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1、
本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
開題報(bào)告
題 目:
甘蔗削皮榨汁機(jī)設(shè)計(jì)
姓 名:
崔增光
學(xué) 院:
機(jī)械工程系
專 業(yè):
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí):
機(jī)制63
學(xué) 號(hào):
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(guó)內(nèi)外研究概況、應(yīng)用前景等(列出主要參考文獻(xiàn))
一、本課題意義
我國(guó)是世界主要產(chǎn)糖國(guó)之一。2008/09年度世界原糖產(chǎn)量1.59億噸,其中我國(guó)食糖總產(chǎn)量1350萬噸,是世界第三產(chǎn)糖大國(guó)。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(guó)制糖的主要原料。廣西是我國(guó)最大的產(chǎn)糖省區(qū),2007年種植面積占到全國(guó)種植面積的61.4%,總產(chǎn)量占到全國(guó)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(guó)則占80
3、%以上[1]。
甘蔗除了作為制糖的主要原料外,另一個(gè)主要方面是當(dāng)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(duì)人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質(zhì)、有機(jī)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(yíng)養(yǎng)和熱量。甘蔗食用有護(hù)牙健齒、健脾、護(hù)肝、防癌之功效,因其味美、甘甜、汁多、營(yíng)養(yǎng)豐富,深受大眾的喜愛。然而吃甘蔗去皮卻是長(zhǎng)期困擾人們的一大難題,甘蔗果皮堅(jiān)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(fèi)時(shí)費(fèi)力,又不衛(wèi)生,還可能會(huì)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(jiān)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?jiān)?廢棄率高達(dá)65%左右。因此,甘蔗上市會(huì)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(jìn)城的甘蔗垃圾,另一方面也方便了消費(fèi)者的購(gòu)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(huì)出現(xiàn)失水干燥、變色和霉?fàn)€。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(shí)現(xiàn)去皮甘蔗商品化規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵。
二、國(guó)內(nèi)外研究概況
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)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(guó)約為60~70元/t,我國(guó)的甘蔗生產(chǎn)成本比巴西、泰國(guó)等國(guó)家高出約一倍[4]。收獲手段的落后嚴(yán)重制約著我國(guó)甘蔗糖業(yè)的發(fā)展。我國(guó)加入WTO后,國(guó)外蔗糖生產(chǎn)機(jī)械化程度高、成本低,將對(duì)我國(guó)目前高成本的制糖業(yè)造成嚴(yán)重的威脅[5]。國(guó)外甘蔗收獲剝?nèi)~機(jī)械的研究應(yīng)用比國(guó)內(nèi)要早很多,早在20世紀(jì)六七十年代,澳大利亞、美國(guó)等國(guó)已完全實(shí)現(xiàn)甘蔗種、管、收全程機(jī)械化作業(yè),日本、巴西、菲律賓、南非等國(guó)也在較大程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。甘蔗收獲機(jī)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(jī)[7]。
我國(guó)甘蔗收
6、獲機(jī)的研制進(jìn)展緩慢,從二十世紀(jì)七十年代起就有許多科研院所研制甘蔗收獲機(jī)械或引進(jìn)國(guó)外聯(lián)合收獲機(jī)械進(jìn)行仿制,開發(fā)的機(jī)型主要是仿制國(guó)外的大型
收獲機(jī)械。在國(guó)內(nèi),目前發(fā)展的大多是與中型輪式拖拉機(jī)配套的側(cè)掛式剝?nèi)~整稈收獲機(jī)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(jī)器龐大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不能收獲嚴(yán)重倒伏的甘蔗[8]。
甘蔗富含纖維,其形狀細(xì)長(zhǎng)多節(jié)且表皮粗厚堅(jiān)韌,植株粗細(xì)不一且都有不同程度的彎曲,這使的使用機(jī)械對(duì)甘蔗進(jìn)行削皮作業(yè)變得極為困難。國(guó)外對(duì)甘蔗去皮進(jìn)行了很多研究,都因削皮效果不理想而沒有應(yīng)用在實(shí)際生活當(dāng)中。當(dāng)人們直接食用甘蔗時(shí),基本上都是用削皮刀具人工削皮,利用去皮機(jī)
7、械對(duì)甘蔗進(jìn)行削皮作業(yè)還鮮有成果顯著的研究。在國(guó)內(nèi)目前雖然已有一些種類的去皮、削皮機(jī)械,但對(duì)甘蔗進(jìn)行去皮工作效果拙劣、效率低下,仍不具實(shí)用價(jià)值,所以沒有投入市場(chǎng)。
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(fèi)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(duì)甘蔗榨汁的實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)外在甘蔗削皮技術(shù)方面所進(jìn)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(duì)甘蔗削皮與榨汁結(jié)合在一起進(jìn)行研究還很缺乏,有很大的科研空間。
利用甘蔗削皮榨汁機(jī)對(duì)甘蔗進(jìn)行深加工,會(huì)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(chǎng)、超市、鐵路、旅游點(diǎn)等,擴(kuò)大了傳統(tǒng)甘蔗的銷售范圍,市場(chǎng)潛力巨大。甘蔗在我國(guó)的銷量很大,目前國(guó)內(nèi)還沒有成熟的甘蔗削皮榨汁一體機(jī)。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國(guó)十五期間重點(diǎn)扶持行業(yè), 隨著經(jīng)濟(jì)條件的改善和人們對(duì)綠色新鮮飲料需求的增加[9],該課題市場(chǎng)前景廣闊,具有重要的研究應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
[1]劉海青.我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).產(chǎn)業(yè)論壇, 2009.01
[2]林回.小型甘蔗削皮機(jī). 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(guó)甘蔗收獲機(jī)械的現(xiàn)狀與對(duì)策.熱帶作物機(jī)械化,1997
[5]王光炬.甘蔗剝?nèi)~機(jī)的研究現(xiàn)狀及研發(fā)趨勢(shì).廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化,2007,(4)
[6]劉文秀.廣西甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀及趨勢(shì). 推廣天地,2008.09
[7]鄭建榮主編.ADAMS一虛擬樣機(jī)技術(shù)人門與提高.機(jī)械T業(yè)出版社2001.1l
10、
[8]劉楚強(qiáng).整桿式甘蔗收獲機(jī)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(jī)的設(shè)計(jì). 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊,2007,(9)
研究的目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題
一、研究的目標(biāo):
設(shè)計(jì)一臺(tái)用于周向切削的甘蔗削皮榨汁機(jī)械,所設(shè)計(jì)的機(jī)械應(yīng)具有以下特點(diǎn):
(1) 設(shè)備穩(wěn)定性能好。
(2) 能夠進(jìn)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(jī)總體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,切削運(yùn)動(dòng)和送料運(yùn)動(dòng)以及榨汁作業(yè)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),根據(jù)甘蔗周向去皮切削原理設(shè)計(jì)合理的切削刀具,根據(jù)榨汁過程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理
11、的壓榨軋輥。削皮部分能夠連續(xù)對(duì)甘蔗進(jìn)行切削去皮工作,設(shè)計(jì)合理的連續(xù)送料機(jī)構(gòu)。削皮部分能高效率地進(jìn)行甘蔗去皮作業(yè),設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)比。榨汁部分能夠?qū)θテず蟮母收峁膺M(jìn)行連續(xù)榨汁,設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)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(jìn)行,送料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
(3) 削皮和榨汁作業(yè)連續(xù)進(jìn)行,設(shè)計(jì)合理的連接環(huán)節(jié)。
研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)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(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù),充分考慮已有的甘蔗削皮機(jī)和榨汁機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)來確定甘蔗削皮榨汁機(jī)削皮
12、部分和榨汁部分的總體設(shè)計(jì)方案,對(duì)現(xiàn)有裝置的不足進(jìn)行分析,對(duì)設(shè)計(jì)的甘蔗削皮機(jī)榨汁機(jī)進(jìn)行修改和優(yōu)化。最終設(shè)計(jì)出能滿足使用要求的甘蔗削皮機(jī)榨汁機(jī)。
二、技術(shù)路線:
根據(jù)甘蔗直線進(jìn)給、刀具旋轉(zhuǎn)切削的形式,進(jìn)行甘蔗削皮機(jī)榨汁機(jī)削皮部分運(yùn)動(dòng)功能的設(shè)計(jì),再根據(jù)切削參數(shù)和傳動(dòng)方式等進(jìn)行削皮部分總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)去皮后的甘蔗果肉進(jìn)行連續(xù)榨汁的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的壓榨輥筒以及輥筒與送料部分的傳動(dòng)比。設(shè)計(jì)合理的削皮和榨汁部分連接環(huán)節(jié)。在總體方案設(shè)計(jì)階段,對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),從中選擇較好的方案,對(duì)所選擇的方案做進(jìn)一步的修改或優(yōu)化,確定最終方案,對(duì)最終方案進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、零
13、件圖設(shè)計(jì)等。
三、可行性分析:
機(jī)械設(shè)計(jì)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(yàn)可供參考,而且本人經(jīng)過了機(jī)械設(shè)計(jì)制造、切削原理等相關(guān)知識(shí)專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí),已經(jīng)具備了設(shè)計(jì)機(jī)械的能力。經(jīng)過動(dòng)手對(duì)甘蔗進(jìn)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(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對(duì)現(xiàn)有甘蔗削皮機(jī)的不足進(jìn)行細(xì)致的分析,對(duì)甘蔗榨汁機(jī)進(jìn)行改進(jìn),詳盡研究連接環(huán)節(jié),完全可以設(shè)計(jì)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(jiān)韌、難以切削的特點(diǎn),刀具采用螺旋銑刀,甘蔗原料直線進(jìn)給、刀具繞自身
14、軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)繞甘蔗軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)甘蔗果皮進(jìn)行層層切削,使得削皮簡(jiǎn)易、衛(wèi)生、快速、安全、實(shí)用。另外,本機(jī)械設(shè)計(jì)的刀具離甘蔗中心的距離可以調(diào)節(jié),可對(duì)不同直徑的甘蔗進(jìn)行切削。集削皮和榨汁于一體,更加方便人們對(duì)甘蔗的食用。該課題具有重要應(yīng)用價(jià)值。
研究計(jì)劃及預(yù)期進(jìn)展
1、 2010.1~2010.2查閱國(guó)內(nèi)外資料,了解國(guó)內(nèi)外甘蔗去皮機(jī)和榨汁機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展,完成專業(yè)文獻(xiàn)綜述、翻譯一篇英文材料、完成開題報(bào)告;
2、 2010.3 完成甘蔗削皮榨汁機(jī)設(shè)計(jì)總體方案初步設(shè)計(jì);
3、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機(jī)設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì);
4、 2010.4 完成甘蔗削皮榨汁機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
15、5、 2010.5 完成甘蔗削皮榨汁機(jī)設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì);
6、 2010.5 完成對(duì)甘蔗削皮榨汁機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用前景進(jìn)行研究。
7、 2010.5.26 撰寫完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿;
8、 2010.5.28 ~6.2 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)并準(zhǔn)備答辯;
9、 2010.6.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(shí)驗(yàn)中心、科研實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計(jì)劃與落實(shí)情況)
(1) 通過四年的系統(tǒng)學(xué)習(xí),本人已經(jīng)掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí),圖書館相關(guān)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)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(jì)。
(2) 學(xué)院金工
16、實(shí)習(xí)中心具有各種機(jī)床和設(shè)備,可以制造出研究課題的關(guān)鍵部件,通過對(duì)關(guān)鍵部件的實(shí)驗(yàn)分析可以完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。
本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告評(píng)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(fù)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