3656 小白杏杏核破殼機設計,小白杏,杏核,破殼機,設計 1小白杏杏核破殼機設計說明書學生姓名 xxxx 學 號 8011208212 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 xxxx 日 期 2012.06 xxxx 大學教務處制2前 言杏核具有極大的食用價值和藥用價值，隨著生活水平的提高，人們對其需求量日益增長，除暢銷國內(nèi)市場外，還遠銷日本、東南亞及歐美等國還是制造酒精和機械用油的工業(yè)原料。在河南省的三門峽等地有大面積的杏樹種植。目前我國杏仁加工企業(yè)均采用傳統(tǒng)的手工作坊形式，使杏仁產(chǎn)量、質量和經(jīng)濟效益受到影響。所以說有必要研制一系列的杏核加工設備。在杏核破殼取仁過程中，要求杏仁破碎率要低，破殼效率要高?，F(xiàn)有的簡易破殼機對杏核破殼時，使杏核在厚度方向上受擠壓而破碎，通常要破殼多次，即第一次破殼后篩去碎殼和杏仁，改變破殼間隙再次進行第二次破殼，以同樣方式進行第三次至第六次的破殼，此種方式進行杏核破殼加工，杏仁的破碎率高達 15%-30%，降低了杏仁質量，因而造成很大損失，并且加工效率也很低。因此有必要研究杏核和杏仁厚度尺寸，杏核和杏仁之間的間隙等分布規(guī)律和杏核破殼時的變形情況，以尋求一種高效低破碎率的破殼方法。小白杏杏核中富含脂肪和蛋白質，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植物蛋白質。利用小白杏杏核或脫脂后的小白杏杏核餅粕的蛋白粉，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。以小白杏杏核蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質含量，又改善了其功能特性。小白杏杏核蛋白粉還可以通過高壓膨化制成蛋白肉。小白杏杏核是食用植物油工業(yè)的重要原料，利用小白杏杏核油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料。小白杏杏核除經(jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。小白杏杏核加工副產(chǎn)品小白杏杏核殼和小白杏杏核餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。 小白杏杏核在制取油脂、制取小白杏杏核蛋白、生產(chǎn)小白杏杏核儀器以及在小白杏杏核貿(mào)易出口時，都需要對小白杏杏核進行預處理加工。小白杏杏核的預處理主要包括小白杏杏核的去殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。小白杏杏核在加工或作為出口商品時，需要進行去殼加工。小白杏杏核在制取油脂時，去殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的去殼為人力手工去殼，手工去殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以小白杏杏核產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工去殼。小白杏杏核去殼機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使小白杏杏核產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的去殼方法進行去殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了小白杏杏核去殼的效率。小白杏杏核脫殼機是將小白杏杏核莢果去掉外殼而得到小白杏杏核仁的場上作業(yè)機械。由于小白杏杏核本身的生理特點決定了小白杏杏核脫殼不能與小白杏杏核的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在小白杏杏核莢果的含水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著小白杏杏核種植業(yè)的不斷發(fā)展，小白杏杏核手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。3目 錄1 緒論 ...................................................................................................................................................................41．1 課題提出的背景 ..................................................................................................................................41．2 小白杏杏核脫殼機械的發(fā)展 ..............................................................................................................41．3 小白杏杏核脫殼機械的研究應用現(xiàn)狀 ..............................................................................................81．3．1 目前小白杏杏核脫殼機采用的脫殼原理 ............................................................................81．3．2 新型脫殼技術 ........................................................................................................................91．3．3 小白杏杏核脫殼機械的工藝研究 ........................................................................................91．3．4 小白杏杏核脫殼機械存在的問題 ......................................................................................101．4 小白杏杏核脫殼機械研究重點 ........................................................................................................101．4．1 提高小白杏杏核脫殼機械的通用性和適應性 ..................................................................101．4．2 提高機械脫殼率和降低破損率 ..........................................................................................101.5 小白杏杏核脫殼機械應用前景 ............................................................................................................112 刮板式小白杏杏核去殼機的結構及工作原理 ...................................................................................112．1 刮板式小白杏杏核去殼機的結構 ....................................................................................................112．2 工作原理 ............................................................................................................................................113 刮板式小白杏杏核去殼機主要部件的結構設計 ..............................................................................123．1 設計前各項參數(shù)的確定 .....................................................................................................................133．1．1 刮板的半徑及轉速初定 ......................................................................................................133．1．2 刮板所需功率計算 ..............................................................................................................133．1．3 傳動方案擬定 ......................................................................................................................153．1．4 電動機的選擇 ......................................................................................................................153．1．5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 ..............................................................................................153．2 V 帶傳動的設計 ...............................................................................................................................153.3 軸的設計 ..............................................................................................................................................193.3.1 軸的強度校核計算 ....................................................................................................................213.3.2 軸的強度條件： ........................................................................................................................213.4 刮板結構的設計 ...................................................................................................................................223.5 半柵籠的設計 .......................................................................................................................................233.6 箱體的設計 ...........................................................................................................................................233.7 殼仁分離裝置的設計 ...........................................................................................................................243.8 機架的設計 ...........................................................................................................................................243.9 附件 .......................................................................................................................................................24總 結 ...................................................................................................................................................................25致 謝 ...................................................................................................................................................................26參考文獻 ............................................................................................................................................................27塔里木大學畢業(yè)設計41 緒論1．1 課題提出的背景小白杏杏核中富含脂肪和蛋白質，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植物蛋白質。利用小白杏杏核或脫脂后的小白杏杏核餅粕的蛋白粉，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。以小白杏杏核蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質含量，又改善了其功能特性。小白杏杏核蛋白粉還可以通過高壓膨化制成蛋白肉。小白杏杏核是食用植物油工業(yè)的重要原料，利用小白杏杏核油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料。小白杏杏核除經(jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。小白杏杏核加工副產(chǎn)品小白杏杏核殼和小白杏杏核餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。 小白杏杏核在制取油脂、制取小白杏杏核蛋白、生產(chǎn)小白杏杏核儀器以及在小白杏杏核貿(mào)易出口時，都需要對小白杏杏核進行預處理加工。小白杏杏核的預處理主要包括小白杏杏核的去殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。小白杏杏核在加工或作為出口商品時，需要進行去殼加工。小白杏杏核在制取油脂時，去殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的去殼為人力手工去殼，手工去殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以小白杏杏核產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工去殼。小白杏杏核去殼機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使小白杏杏核產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的去殼方法進行去殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了小白杏杏核去殼的效率。小白杏杏核脫殼機是將小白杏杏核莢果去掉外殼而得到小白杏杏核仁的場上作業(yè)機械。由于小白杏杏核本身的生理特點決定了小白杏杏核脫殼不能與小白杏杏核的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在小白杏杏核莢果的含水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著小白杏杏核種植業(yè)的不斷發(fā)展，小白杏杏核手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。1．2 小白杏杏核脫殼機械的發(fā)展我國小白杏杏核脫殼機的研制自1965年原八機部下達小白杏杏核脫殼機的研制課題以來，已有幾十種小白杏杏核脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的小白杏杏核脫殼機結構簡單，價格便宜，以小型家用為主的小白杏杏核脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型小白杏杏核脫殼機在一些大批量小白杏杏核加工的企業(yè)中應用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的小白杏杏核脫殼機種類很多，如6BH一60型小白杏杏核去殼機、6BH一20B型小白杏杏核去殼機、6BH一20型小白杏杏核脫殼機等(技術參數(shù)見附表)，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O～60倍以上。錦州俏牌集團生產(chǎn)的TFHS1500型小白杏杏核除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)小白杏杏核原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進的小白杏杏核后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型小白杏杏核脫殼機帶有復脫、分級裝置，采用搓板式脫殼、風力初選、比重分離清選等裝置，具有結構緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型小白杏杏核脫殼機是一種一次喂料就可完成小白杏杏核脫殼工作的機械，經(jīng)風力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分級后的小白杏杏核仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型小白杏杏核脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼結構，能夠進行二次脫塔里木大學畢業(yè)設計5殼。而隨著我國小白杏杏核產(chǎn)業(yè)的進一步調(diào)整，小白杏杏核產(chǎn)量逐年增加，小白杏杏核的機械化脫殼程度將大幅提高，小白杏杏核脫殼機械將擁有廣闊的發(fā)展前景 [1]。小白杏杏核去殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的小白杏杏核去殼機械。小白杏杏核去殼部件是小白杏杏核去殼機的關鍵工作部件，去殼部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛小白杏杏核仁破碎率、小白杏杏核果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，小白杏杏核仁破碎率是社會最為關心的主要指標。八十年代以前的小白杏杏核去殼機械，破碎率一般都大于8%，有時高達l5%以上。加工出的小白杏杏核仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的去殼原理，研制新式去殼部件，便成為小白杏杏核去殼機械的重要研究課題。從六十年代初，開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式小白杏杏核去殼機。自1983年以來，在已有的小白杏杏核去殼部件的研制基礎上，我國又相繼研制了多種不同結構型式的新式去殼部件，其主要經(jīng)濟技術指標，特別是破殼率指標大有改善。以下介紹一下我國上個世紀幾種主要的小白杏杏核去殼部件：1．封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式小白杏杏核去殼部件圖1-1 封閉式紋桿滾筒去殼機構六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，研制了TH-340型小白杏杏核去殼機，其去殼部件是在一個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 [3]。如圖1-1所示。在該機構中小白杏杏核進口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作時，小白杏杏核果在滾筒的推動下由進口向出口端運動，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼，小白杏杏核受列去殼機的直接搓擦作用，系強制脫殼，故破碎率高。去殼時， 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，所以一次剝凈率低，最高80％。為了將混在一起的小白杏杏核仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的去殼機一般塔里木大學畢業(yè)設計6要配置分離機構。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的去殼機，結構與其大同小異，去殼質量均不理想。2．封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式去殼部件該機的去殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，去殼原理系擠壓式，如圖1-2所示。作業(yè)時，小白杏杏核果在膠輥的推動下，通過去殼間隙(5—20毫米)，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了去殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5％以上。另外，因直徑小于去殼間隙的小果未經(jīng)去殼便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設循環(huán)機構，以使小白杏杏核經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。圖 1-2 封閉橡膠板滾筒去殼機構作業(yè)時，小白杏杏核果在膠輥的推動下，通過去殼間隙(5—20毫米)，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了去殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5％以上。另外，因直徑小于去殼間隙的小果未經(jīng)去殼便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設循環(huán)機構，以使小白杏杏核經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。3．開式紋桿滾筒，編織凹板式小白杏杏核去殼部件去殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板，其結構如圖1-3所示。作業(yè)時，小白杏杏核果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結構與封閉滾筒式不同，小白杏杏核果受到開式滾筒的攪拌作用，去殼力帶有柔性，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，去殼時，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，雙粒長果則漏不出來，仍被去殼，故剝凈率較高。塔里木大學畢業(yè)設計7圖1-3 開式紋桿滾筒去殼機構4．立式去殼機構去殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該去殼部件如圖1-4所示。圖1-4 立式去殼機構在去殼室內(nèi)，小白杏杏核果受立式轉子的推動而相互磨擦，從而達到去殼的目的，此方法系柔性揉搓去殼。實踐證明，該機破碎率較低，可控制在3％以下。其缺點是由于采用立式傳動， 故傳動機構較為復雜。5．開式扁條滾筒，編織凹板式小白杏杏核去殼部件采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結構，如圖1-5所塔里木大學畢業(yè)設計8示。作業(yè)時，小白杏杏核果在扁條的推動下隨滾筒轉動，在滾筒和凹板之間形成一個活動層，小白杏杏核果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機構中，避開了去殼部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是小白杏杏核搓小白杏杏核，系柔性去殼，故破碎率較低， 該機鑒定時實測破傷率(破碎率+損傷率)為0．91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。圖1-5 開式扁條滾筒去殼機構1．3 小白杏杏核脫殼機械的研究應用現(xiàn)狀目前國內(nèi)小白杏杏核脫殼機從其脫殼原理、結構和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主的鋼紋桿——鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動凹板兩大類，但脫殼質量均不高，破損率都大于8 %，剝出的小白杏杏核米只能用于榨油和食用，滿足不了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進的脫殼原理是解決脫殼機現(xiàn)存問題的重要途徑。1．3．1 目前小白杏杏核脫殼機采用的脫殼原理目前應用比較廣泛的小白杏杏核機械脫殼原理有以下幾種 [2]。撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼的目的 [2]。其典型設備為由高速回轉甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心脫殼機。甩料盤使小白杏杏核莢果產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形，進而形成裂縫。當莢果離開壁面時，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度，莢果所受到的彈性力較小，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莢果。影響離心式脫殼機脫殼質量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉速、甩料盤的結構特點等。碾搓法脫殼 小白杏杏核莢果在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用，使莢果的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。其典型的設備為由一個固定圓盤和一個轉動圓盤組成的圓盤去殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中，動磨片轉動的離心力使籽粒沿徑向塔里木大學畢業(yè)設計9向外運動，也使莢果與定磨片問產(chǎn)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(chǎn)生裂紋直至破裂，并與殼仁脫離，達到脫殼的目的。該種方法影響因素有，莢果的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。剪切法脫殼 小白杏杏核莢果在固定刀架和轉鼓間受到相對運動著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設備為由刀板轉鼓和刀板座為主要工作部件的刀板去殼機。在刀板轉鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調(diào)節(jié)機構，可根據(jù)小白杏杏核莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D鼓旋轉時，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的去殼，去殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉鼓轉速的高低、刀板之間的間隙大小等。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(diào)整到適當間隙，使小白杏杏核莢果通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。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的。兩只膠輥水平放置，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(shù)較大。小白杏杏核莢果進入膠輥工作區(qū)時，與兩輥面相接觸，如果此時莢果符合被輥子嚙人的條件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進入兩輥問．此時莢果在被拉人輥間的同時，受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當莢果到達輥子中心連線附近時法向擠壓力最大，莢果受壓產(chǎn)生彈性—— 塑性變形，此時莢果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。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。1．3．2 新型脫殼技術壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入小白杏杏核殼內(nèi)，維持一段時間，以使小白杏杏核莢果內(nèi)外達到氣壓平衡，然后瞬間卸壓，內(nèi)外壓力平衡打破，殼體內(nèi)氣體在高壓作用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達到脫殼的目的。主要影響因素有，充氣壓力、穩(wěn)定壓力維持時間、籽粒的含水率等。真空法 將小白杏杏核莢果放在真空爆殼機中，在真空條件下，將具有相當水分的莢果加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，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(nèi)部相對處于較高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達到一定數(shù)值時，就會使外殼爆裂。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96%的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。1．3．3 小白杏杏核脫殼機械的工藝研究在脫殼技術方面，除了在原理和設備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質量。塔里木大學畢業(yè)設計10分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。水分含量 小白杏杏核莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應使小白杏杏核莢果盡量保持最適當?shù)暮?，以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時能被充分破裂，同時又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大，可減少果仁破損率 [3]。1．3．4 小白杏杏核脫殼機械存在的問題目前我國在小白杏杏核脫殼技術研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在2O世紀90年代初的技術水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機械脫殼時對小白杏杏核仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的小白杏杏核仁至今仍是手工去殼。脫殼機械在技術性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。② 機具性能不穩(wěn)定，適應性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機制造，制造的工藝水平較低，同時能耗較高。⑤ 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn)，未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題 [8]。1．4 小白杏杏核脫殼機械研究重點我國加入WTO以來，國內(nèi)外關于小白杏杏核脫殼機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有小白杏杏核脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對小白杏杏核脫殼機械在生產(chǎn)應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。1．4．1 提高小白杏杏核脫殼機械的通用性和適應性提高小白杏杏核脫殼機械的通用性和適應性仍是當前的主要研究方向之一目前，許多小白杏杏核脫殼機械只是針對某一小白杏杏核品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設計，其通用性、兼容性和適應性較差。提高小白杏杏核脫殼機械的通用性和兼容性，使研制的小白杏杏核脫殼機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅果脫殼作業(yè)需要的脫殼機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應不同加工企業(yè)的需要。小白杏杏核脫殼機械能否適應這種發(fā)展趨勢，將直接影響到小白杏杏核脫殼機械能否更好的推廣應用與健康發(fā)展。1．4．2 提高機械脫殼率和降低破損率對小白杏杏核脫殼機械的關鍵技術與工作部件進行重點攻關，改革傳統(tǒng)結構，研究新的脫殼機理，優(yōu)化結構設計；同時在整體配置上進一步改進和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的小白杏杏核脫殼機械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關鍵技術將關系到小白杏杏核脫殼機械的發(fā)展前景。自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質量。因此應通過機電一體化手段，開發(fā)設計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作，進一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)和國外市場。新技術原理、新結構材料、新工藝將不斷應用于小白杏杏核機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術、電子技術、控制技術以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復雜的機械機構、動力傳遞、笨重的塔里木大學畢業(yè)設計11材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設計目標應用于脫殼機械的設計制造。隨著國內(nèi)外高新技術的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術更好的應用到實際生產(chǎn)中，也是目前小1.5 小白杏杏核脫殼機械應用前景小白杏杏核生產(chǎn)機械化是農(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)濟持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來，小白杏杏核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，雖然目前小白杏杏核脫殼機械化水平較高，但是多應用于經(jīng)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)，用作種子和特殊用途的小白杏杏核仁仍采用傳統(tǒng)的手工去殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡 [7]。進入21世紀，我國小白杏杏核生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結構調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對小白杏杏核機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠的影響，不僅拉動了新的有效需求，而且構筑了適合小白杏杏核生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為小白杏杏核生產(chǎn)機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)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)推進小白杏杏核生產(chǎn)機械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買小白杏杏核機械、開展小白杏杏核機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買小白杏杏核機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著小白杏杏核種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對小白杏杏核深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高小白杏杏核脫殼機械化作業(yè)水平成為必然。小白杏杏核脫殼機在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度方面起到了積極的作用，促進了小白杏杏核加工業(yè)的科技進步，為小白杏杏核脫殼機械的發(fā)展提供了空間。2 刮板式小白杏杏核去殼機的結構及工作原理2．1 刮板式小白杏杏核去殼機的結構根據(jù)刮板式小白杏杏核去殼機的去殼原理可知道，小白杏杏核是從上至下依次經(jīng)過集料斗、去殼箱、柵格、下箱出口、分選口，小白杏杏核仁收集斗這些部件的，因此設計去殼機的整體結構的依據(jù)就出來了。設計過程是從上往下，從小白杏杏核的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是去殼箱，集料斗可與去殼箱設計為一個整體。在去殼箱內(nèi)，小白杏杏核必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用才能進行去殼，因此，將刮板設計置在去殼箱內(nèi)。小白杏杏核經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行去殼后，要經(jīng)過位于去殼箱底部的柵格，于是可以把柵格設計成一個半圓柵籠，將其固定在去殼箱的下半箱內(nèi)。小白杏杏核穿過柵格后經(jīng)過去殼箱底部的出口往下落，在下落過程中，設計一個風機的吹入口，其作用是將經(jīng)過去殼的小白杏杏核殼與小白杏杏核仁進行分離，重量稍重的不被風吹走，而重量較輕的小白杏杏核殼將被風機吹來的氣流帶入到小白杏杏核殼收集通道，通道的底部設計成一定角度。經(jīng)過分離的小白杏杏核仁往下落，落入小白杏杏核仁收集通道，將此通道與小白杏杏核殼收集通道的底面設計成一個整體，這樣的設計可以讓被風吹走的小白杏杏核仁通過自身的重量往下、回滾到花仁收集通道。為保證整機的各部分的安裝，需設計一個機架，機架起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用，并將電機安裝在機架里面，去殼機安裝在機架的上方。其結構簡圖如圖2-1所示。塔里木大學畢業(yè)設計122．2 工作原理刮板式小白杏杏核去殼機以前也稱為刀籠去殼機，是借助轉動軸上的刮板3與籠柵4的擠壓和打擊作用，將小白杏杏核果外殼破碎的一種機械設備，其特點是結構簡單、操作方便。其結構如圖2-1所示。它主要由進料機構、去殼機構和支承機構等部分組成。小白杏杏核果進入存料斗1后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進入去殼箱內(nèi)，與高速旋轉的刮板3相互碰撞，在刮板的錘擊下，小白杏杏核殼發(fā)生破裂，從而進行第一次去殼。部分小白杏杏核果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而小白杏杏核殼卻未撞裂，這部分小白杏杏核落入到由圓鋼棒排列成的柵格4上，由于柵格頂部與刮板的旋轉外徑間的間距不足以容納一個小白杏杏核果，因此小白杏杏核果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些小白杏杏核果的果殼也被壓碎。去殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時，受到風機吹來的經(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，而小白杏杏核仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達到了殼仁分離的目的。破碎后的杏核和杏仁在下落過程中，受到風的沖擊后，改變了原有的運動狀態(tài)。將杏殼和杏仁收集通道設計成一定角度，這樣方便杏殼和破碎后的杏仁的收集。由于破碎后的杏殼的質量較小，會隨著斜向通道方向向上移，從而被吹出，而杏仁的質量與破碎后的杏殼相比要重一些，則杏仁會繼續(xù)向下落到杏仁手機裝置中。從而實現(xiàn)杏仁與杏殼的分離?？梢哉{(diào)節(jié)風力的大小來實現(xiàn)杏仁與杏殼的分離程度。125 634圖 2-1 去殼機工作原理1—集料斗 2—去殼機構 3—刮板 4—籠柵 5—電機 6—機架塔里木大學畢業(yè)設計133 刮板式小白杏杏核去殼機主要部件的結構設計刮板式小白杏杏核去殼機能否正常運轉，看的是其主要部件的設計，如果設計不合理，機器就不能正常運轉或者說不能運轉，那么生產(chǎn)出來的這臺機器就是一堆費品。設計合理，機器就能正常的運轉對并對小白杏杏核果進行去殼。因此，刮板式小白杏杏核去殼機的主要部件的設計在整個設計過程中顯得尤為重要，合理的設計將提供給使用者更多的方便和實惠。3．1 設計前各項參數(shù)的確定3．1．1 刮板的半徑及轉速初定刮板的旋轉必須確保能將部分小白杏杏核殼撞碎，當小白杏杏核果與鋼質物體相對速度達到5 時，可使小白杏杏核殼破碎而不會破壞到小白杏杏核仁，可根據(jù)此依據(jù)設計sm/刮板的轉速與半徑。如圖3-1所示，小白杏杏核下落位置在 之間，設計時采用最小碰撞半徑 為R?22R計算半徑 nrv?2?取半徑R=250mm，則n=382.2r/min結論：R=250mm，n=382.2r/min如圖3-1所示：圖3-1 刮板工作示意圖塔里木大學畢業(yè)設計143．1．2 刮板所需功率計算根據(jù)公式 可計算出刮板所需的功率tQP?刮板對小白杏杏核做功 ： pkE?：刮板改變小白杏杏核的動能kE：刮板改變小白杏杏核的勢能p22121mvEk??gRmhp?)(212vQ??21gRtP小白杏杏核果產(chǎn)量為0.417/純?nèi)事?根據(jù)國家標準，湖南所處地理位置可取小白杏杏核的純?nèi)事蕿?9%,折合小白杏杏核果產(chǎn)量為0.604kg/s,此即每秒進入去殼箱內(nèi)被破碎的小白杏杏核果的重量。小白杏杏核接觸刮板時初速度設為1m/s，方向向下，脫離刮板時速度為15m/s,方向向左，脫離刮板時相對初位置高度為500mmt=1sm=0.604kg/s=1m/s1v=15m/s2R=0.5m=(0.302+67.95+2.96)W=71.212w)(212gRvtmQP??加上刮板與小白杏杏核在柵格中擠壓所需要的能量，P也不會超過500w。為計算電動機的所需工率Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設 、 分別為滾動軸承?12和V帶傳動的效率，于是有塔里木大學畢業(yè)設計15=-0.866821???電動機所需功率不會超過700W，由于給定電動機的功率為1.5kW，遠大于此計算值，故所給電動機的功率完全符合要求。3．1．3 傳動方案擬定由于刮板式小白杏杏核去殼機的工作軸旋轉速度較高，達到 =382.2r/min可有兩種2n選擇，第一種是采用一級V帶傳動，第二種是采用兩級混合傳動，而很明顯的，若采用兩級傳動方案，將會致使機器的結構復雜，而且成本升高，所以選用一級V帶傳動3．1．4 電動機的選擇根據(jù)所給的功率及同步轉速，可選用的電機型號有兩種：Y90L-4型和Y100L-6型根據(jù)電動機的滿載轉速和刮板轉速可算出總傳動比，現(xiàn)將此兩種電動機的數(shù)據(jù)和傳動比列于下表 [9]表3-1 電動機的參數(shù)對比方案號 電機型號 額定功率 kw 同步轉速r/min滿載轉速r/min總傳動比 i12Y100L-6Y90L-41．51．51000150094014002．4593．663由上表可知：方案1總傳動比雖小，轉速低，但價格高，作為家用機械的電機不是太合算，故選擇方案2，即電機型號為Y90L-4。查表得此種電動機的中心高H=90mm，外伸軸徑為24mm，軸的外伸長度為50mm。3．1．5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算軸的轉速 min/401rn?i/2.38/12i軸的輸入功率=1.35kw22295.0???dP軸的轉矩 mNnT.732/9522塔里木大學畢業(yè)設計163．2 V 帶傳動的設計首先列出設計的基本條件電機型號：Y90L-4額定功率：1.5kw轉速： =1400r/min1n傳動比： =3.663i假設每天運轉時間t<10h1. 確定計算功率 caP查表得工作情況系數(shù) =1.1AK= =1.1×1.5=1.65(kw)caPA2．選擇V帶帶型根據(jù) 、 查得最適合的帶型為A型ca1n3．確定帶輪基準直徑由主動輪基準直徑系中選取 ，從動輪基準直徑為md751?midd 725.463.12 ??驗算帶的速度 ssnv /498.5/10675106????v= < =sm/498.axv/2因此所選帶的速度合適4．確定中心距a和帶的基準長度根據(jù) 初步確定中心距 ，計算帶的基)(2)(7.021021 dad??? ma70?準長度塔里木大學畢業(yè)設計17=1972.36mm0212210' 4)()(2addadL?????由V帶的基準長度系中選取基準長度 mL?計算實際中心距a dL82.713)26.1970(2'0?????5．驗算主動輪上的包角 1????? 12068.5.782.301 ?????主動輪包角合適6．計算V帶的根數(shù)z lcakPz?)(90???由 , , =3.663查表得min/140rn?d751i， ， ，kwP68.0 kP.0??95.0??K03.1l代入數(shù)值，經(jīng)計算Z=1.984取z=27. 計算預緊力 0FNqvKvzPca436.125)5.2(0?????8．計算作用在軸上的壓軸力 pF2sin10zFp?塔里木大學畢業(yè)設計18代入數(shù)值計算得=482.7NpF9. V帶輪的結構尺寸計算及選用帶輪材料選用HT200 [10]根據(jù)基準直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結構尺寸如下：表 3-2 V 帶輪的結構尺寸 單位：mm尺寸類型 小帶輪 大帶輪d75 280基準寬度 db11.0 11.0基準線上槽深 minah2.75 2.75基準線下槽深 inf 8.7 8.7槽間距 e 15±0.3 15±0.3第一槽對稱面至端面距離 f 210?? 210??輪緣厚? 12 12帶輪寬 B 35 35外徑 ad80.5 285.5輪槽角 ?極限偏差?38?1??38?1?孔徑 0d24 48塔里木大學畢業(yè)設計19輪轂長 50 351d48 96輪輻厚 1b35 361h— 202— 161D— 246具體結構設計見零件圖3.3 軸的設計軸的轉速軸的輸入功率=1.35kw22295.01???dP軸的轉矩 mNnT.732/95221．初步確定軸的最小直徑先按經(jīng)驗公式算郵軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理。查表選取，于是得 mnPAd9.46320min?2．擬定軸上零件的裝配 方案通過對各種方案的比 較，現(xiàn)選用圖3-2所示裝配方案in/2.38/12rin?105?A塔里木大學畢業(yè)設計20圖 3-2 軸上裝配方案3．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（1）為滿足V帶輪的軸向定位，最小軸徑取48mm，1-2軸右端制一軸肩，故取2-3段直徑 =50mm，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試為35mm，23d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段長度取為 ml321?（2）初步選擇滾動軸承 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)如表3-3所示：md503?表 3-3 滾動軸承 6011 的主要參數(shù) （mm ）基本尺寸 安裝尺寸 潤滑油?D B minsradDasr脂潤滑 油潤滑601155 90 18 1 61 84 1 12000 16000（3）安裝刮板架段軸直徑 。刮板架段安裝寬度取 ，d6045?ml542?（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0ml6023?（5）取刮板距箱體內(nèi)壁 ，取 ， 。ma20?l403?ml265至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。（6）軸上零件的周向固定塔里木大學畢業(yè)設計21V帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按其直徑查手冊得平鍵截面如表3-4所示:表 3-4 平鍵的參數(shù)md162?5??hb長度 取 22mmlV帶輪與軸的配合為 ，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處6/7nH選軸的直徑尺寸公差為 。k（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零件圖?452?3.3.1 軸的強度校核計算由于電動機通過帶傳動將動力傳遞給主軸，故應估算主軸的直徑 ??63339.5102pdCn????軸估算如下：初選材料為 45 號鋼，調(diào)質，由于軸既傳遞轉矩又承受彎矩，故??63339.5102rpdn????查表 14—2 得 C=118～107，且 P=1.35 KW，n=382 r/min，取 C=107，則 d≥107×0.1523=16.29mm 取 d=48 mm主軸輸入轉矩：mNnPT.732/95022?根據(jù)要求，軸要滿足下列條件3.3.2 軸的強度條件：??T36Tτn0.2dP195Wτ ????Ta3T τ4τ ??.5M87.式中： ?為軸的切應力，MPa;T 為轉矩，N.mm; TW為抗扭截面系數(shù)， 3m; ][?為許用切應力，MPa.塔里木大學畢業(yè)設計22表 4-1 常用材料的 ][?值和 C 值軸的材料 Q235 20 35 45 40Cr，35SiMnMPa/][?12-20 20-30 30-40 40-52C 160-135 135-118 118-107 107-98該軸的材料為 45 號鋼，軸的實際切應力小于許用切應力，則該軸滿足強度條件，軸是安全的。3.4 刮板結構的設計刮板結構是整個機器的關鍵部分，它的作用就是對小白杏杏核果進行去殼。此結構采用四鋼板十字交叉固定在旋轉筒架上，其結構如圖3-3所示:圖 3-3 刮板的結構1—刮板架 2—刮板因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進行去殼，所以對刮板的強度有一定要求，采用材料是45號鋼，而且刮板的表面必須進行處理，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?寬=500mm?129mm，刮板外緣距旋轉中心距離250mm。固定刮板的筒架結構，其內(nèi)徑為26mm，外徑120mm，刮板固定支架長度為140mm，截面尺寸塔里木大學畢業(yè)設計2340mm?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 半柵籠的設計半柵籠在機器中的作用是讓已經(jīng)被去殼的小白杏杏核與未被去殼的小白杏杏核進行分離，其分離的原理就是“小個通過，大個不過”。半柵籠的每一個柵格都只能容許一個小白杏杏核仁大小的物體通過，被去殼的小白杏杏核由于小白杏杏核殼的破裂，被變成破碎的小白杏杏核殼和整粒的小白杏杏核仁，小白杏杏核仁的大小剛好可以穿過柵格，而小白杏杏核果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在去殼箱內(nèi)，繼續(xù)進行去殼直到其外殼破碎為止。其結構如圖3-4所示。圖 3-4 半柵籠的機構圖柵條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為HT200，柵條材料為20號鋼。柵條采用 圓截面長條，長度為538mm，因其特殊的作用，還需對其進行表面處理，要求滲碳10?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，這樣可使剝出的小白杏杏核仁能通過柵格，而未去殼的剛不能通過。裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為 。m516?3.6 箱體的設計箱體的作用是提供給刮板一個封閉的去殼環(huán)境，并對相關結構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，用圓錐銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。具體結構設計見零件圖。3.7 殼仁分離裝置的設計殼仁分離裝置分為兩個部分，一個是氣流通道，它的一端接風機，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。小白杏杏核經(jīng)過箱體內(nèi)的去殼過程后，將由此裝置對其進行殼仁分離，分離的基本原理是利用小白杏杏核殼與小白塔里木大學畢業(yè)設計24杏杏核仁的重量及受力面積的不同，用氣流對其進行分離。重量稍重的不被氣流吹走，直接下落到小白杏杏核仁收集通道，而重量較輕的小白杏杏核殼將被風機吹來的氣流帶入到小白杏杏核殼收集通道。具體結構見裝配圖。3.8 機架的設計整個機架采用L63*63*6角