L-4型 和 Y100L-6型。
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動(dòng)比,現(xiàn)將此兩種電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)和傳動(dòng)比列于下表:
表3.1倆種電動(dòng)機(jī)的對(duì)比
方案號(hào)
電機(jī)型號(hào)
額定功率kw
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
總傳動(dòng)比 i
1
Y100L-6
1.5
1000
940
2.459
2
Y90L-4
1.5
1500
1400
3.663
由上表可知:方案1總傳動(dòng)比雖小,轉(zhuǎn)速低,但價(jià)格高,作為家用機(jī)械的電機(jī)不是太合算,故選擇方案2,即電機(jī)型號(hào)為Y90L-4。
查表得此種電動(dòng)機(jī)的中心高H=90mm,外伸軸徑為24mm,軸的外伸長(zhǎng)度為50mm。
3.1.5 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)計(jì)算
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
3.2 V帶傳動(dòng)
首先列出設(shè)計(jì)的基本條件
電機(jī)型號(hào):Y90L-4
額定功率:1.5kw
轉(zhuǎn)速:=1400r/min
傳動(dòng)比:=3.663
假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間t<10h
1.確定計(jì)算功率
查表得工作情況系數(shù) =1.1
==1.1×1.5=1.65(kw)
2.選擇V帶帶型
根據(jù)、查得最適合的帶型為A型
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑系中選取,從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為
驗(yàn)算帶的速度
v=<=
因此所選帶的速度合適
4.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根據(jù)初步確定中心距,計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=1972.36mm
由V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系中選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算實(shí)際中心距a
5.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
主動(dòng)輪包角合適
6.計(jì)算V帶的根數(shù)z
由,,=3.663查表得
,,,
代入數(shù)值,經(jīng)計(jì)算
Z=1.984
取z=2
7.計(jì)算預(yù)緊力
8.計(jì)算作用在軸上的壓軸力
代入數(shù)值計(jì)算得
=482.7N
9.V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及選用
帶輪材料選用HT200
根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類(lèi)型,小徑帶輪采用實(shí)心式,大徑帶輪采用輪輻式,主要結(jié)構(gòu)尺寸如下:
表3.2主要結(jié)構(gòu)尺寸
尺寸類(lèi)型
小帶輪
大帶輪
mm
75
280
基準(zhǔn)寬度 mm
11.0
11.0
基準(zhǔn)線上槽深 mm
2.75
2.75
基準(zhǔn)線下槽深 mm
8.7
8.7
槽間距e
15±0.3
15±0.3
第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面距離f mm
輪緣厚d mm
12
12
帶輪寬B mm
35
35
外徑 mm
80.5
285.5
輪槽角
極限偏差
孔徑 mm
26
16
輪轂長(zhǎng) mm
50
35
mm
48
32
輪輻厚 mm
8
mm
20
mm
16
mm
230.5
具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖
3.3 軸
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
1 初步確定軸的最小直徑
先按經(jīng)驗(yàn)公式算郵軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。查表選取,于是得
2擬定軸上零件的裝配方案
通過(guò)對(duì)各種方案的比較,現(xiàn)選用圖3.2所示裝配方案
圖3.2
3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(1)為滿足V帶輪的軸向定位,1-2軸右端制一軸肩,故取2-3段直徑=22mm,左端用軸端擋圈定位,取直徑D=22mm。V帶輪與軸配合的轂孔長(zhǎng)試為35mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上,故1-2段長(zhǎng)度取為
(2)初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承只承受徑向力,故先用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù),初步選取深溝球軸承6205,其基本參數(shù)如下表
表3.3深溝球軸承6205基本參數(shù)
6204
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
D
B
脂潤(rùn)滑
油潤(rùn)滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
(3)安裝刮板架段軸直徑。刮板架段安裝寬度取,
(4) 軸承端蓋總厚度20mm,取端蓋外端與V帶輪右端面間的距離,故取
(5)取刮板距箱體內(nèi)壁,取,。
至此,已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
(6)軸上零件的周向固定
V帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接,按其直徑查手冊(cè)得平鍵截面如下
長(zhǎng)度取22mm
V帶輪與軸的配合為,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為。
(7)確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角,各軸肩處圓角半徑見(jiàn)零件圖
3.4 刮板結(jié)構(gòu)
刮板結(jié)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分,它的作用就是對(duì)蠶豆果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上,其結(jié)構(gòu)如圖10所示
圖3.3
因?yàn)椴捎玫氖谴驌艉蛿D壓兩種方式配合進(jìn)行剝殼,所以對(duì)刮板的強(qiáng)度有一定要求,采用材料是45號(hào)鋼,而且刮板的表面必須進(jìn)行處理,表面滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四塊8mm厚鋼板,長(zhǎng)′寬=500mm′129mm,刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離250mm。固定刮板的筒架結(jié)構(gòu),其內(nèi)徑為26mm,外徑120mm,刮板固定支架長(zhǎng)度為140mm,截面尺寸40mm′20mm,每塊刮板由兩根固定支架固定,兩者間采用M10螺栓聯(lián)接。
3.5柵籠
半柵籠在機(jī)器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的蠶豆與未被剝殼的蠶豆進(jìn)行分離,其分離的原理就是“小個(gè)通過(guò),大個(gè)不過(guò)”。半柵籠的每一個(gè)柵格都只能容許一個(gè)蠶豆仁大小的物體通過(guò),被剝殼的蠶豆由于蠶豆殼的破裂,被變成破碎的蠶豆殼和整粒的蠶豆仁,蠶豆仁的大小剛好可以穿過(guò)柵格,而蠶豆果因?yàn)樘螅瑹o(wú)法通過(guò)柵格,將被阻擋在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎為止。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。
圖3.4
柵條是利用兩塊墻板對(duì)兩端進(jìn)行固定的,墻板材料為HT200,柵條材料為20號(hào)鋼。柵條采用圓截面長(zhǎng)條,長(zhǎng)度為538mm,因其特殊的作用,還需對(duì)其進(jìn)行表面處理,要求滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。柵條的兩頭裝砌在墻板的圓形槽內(nèi),組成半圓柵籠,柵條間距為10mm,這樣可使剝出的蠶豆仁能通過(guò)柵格,而未剝殼的剛不能通過(guò)。
裝砌完成后要太上鎖緊條,防止柵條松動(dòng)。半柵籠內(nèi)徑為。
3.6 箱體
箱體的作用是提供給刮板一個(gè)封閉的剝殼環(huán)境,并對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。
為了便于軸系部件的安裝和拆卸,將箱體做成剖分式,箱由箱座和箱蓋組成,,取軸的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接,用圓錐銷(xiāo)定位。箱體的材料選用HT200,鑄造成型。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖。
3.7 殼仁分離裝置
殼仁分離裝置分為兩個(gè)部分,一個(gè)是氣流通道,它的一端接風(fēng)機(jī),另一端安裝在箱體的下方,還有就是殼與仁的收集板,它同樣也安裝在箱體下方。蠶豆經(jīng)過(guò)箱體內(nèi)的剝殼過(guò)程后,將由此裝置對(duì)其進(jìn)行殼仁分離,分離的基本原理是利用蠶豆殼與蠶豆仁的重量及受力面積的不同,用氣流對(duì)其進(jìn)行分離。重量稍重的不被氣流吹走,直接下落到蠶豆仁收集通道,而重量較輕的蠶豆殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到蠶豆殼收集通道。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。
3.8 機(jī)架
整個(gè)機(jī)架采用L63×63×6角鋼焊接而成,起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用,并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面。剝殼機(jī)安裝在機(jī)架上面,聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。
3.9 附件
蠶豆脫殼的附件包括裝料斗,軸承蓋,風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。
4 使用說(shuō)明書(shū)(SM)
4.1 使用前的準(zhǔn)備
1. 接好電源,經(jīng)過(guò)試車(chē),如果機(jī)器各部分運(yùn)轉(zhuǎn)正常且無(wú)異常聲響,即可投料生產(chǎn)。
2. 蠶豆不要太干,否則易碎。含水量應(yīng)保持在9%左右。否則破碎率將增大,這種情況下,最好先用水潮一下,冬天等4個(gè)小時(shí)(春天等2個(gè)小時(shí))即可投料生產(chǎn)。
4.2工作中的管理
1. 操作過(guò)程中,投料應(yīng)保持均勻,以20—30公斤/分鐘蠶豆果為宜。如發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)送口回料過(guò)多以致堵塞 ,應(yīng)減少投料,并將風(fēng)送機(jī)下部除雜門(mén)打開(kāi)排出?;亓线^(guò)多的原因可能是篩孔間隙大而蠶豆果小。 選四、五十粒最大的蠶豆仁從篩面向下放,如果有1/4下不去,應(yīng)加大篩號(hào)。
2. 開(kāi)機(jī)前先將出仁口的擋板關(guān)閉,暫不讓蠶豆仁流出。待篩面上的蠶豆仁約30mm厚時(shí),再徐徐開(kāi)啟擋仁板,使蠶豆仁、小果沿不同方向流出,以后經(jīng)常調(diào)整擋仁板的開(kāi)啟度,使擋仁板后面的蠶豆仁盡量流出而帶皮小蠶豆果不出為度,否則將影響脫殼質(zhì)量。
3. 使用過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)大量蠶豆仁聚集在出仁口處,擋仁板全部開(kāi)啟仍不能順利流出,這時(shí)可將導(dǎo)向輪略墊高一下,蠶豆仁即可順利流出。
4.在使用過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)回料中蠶豆皮多,應(yīng)將上風(fēng)機(jī)擋風(fēng)板,調(diào)大加大進(jìn)風(fēng)量。反之若發(fā)現(xiàn)吹出機(jī)外的蠶豆皮中含仁多,應(yīng)調(diào)小進(jìn)風(fēng)量,出皮口也有擋板,可以上調(diào)或下降,以獲得滿意效果。
5. 本機(jī)固定安裝一定要保持前后左右水平(根據(jù)蠶豆仁的流動(dòng)情況來(lái)判斷),否則會(huì)出現(xiàn)出口仁果混雜的現(xiàn)象。調(diào)平的方法是:蠶豆仁較多的一邊表示偏低,應(yīng)用木板或麻袋把此邊的輪子墊高;小蠶豆果較多的一邊表示偏高,應(yīng)減少這邊輪子下面的墊高;小果的出口處如果夾雜果仁表示此端偏底,應(yīng)把導(dǎo)向輪墊高。
4.3維護(hù)與保養(yǎng)
1.本機(jī)采用V帶傳動(dòng)。新帶在使用一段時(shí)間后,由于拉力的作用會(huì)逐漸伸長(zhǎng)松弛,應(yīng)根據(jù)情況予以調(diào)整,各部位都有調(diào)緊拉絲和張緊輪。
2. 對(duì)篩體吊軸及一切活節(jié)的軸承應(yīng)及時(shí)檢查有無(wú)缺油磨損,一旦缺油磨損應(yīng)及時(shí)加油更換。
3. 電機(jī)的溫度不能超過(guò)60攝氏度,軸承的溫度不應(yīng)超過(guò)25攝氏度,發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高應(yīng)及時(shí)查出原因并排除。
4. 機(jī)器在使用時(shí),應(yīng)經(jīng)常注意各部位運(yùn)轉(zhuǎn)情況,檢查各部位緊固螺栓是否松動(dòng),如發(fā)現(xiàn)松動(dòng)應(yīng)隨時(shí)緊固。
4.4機(jī)械安全操作規(guī)程
1. 剝殼作業(yè)前應(yīng)對(duì)所有參加剝殼作業(yè)人員進(jìn)行安全教育,熟悉剝殼的結(jié)構(gòu)、性能和操作方法。
2.參加剝殼作業(yè)人員應(yīng)穿工作衣,女同志應(yīng)把長(zhǎng)發(fā)戴入工作帽內(nèi),不準(zhǔn)佩帶圍巾作業(yè),閑雜人員或未成年人不準(zhǔn)靠近作業(yè)區(qū)域。
3. 開(kāi)機(jī)前,操作人員應(yīng)對(duì)剝殼機(jī)技術(shù)狀態(tài)全面檢查一遍,特別是對(duì)各安全防護(hù)部件的檢查,要求不松、不缺,嚴(yán)禁違章使用。
4. 剝殼機(jī)所用一切工具、金屬物等嚴(yán)禁放在機(jī)架、蓋板及喂料工作臺(tái)上。
5. 開(kāi)機(jī)前應(yīng)發(fā)出各自規(guī)定的信號(hào),待剝殼機(jī)空轉(zhuǎn)3—5分鐘,確無(wú)異常情況后方可均勻連續(xù)喂料進(jìn)行作業(yè)。停機(jī)前應(yīng)有3—5分鐘空轉(zhuǎn)時(shí)間,將蠶豆仁、殼清理干凈。
6.剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)經(jīng)常注意其轉(zhuǎn)速、聲音、軸承升溫,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)檢查,待排除后,方可繼續(xù)作業(yè)。
7.每連續(xù)工作一天,應(yīng)停機(jī)檢查滾筒、風(fēng)扇、篩箱及風(fēng)送機(jī)及各軸承座等部件緊固件是否松動(dòng),并隨時(shí)加以緊固。
8.嚴(yán)禁在剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行檢修和調(diào)試,嚴(yán)禁身體和其他異物靠近傳動(dòng)部位。
9. 剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),不允許把手或其他異物伸入滾筒喂料口、風(fēng)送機(jī)進(jìn)料斗、大小風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。
10.開(kāi)機(jī)前必須安裝皮帶安全罩,牢固可靠。
5 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告(BS)
5.1 產(chǎn)品圖樣的審查
蠶豆脫殼機(jī)設(shè)計(jì)已基本完成,現(xiàn)具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù),根據(jù)有關(guān)規(guī)定,對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查,結(jié)果如下:
(1)產(chǎn)品圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚,符合GB4460-84、GB-83《機(jī)械制圖》的規(guī)定。
(2)產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合GB-T200、3-1998的規(guī)定。
(3)產(chǎn)品圖樣的編號(hào)符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。
(4)圖紙的標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合GB/T10609.1-1989GB、GB/T10690.2-1989的規(guī)定。
(5)產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號(hào)及注法》的規(guī)定。
(6)產(chǎn)品圖樣焊縫的代號(hào)符合GB324-80《焊縫代號(hào)》的規(guī)定。
5.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查
(1)產(chǎn)品技術(shù)文件名詞、術(shù)語(yǔ)符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件術(shù)語(yǔ)》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)量和單位符合GB3100-GB3102-93的規(guī)定。
(3)技術(shù)文件所用的編號(hào)符合JB/T 8823-1998《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類(lèi)編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。
(4)技術(shù)文件的完整性符合JB/T 5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機(jī)部門(mén)有關(guān)具體要求。
5.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況
本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓,材料及材料代號(hào)也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
5.4 審查結(jié)論
經(jīng)過(guò)對(duì)蠶豆脫殼機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化審查,認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫徹了國(guó)家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn),圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全,符合標(biāo)準(zhǔn)化得要求。
6 總結(jié)
在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,實(shí)際方法采用的是從內(nèi)向外,從倆中間到倆頭的計(jì)算方法,因此本次設(shè)計(jì)達(dá)到了使用的要求。蠶豆脫殼機(jī)是在傳統(tǒng)脫殼機(jī)的基礎(chǔ)上,把膠皮搓揉脫殼改為刮板脫,有柵板控制其大粒的下落,從而可以循環(huán)反復(fù)的脫殼,減少農(nóng)民手動(dòng)反復(fù)把下面沒(méi)脫殼的蠶豆放入機(jī)器,從而大大節(jié)省了勞力。在這次設(shè)計(jì)中由于使用的是皮帶輪,可能有些地方的設(shè)計(jì),配合沒(méi)有考慮周到,因此,各軸的支撐,定位做的可能不夠。
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