3792 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)
3792 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī),圓盤(pán),核桃,破殼機(jī)
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 緒論 ..................................................................................................................................................................11.1 研究的目的和意義 ......................................................................................................................................11.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 ..........................................................................................................................21.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析 ...................................................................................................................21.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 ...................................................................................................................21.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路 ..............................................................................32 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇 ........................................................................................................32.1 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 ......................................................................................................32.2 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的工作原理 ..................................................................................................................32.3 圓盤(pán)式核桃破殼裝置的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................32.3.1 破殼裝置的材料及表面形狀 .......................................................................................................32.3.2 核桃進(jìn)入破殼盤(pán)間隙的條件 .......................................................................................................32.3.4 擠壓間隙計(jì)算 ..............................................................................................................................52.3.5 擠壓盤(pán)尺寸及速度 .......................................................................................................................52.3.6 破殼盤(pán)的硬度 ...............................................................................................................................62.3.7 進(jìn)料口的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................................62.3.8 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................73 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................103.1 電動(dòng)機(jī)選擇 ................................................................................................................................................103.2 減速器的選擇 ............................................................................................................................................103.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................................................103.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................124 其它一些零部件的選擇 ...........................................................................................................................124.1 軸承與軸承座的選擇 ................................................................................................................................124.2 鍵、圓螺母、止動(dòng)墊圈、彈性擋圈的選擇 ............................................................................................124.2.1 鍵的型號(hào) .....................................................................................................................................124.2.3 彈性擋圈的型號(hào) .........................................................................................................................135 總結(jié) .................................................................................................................................................................13致 謝 ..................................................................................................................................................................14參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................151 緒論塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.1 研究的目的和意義 核桃是世界著名四大干果之一，2010 年，中國(guó)核桃以種植面積 3600 萬(wàn)畝、產(chǎn)量超過(guò)百萬(wàn)噸雄踞全球之首，主要種植在西北西南。核桃是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的食品，核桃仁中含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物及微量元素，除此之外，還含有對(duì)人體有特殊功效的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在當(dāng)今發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)視核桃油為高級(jí)保健專用油脂，核桃作為保健食品早已被國(guó)內(nèi)外所認(rèn)識(shí)了。核桃是我國(guó)傳統(tǒng)的出口商品，我國(guó)的核桃仁品質(zhì)好。在國(guó)際上聲譽(yù)很高，主要出口到德國(guó)、英國(guó)、瑞士、新加坡、加拿大、敘利亞、約旦、科威特、澳大利亞等國(guó)家。出口量約占世界核桃市場(chǎng)的40％一 50％，但是出口的核桃?guī)缀醵家栽闲问?，造成核桃的附加值?[1]。而目前市售的核桃仁幾乎全部是手工砸取，勞動(dòng)生產(chǎn)率極其低下，這就迫切需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出能進(jìn)行機(jī)械或半機(jī)械化加工的核桃破殼機(jī)，以提高核桃剝殼的生產(chǎn)效率。針對(duì)核桃破殼的生產(chǎn)效率低下，破殼難，成本高，加工存在的問(wèn)題和市場(chǎng)的需求，現(xiàn)在不得不設(shè)計(jì)出適合市場(chǎng)的核桃破殼機(jī) [2]。本課題利用碾搓和剪切共同作用，設(shè)計(jì)出圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)。此種核桃破殼機(jī)可以破殼品種繁雜，尺寸差異較大、形狀不規(guī)則的核桃，并在使用中破殼率低，破殼后的籽仁破碎率高，損失小，成本低，機(jī)具的運(yùn)動(dòng)性穩(wěn)定，能夠投入生產(chǎn)。則該方法破殼值得投入設(shè)計(jì)，具有很好的前景。研制圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)械，提高手剝核桃加工的機(jī)械化與自動(dòng)化水平，對(duì)提高生產(chǎn)效率與增加產(chǎn)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民收入提高有重要意義。1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析國(guó)外早在20世紀(jì)60年代，就著手研制核桃破殼機(jī)具，至80年代，美國(guó)、意大利、法國(guó)等已相繼推出了各種破殼機(jī)。經(jīng)過(guò)這么多年，核桃破殼機(jī)以及堅(jiān)果破殼機(jī)具已日趨成熟。主要的核桃破殼機(jī)研究有：JEAN-PIERRE LACOMBE 研制的申請(qǐng)?zhí)枮?FR9009864A 核桃破殼機(jī) [3]。該機(jī)包括一四周封閉,底部連接出料斗,頂部設(shè) 置喂料斗的長(zhǎng)方形空腔體?？涨惑w的底部靠支腿支撐?？涨恢邪仓糜?上、下傳動(dòng)軸,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)上傳動(dòng)軸一起運(yùn)動(dòng)。上、下傳動(dòng)軸依靠輸送鏈實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在上傳動(dòng)軸的一端上裝設(shè)有支撐法蘭盤(pán)。在支撐法蘭盤(pán)的一周上固定若干個(gè)小氣缸。每個(gè)小氣缸內(nèi)裝設(shè)有一個(gè)氣錘。氣泵工作時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣氣壓、復(fù)位氣壓、泄氣氣壓的壓力大小可實(shí)現(xiàn)高壓氣流在小氣缸內(nèi)推動(dòng)氣錘做往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)氣錘的撞擊破殼。輸送鏈和氣錘的運(yùn)動(dòng)依靠電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,操作輕便省力,破殼速度快且核桃的破損率低。MTCHEDLIDZE VAKHTAN 研制的申請(qǐng)?zhí)?KR20097000061核桃破殼機(jī) [4]。該機(jī)包括機(jī)架、主軸、核桃?jiàn)A持裝置、擊打裝置、料箱、撥輪、出料裝置、減速器、輸送裝置等；擊打裝置進(jìn)氣管、夾持裝置進(jìn)氣管、擊打氣缸穩(wěn)壓罐、夾持氣缸穩(wěn)壓罐組成核桃破殼裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)；擊打裝置控制閥、夾持裝置控制閥、傳感器和控制器組成核桃破殼裝置的控制系統(tǒng)；導(dǎo)向滾輪驅(qū)動(dòng)鏈、輸送裝置驅(qū)動(dòng)鏈輪、毛刷、護(hù)板、核桃壓板等組成核桃破殼裝置的輸送系統(tǒng)；核桃?jiàn)A持裝置、擊打裝置在主軸驅(qū)動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)下隨著主軸一同旋轉(zhuǎn)構(gòu)成一個(gè)多工位氣動(dòng)式核桃破殼裝置,該裝置與核桃輸送裝置同步運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)核桃輸送、定位、喂入夾持、破殼和卸料的連續(xù)作業(yè)。VAN RIPER CLIFF 研制的公開(kāi)號(hào)為 US4246699 核桃破殼機(jī) [5]。該機(jī)是螺旋碾桶和軋輥配合,實(shí)現(xiàn)核桃破殼。選擇軋楞傾角、碾桶螺距和軋輥轉(zhuǎn)速為正交試驗(yàn)的3個(gè)因素,并通過(guò)極差分析和方差分析,確定軋楞傾角為15°、軋輥轉(zhuǎn)速20 r/m in 和碾桶螺距為2倍柵格寬度為其最優(yōu)組合。試驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)備破殼率99.4%、碎仁率為0.6%,改善了破殼質(zhì)量,并提升了核桃破殼機(jī)械化生產(chǎn)水平。1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析我國(guó)在傳統(tǒng)的脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡管正在研制和開(kāi)發(fā)各種類破殼機(jī)械，但其發(fā)展相當(dāng)緩慢，同時(shí)成熟的機(jī)型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術(shù)上還存在如下問(wèn)題：（1）破殼率低，破殼后的籽仁破碎率高，損失大。（2）機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。（3）作業(yè)成本偏高，我國(guó)破殼機(jī)械尚未形成規(guī)模和系列，多數(shù)單機(jī)制造，制造工藝水平較低，故制造成本偏高。（4）有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn)，未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)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(wèn)題。目前，具有代表性的核桃破殼機(jī)主要有：史建新,董詩(shī)韓等研制一種核桃剝殼機(jī),該機(jī)包括機(jī)架、喂料斗、定錐形筒、動(dòng)錐形筒、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、出料斗、布料蓋板、帶傳動(dòng)、電機(jī)等。動(dòng)錐形筒塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)上部安裝有布料蓋板；定錐形筒同心套裝在動(dòng)錐形筒外部,形成錐環(huán)形核桃剝殼型腔；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可上下移動(dòng)定錐形筒,從而改變錐環(huán)形核桃剝殼型腔大?。划?dāng)動(dòng)錐形筒旋轉(zhuǎn)時(shí)核桃依靠動(dòng)錐形筒和定錐形筒對(duì)核桃的擠壓和剪切作用下破裂核桃,破裂的核桃從出料口排出。本核桃剝殼機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、破殼品種多樣化,能實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械化剝殼 [6]。李長(zhǎng)泰發(fā)明的一種自動(dòng)核桃破殼機(jī),該機(jī)解決了現(xiàn)有核桃破殼設(shè)備勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低的問(wèn)題。自動(dòng)核桃破殼機(jī),包括可間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的送料盤(pán),送料盤(pán)上沿圓形軌跡均布有若干圓孔,送料盤(pán)的下方為工作面,送料盤(pán)的上方為可間歇升降的壓頭。自動(dòng)化程度高,破殼效率高,破殼質(zhì)量好 [7]。李忠新,楊軍,楊莉玲,帕哈爾鼎,楊忠強(qiáng),劉奎,崔寬波,劉佳,沈曉賀,朱占江,買(mǎi)合木江等研制的一種核桃破殼機(jī)，該機(jī)由進(jìn)料口、轉(zhuǎn)盤(pán)、導(dǎo)向板、通風(fēng)道、機(jī)體、導(dǎo)料板、出料口、電機(jī)、皮帶輪、軸等組成；機(jī)體頂部連接有箱蓋,在箱蓋的中間部位連接有進(jìn)料口；轉(zhuǎn)盤(pán)在軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),導(dǎo)料板焊接在機(jī)體上?？蓪?duì)不同種類核桃進(jìn)行破殼,核桃仁破碎率低,表面磨損少、生產(chǎn)率高 [8]。李忠新,楊軍,韓小軍,楊莉玲,李新明,王釗英,齊新洲等人員研制的平板擠壓式核桃破殼機(jī)。該機(jī)包括殼體、底座、傳動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)破殼板、被動(dòng)破殼板、調(diào)距手輪、進(jìn)料斗、導(dǎo)料斗組成。殼體頂部設(shè)置進(jìn)料斗,殼體的底部靠底座支撐。殼體空腔中分別裝設(shè)有主動(dòng)、被動(dòng)破殼板,主動(dòng)破殼板通過(guò)偏心軸的從動(dòng)齒輪與調(diào)速電機(jī)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)齒輪嚙合一起運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)破殼板與殼體外側(cè)的螺紋管連接,螺紋管與螺紋頂桿相配合,螺紋頂桿的外側(cè)固定一調(diào)距手輪,通過(guò)調(diào)距手輪的旋轉(zhuǎn),可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)兩破殼板之間的間隙。可對(duì)各種類 型的堅(jiān)果類進(jìn)行破殼,不會(huì)將果仁破碎,破殼時(shí)果殼不會(huì)四處飛濺,該機(jī)使用安全、可靠、方便,特別適合于核桃種植戶和核桃加工企業(yè)使用 [9]。1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路重點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)架部分和工作部分，機(jī)架內(nèi)容要包含核桃破殼整體裝置，以實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的整體，以及破殼的受力分析，確定破殼的形狀大小。核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，所牽涉的問(wèn)題也很多，如功能、強(qiáng)度、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和標(biāo)準(zhǔn)化等。無(wú)論是總體布局、傳動(dòng)方式還是零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都必須綜合考慮各方面的因素，仔細(xì)分析比較，選擇最優(yōu)化方案，選出了圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)。2 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇2.1 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖經(jīng)過(guò)探討，確定圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括圓盤(pán)、破殼軸軸、喂料口、閘板、出料口、破殼室、機(jī)架等。1.快盤(pán)破殼軸 2.慢盤(pán)破殼軸 3.快破殼盤(pán) 4.慢破殼盤(pán) 5.減速器 6.萬(wàn)向節(jié) 7.軸承座 8.帶輪 9.機(jī)架圖 2-1 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2.2 圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的工作原理該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、破殼圓盤(pán)、輔助破殼圓盤(pán)、擠壓間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、擋板、出料斗、軸、帶、電機(jī)等。破殼圓盤(pán)與輔助破殼圓盤(pán)的主要部件，兩圓盤(pán)構(gòu)成連續(xù)碾挫破殼工作區(qū)，核桃在該區(qū)受到連續(xù)碾挫，受碾挫的核桃沒(méi)有很快進(jìn)行二次碾挫，核桃仁損傷程度??；伸進(jìn)喂料斗內(nèi)的輔助破殼圓盤(pán)有助于均勻單層喂料；當(dāng)兩圓盤(pán)以一定速度相對(duì)旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)核桃受力方向一致，不會(huì)造成核桃的兩半破裂，擠壓間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可改變擠壓破殼工作區(qū)的大小，以適應(yīng)不同大小的核桃。2.3 圓盤(pán)式核桃破殼裝置的設(shè)計(jì)2.3.1 破殼裝置的材料及表面形狀破殼裝置的材料選用 45 號(hào)鋼,可在破殼盤(pán)表面焊三角形凸起。45 鋼的硬度較高 ,但彈性較差 ,破殼變形小,對(duì)核桃的擠壓力大,容易使核桃充分破殼。2.3.2 核桃進(jìn)入破殼盤(pán)間隙的條件核桃能否順利地進(jìn)入核桃盤(pán)擠壓間隙,取決于核桃盤(pán)間隙大小以及與核桃接觸的情況。核桃以厚度方向進(jìn)入擠壓間隙 ,其受力分析如圖 2-2 所示。圖 2-2 核桃的受力分析圖要使核桃能在兩搓破殼盤(pán)的間隙被擠壓破殼 ,核桃首先必須被進(jìn)入破殼盤(pán)間 ,然后卷入兩板間隙被擠壓破殼。在進(jìn)入瞬間 ,可按剛性體分析受力情況。在這個(gè)過(guò)程中 ,單個(gè)核桃要受到 5 個(gè)力的作用 ,分別是核桃的重力 mg、 快破殼盤(pán)對(duì)核桃的正壓力 R、慢破殼盤(pán)對(duì)核桃的正壓力 N 及快盤(pán)和慢盤(pán)與核桃表面間的摩擦力 和 。力 R 在 Y 軸上的分量 R sin α 的方向向上 ,有阻rFn止核桃進(jìn)入間隙的作用。核桃剛喂入時(shí) ,受 R 和 N 力的作用 ,有脫離破殼區(qū)的趨勢(shì) ,故摩擦力方向向下 ,力 mg、 和 方向向下 ,有促使核桃進(jìn)入間隙的作用。其中 , , cosrF?n rFR??,μ 為摩擦系數(shù)。欲使核桃能順利地進(jìn)入擠壓間隙 ,則必須使nN??(2-1)cosinmg????由于 ,將 帶入式(2-1)得0x?siR?(2-2)22iiR式 (2-2)中 , R,μ, m , g 為已知量;α 角為變量 ,它隨破殼盤(pán)的間隙和角度的改變而改變 ,從式 (2-2 )中可求出 α 值。 (2-2)式移項(xiàng)得(2-3)??2cos1sin/mgR?????將 代入式 (2-3) ,整理后得tan???塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(2-4)??arcsino2mgR????式中 R –慢破殼盤(pán)對(duì)核桃的正壓力;N –快破殼盤(pán)對(duì)核桃的正壓力;α- 正壓力 R 與水平線的夾角 ,也稱進(jìn)入角;β-兩破殼盤(pán)與核桃表面間的摩擦角;μ- 兩破殼盤(pán)與核桃表面間的摩擦系數(shù) , ;tan???mg –核桃的質(zhì)量。式 (2-4)為破殼盤(pán)夾住核桃的條件。由圖可知 ,當(dāng)兩破殼盤(pán)的間隙越小時(shí) ,α 角越大 ,使得 時(shí)不能正??rcsio2mgR????常工作。實(shí)際上 ,在破殼機(jī)構(gòu)上方的核桃群體物料對(duì)兩破殼盤(pán)間隙上的核桃有一定的壓力 ,這個(gè)壓力促使核桃進(jìn)入兩盤(pán)的間隙，再加上慢盤(pán)的引入作用。因此 ,實(shí)際的 α 角可以比理論的計(jì)算值大 ,即最小破殼間隙可以比理論計(jì)算值小。2.3.4 擠壓間隙計(jì)算快圓盤(pán)和慢圓盤(pán)之間的間隙大小直接關(guān)系到核桃的整仁率和核桃的脫殼率。碾搓盤(pán)之間的間隙如圖2-2示。擠壓盤(pán)之間間隙由入口間隙 逐漸減小到出口間隙 。 ， 為maxemineaxmine????核桃破殼加工時(shí)的擠壓平均變形量。 、 和 值均由核桃的幾何參數(shù)確定。in?(2-5)axD???(2-6)mie?式中D —核桃的平均寬度，mm—慢盤(pán)引料端的平均寬度，mm?—?dú)?nèi)表面與核桃仁之間的平均間隙，mm?一般情況下入口間隙 可適當(dāng)增大有利于核桃進(jìn)入擠壓區(qū), 出口間隙 可根據(jù)核桃的品maxe mine種增大或減小, 增大有利于提高整仁率但脫殼率將降低, 反之 減小有利于提高脫殼率但in in整仁率有可能降低。根據(jù)使用要求和使用者提供的核桃, 經(jīng)測(cè)定分組 [10]，核桃核桃的尺寸一般在 27—37mm 之間。則 ， ， 。根據(jù)（式(2-5)和(2-6)） ，由 D、 、 的值，得：32D?48????max502e?inm??為保證進(jìn)料口的暢通和進(jìn)料量適當(dāng)，本設(shè)計(jì)入口間隙 適當(dāng)增大，有利于核桃進(jìn)入擠壓區(qū)。maxe為提高整仁率和脫殼率可適當(dāng)調(diào)整，由于地區(qū)核桃較飽滿, 出口間隙 適當(dāng)增大, 以保證mine脫殼率核整仁率的要求。2.3.5 擠壓盤(pán)尺寸及速度擠壓盤(pán)的直徑和速度由生產(chǎn)率確定。生產(chǎn)率由兩擠壓盤(pán)的線速度和核桃的數(shù)量共同決定, 即由每小時(shí)能夠進(jìn)入擠壓區(qū)核桃的個(gè)數(shù)決定?？鞌D壓盤(pán)的線速度為： (2-7)D60nv??快快慢擠壓盤(pán)的線速度為： (2-8)慢慢式中 、 —分別是快、慢盤(pán)的線速度 ( m/ s)v快 慢D –兩擠壓盤(pán)的直徑( m)、 - 分別為快、慢擠壓盤(pán)的轉(zhuǎn)速( r/ min)n快 慢核桃擠壓碾搓的平均速度 (2-9)2cpv??快 慢核桃進(jìn)入破殼區(qū)，圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的生產(chǎn)率可用下式近似計(jì)算：塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(2-10)1360Q=2cpvDdb??????式中 —生產(chǎn)率（kg/h）—核桃擠壓碾搓的平均速度( m/s)；cpvD—兩擠壓盤(pán)的直徑 ( m)；—核桃的長(zhǎng)度( m)；12d—核桃的寬度( m)；b—物料密度( kg / 粒) ；?—核桃進(jìn)入破殼區(qū)的連續(xù)系數(shù)，一般為0.5；?—物料進(jìn)入破殼區(qū)的充滿系數(shù)，可取0.6~0.7?—破殼率（%）?由式(2-10) 可知: 擠壓盤(pán)的直徑和速度與生產(chǎn)率成正比, 擠壓盤(pán)直徑大生產(chǎn)率高, 有利于核桃的夾持、擠壓和多工位加工, 但結(jié)構(gòu)尺寸，較低的速度可提高機(jī)器工作的平穩(wěn)性。因此, 在滿足生產(chǎn)率的條件下, 應(yīng)盡量采用較大的擠壓盤(pán)直徑和較低的速度。根據(jù)生產(chǎn)率要求, 取擠壓盤(pán)直徑 D= 800mm, n = 80r/min 時(shí), 核桃填充系數(shù) = 0. 7,并考慮時(shí)?間利用系數(shù)取為 0. 7 [11], 由式(2-10)計(jì)算 [12]可得該機(jī)的生產(chǎn)率約為:10.2Nkgh?生產(chǎn)率滿足設(shè)計(jì)要求。圖 2-3 慢破殼盤(pán)的圖圖 2-4 快破殼盤(pán)的圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2.3.6 破殼盤(pán)的硬度破殼盤(pán)硬度對(duì)破殼有較大影響 ,適當(dāng)?shù)挠捕燃皬椥钥色@得與核桃殼之間所需的摩擦力。若硬度太低 ,破殼盤(pán)容易摩擦受熱發(fā)軟而過(guò)快磨損 ,使用壽命短; 若硬度太大 ,則彈性差 ,對(duì)核桃擠壓力大容易傷核桃仁 ,同時(shí)變形小 ,與核桃殼之間摩擦減小,使搓剝作用相對(duì)較弱 ,影響破殼。試驗(yàn)結(jié)果證明 ,采用 HRC 硬度為 40～50 的 45 鋼較合適。2.3.7 進(jìn)料口的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)查找資料，我們可以知道當(dāng)進(jìn)料口與水平面夾角為 時(shí)，更加的有利于核桃的導(dǎo)向與?37進(jìn)入工作區(qū) [6]。因此設(shè)計(jì)的進(jìn)料口一邊與水平面夾角為 ，另一邊為與水平面垂直，與輔料斗相貼，與箱體用螺栓連接。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖 2-5 核桃破殼機(jī)進(jìn)料口結(jié)構(gòu)圖圖 2-6 核桃破殼機(jī)出料口結(jié)構(gòu)圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2.3.8 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料由于該軸沒(méi)有特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼2、求軸的功率 P 和扭矩 TKW2.0971.34????663 0551238.TNmn?3、初步估算最小軸徑33min45.8.PdC???4、主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下圖給出了軸上主要零件的相互位置關(guān)系，軸兩端用軸承固定，軸承裝在軸承座上，還裝有彈性擋圈，圓螺母，皮帶輪，破殼盤(pán)等，設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的尺寸確定軸上主要零件的相互位置，根據(jù)要求確定了各軸段的直徑和長(zhǎng)度，如下圖所示。圖 2-7 軸的結(jié)構(gòu)圖裝圓盤(pán)段 1-2， ；121230,45dml?裝軸承段 2-3 ； 7裝帶輪段 3-4， ； 3434,l軸環(huán)段 4-5， ；55自由段 5-6， ；660,1dl?裝軸承段 6-7， ；770m5、軸的強(qiáng)度驗(yàn)算1）帶輪上作用力的大小帶輪的分度圓直徑為 28tdz則 321038tTFN???an5cosrt???tan41FN??2）計(jì)算軸承的支反力(1)水平面上支反力32081627tHBFLR????394tDN?塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(2)垂直面上支反力231356410732raVBdFLR N???????223716raVD??(3)畫(huà)彎矩圖（1）水平面上的彎矩 40HCMNm??圖 2-8 軸的受力圖（2）垂平面上的彎矩 1340VCMNm??21640VCMNm??（3）合成彎矩 M22135HCV?2C4）扭矩130TN??5）計(jì)算彎矩塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)因單向回轉(zhuǎn)，可將扭矩視為脈動(dòng)循環(huán)則截面 D 處的當(dāng)量彎矩為 21536eCMNm??6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度截面 D 的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度13984.70.eMPaW???。因 ，故安全??160bPa????b??3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 綜合考慮效率、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V 帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn) [13]。3.1 電動(dòng)機(jī)選擇(1)配用的電動(dòng)機(jī)的功率 P(KW)的大小，要根據(jù)核桃破殼機(jī)的生產(chǎn)能力 Q(t/h)來(lái)決定，不宜過(guò)大或過(guò)小。一般應(yīng)按下式計(jì)算：P=(6.4～10.5)Q 。如要求破殼得較多，系數(shù)的值可取大一點(diǎn)， ，如要求破殼得較少，系數(shù)的值可取小一點(diǎn)。 ，按照經(jīng)驗(yàn)取 Q=100kg/h，則電動(dòng)機(jī)的功率P=10.5×100×103=1.05kw，查機(jī)械手冊(cè) [14]綜合考慮選用 Y 型三相異步電動(dòng)機(jī) Y90s-2。表 3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能型 號(hào) 額定功率 kw滿載轉(zhuǎn)速 minr額定電流A效 率%功率因數(shù) 額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 kgY90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22表 3-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸電動(dòng)機(jī)主要外形安裝尺寸如圖 3-1圖 3-1 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖3.2 減速器的選擇由實(shí)驗(yàn) [15]得核桃平均 92 個(gè)/kg,為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)率,在并排兩個(gè)圓盤(pán)的條件下，每個(gè)圓盤(pán)每小時(shí)應(yīng)完成 4600 個(gè)。每個(gè)工作循環(huán)周期為 0.75s減速器的傳動(dòng)比為 i=910/80.08=11.363由以上數(shù)據(jù)按強(qiáng)度并校核散熱功率，確定選擇減速器 ZLA112-11.23.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 、確定計(jì)算功率 cP=1.1KWAK?（2） 、選擇 V 帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速c1n中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸 F90 310×245×190 190×140 10 24×50 8塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)在兩種型號(hào)的交線附近時(shí)，可以對(duì)兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算，最后選擇較好的一種。（3） 、確定帶輪基準(zhǔn)直徑 和1d2為了減小帶的彎曲應(yīng)力應(yīng)采用較大的帶輪直徑，但這使傳動(dòng)的輪廓尺寸增大。一般取，并取標(biāo)準(zhǔn)值1mind?（4） 、驗(yàn)算帶的速度 v由 可知，當(dāng)傳遞的功率一定時(shí)，帶速愈高，則所需有效圓周力 F 愈小，因而 V 帶的0FVP?根數(shù)可減少。此處 =0.37（m/s）160dn??（5） 、確定中心距 和 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度adL根據(jù)結(jié)構(gòu)要求初定中心距 。中心距小則結(jié)構(gòu)緊湊，但使小帶輪上包角減小，降低傳動(dòng)的工作能力，同時(shí)由于中心距小，V 帶的長(zhǎng)度短，在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多而導(dǎo)致使用壽命的降低，所以中心距不宜取得太小。一般初定中心距 為可取0????12012.7dda???初選 后，V 帶初算的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 可根據(jù)幾何關(guān)系由下式計(jì)算：acL21010584dcd ma????由于 V 帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，所以可用下式近似計(jì)算 值 ???0312dcLam????考慮到為安裝 V 帶而必須的調(diào)整余量，因此，最小中心距為考慮到為安裝 V 帶而必須的調(diào)整余量，因此，最小中心距為 ??in0.1580daLm???如 V 帶的初拉力靠加大中心距獲得，則實(shí)際中心距應(yīng)能調(diào)大。又考慮到使用中的多次調(diào)整，最大中心距應(yīng)為 max.321d?（6） 、計(jì)算小帶輪上的包角 1?小帶輪上的包角 可按式 1218057.80ood????（7） 、確定 V 帶根數(shù) z根據(jù)計(jì)算功率 由下式確定cP????003ccaLPzvK????（8） 、確定初拉力 0F適當(dāng)?shù)某趵κ潜ＷC帶傳動(dòng)正常工作的重要因素之一。初拉力小，則摩擦力小，易出現(xiàn)打滑。反之，初拉力過(guò)大，會(huì)使 V 帶的拉應(yīng)力增加而降低壽命，并使軸和軸承的壓力增大。對(duì)于非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，由于帶的松馳作用，過(guò)高的初拉力也不易保持。為了保證所需的傳遞功率，又不出現(xiàn)打滑，并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根 V 帶適當(dāng)?shù)某趵?205.13cPKFqvNzv???????????（9） 、確定作用在軸上的壓力 Q傳動(dòng)帶的緊邊拉力和松邊拉力對(duì)軸產(chǎn)生壓力，它等于緊邊和松邊拉力的向量和。但一般多用初拉力 用下式求得QF塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)102sin798QFzN???（10） 、V 帶傳動(dòng)的張緊、安裝及維護(hù)膠帶經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工作后，其塑性變形和磨損會(huì)導(dǎo)致帶松弛，張緊力減小，帶的傳動(dòng)能力因之下降。因此偉動(dòng)機(jī)構(gòu)必須具有將帶再度張緊的裝置，使帶保持傳動(dòng)所需的張緊力，定期檢查膠帶，發(fā)現(xiàn)其中一根松弛或有損壞，就應(yīng)該全部換上新帶，不能新舊帶并用。舊膠帶如尚可使用，可測(cè)量其長(zhǎng)度，先長(zhǎng)度相同的舊帶組合使用。嚴(yán)防膠帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)；膠帶不宜在陽(yáng)光下暴曬。3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準(zhǔn)直徑 =40mm<2.5d=2.5×20=50mm，因此小帶輪1d可采用實(shí)心式；由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8—10得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=40+2×1.6=43.2mm，B=(Z—1)e×2f=(2—1)×8+2×6=20mm。大帶輪的材料選擇HT150，由大帶輪的基準(zhǔn)直徑 =100mm<2.5d=2.5×24=60mm，因此大帶2d輪可采用腹板式,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表8—10得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=100+2×1.6=103.2mm，B=(Z—1)e×2f=(2—1)×8+2×6=20mm。圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)4 其它一些零部件的選擇4.1 軸承與軸承座的選擇軸承是用來(lái)支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損，滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)低，起動(dòng)阻力小等，在一般的機(jī)器中獲得了廣泛應(yīng)用。在這里選用滾動(dòng)軸承 7207AC GB/T292，該軸承的基本尺寸為：35dm?72D?17Bm將軸承放在軸承座里，利用兩邊支承固定一根軸，這里選用 CKS1507 型向心球面滾動(dòng)軸承座4.2 鍵、圓螺母、止動(dòng)墊圈、彈性擋圈的選擇4.2.1 鍵的型號(hào)軸上的零件與軸應(yīng)有可靠的定位和固定，這樣才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸上的零件與軸的定位和固定分為軸向和周向兩個(gè)方面：軸向的定位和固定常使用軸肩和套筒等；周向的定位和固定則塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)常用鍵和花鍵以及其他的連接方式，這里周向定位和固定選用鍵，選用了鍵 8 25GB/T 1096-?2003，鍵 12 36 GB/T 1096-2003，鍵 12 28GB/T 1096-2003。如下圖：??圖 4-1 鍵的結(jié)構(gòu)圖4.2.2 圓螺母和止動(dòng)墊圈的型號(hào)左凸輪的右邊用軸肩定位，左邊用圓螺母定位，圓螺母用止動(dòng)墊圈，如下圖：圖 4-2 圓螺母的結(jié)構(gòu)圖這里選用了螺母 GB/T 812 M42 1.5 和墊圈 GB/T 858-1988 40，螺母 GB/T 812 M27 1.5 和? ?墊圈 GB/T 858-1988 24，螺母 GB/T 812 M33 1.5 和墊圈 GB/T 858-1988 244.2.3 彈性擋圈的型號(hào)利用彈性擋圈也是軸向固定的一種方法，一般用于結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、裝拆方便，但受力較小，且軸上切槽將引起應(yīng)力集中。選用了擋圈 GB/T 894.1 24, 擋圈 GB/T 894.1 30, 擋圈 GB/T 894.1 40,如下圖：圖 4-3 彈性擋圈的結(jié)構(gòu)圖5 總結(jié)通過(guò)此次設(shè)計(jì)使我掌握了科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，在以后的日子我將會(huì)繼續(xù)保持這份做學(xué)問(wèn)的態(tài)度和熱情。我所選設(shè)計(jì)題目是“圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)”，之所以選擇這個(gè)題目，是因?yàn)槲覍?duì)這個(gè)課題比較的感興趣。在我的生活里，核桃破殼主要是在門(mén)縫里夾碎，這樣力道不容易把握，不是夾塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)得太碎就是破裂程度很小，同時(shí)對(duì)門(mén)也造成了一定程度的破壞。因此，就想設(shè)計(jì)一款既省力又快速且破殼完整的機(jī)械。經(jīng)過(guò)查找資料和老師的指導(dǎo)，以及上網(wǎng)搜集更多的相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書(shū)籍等，終于對(duì)核桃破殼機(jī)有了一定得了解，心里有了大體的思路。根據(jù)核桃破殼機(jī)有幾種形式：最終確定為圓盤(pán)式核桃破殼機(jī)。對(duì)于這一破殼機(jī)械有以下的結(jié)論：（1）通過(guò)對(duì)核桃物理機(jī)械特性的測(cè)定和內(nèi)力分析，提出了剝殼取仁原理破裂核桃殼，并研制了圓盤(pán)破殼裝置 ；對(duì)盤(pán)的作用機(jī)理進(jìn)行分析，認(rèn)為采用大尺寸的盤(pán)和低的轉(zhuǎn)速，有利于裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，提高破殼性能。（2）最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)：圓盤(pán)半徑 800mm，進(jìn)料間隙為 82mm，擠壓間隙為 28mm，生產(chǎn)率為 100kg/h。致 謝經(jīng)過(guò)近半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。首先感謝我的指導(dǎo)老師蘭海鵬老師，本設(shè)計(jì)是在蘭老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從整理資料，到設(shè)計(jì)的畫(huà)圖，說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)都給予我精心的指導(dǎo)，到后期的說(shuō)明書(shū)的排版和設(shè)計(jì)圖紙的查缺補(bǔ)漏，蘭老師都給予我很大的鼓勵(lì)和幫助，同時(shí)也感謝塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)教《機(jī)械制圖》的馬少輝老師、教《畫(huà)法幾何》的李平老師、教《機(jī)械工程材料》的張有強(qiáng)老師、教《液壓與傳動(dòng)》的萬(wàn)暢老師、教《互換性與技術(shù)測(cè)量》的王旭峰老師和教《機(jī)械基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)》的張涵老師，有了你們的傳道授業(yè)才能讓我順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)在即，謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！同時(shí)也向支持、關(guān)心、幫助過(guò)我的人表示感謝!祝他們健康、工作順利、前程似錦!參考文獻(xiàn)[1]李曉霞,郭玉明.帶殼物料脫殼方法及脫殼裝備現(xiàn)狀與分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2007， （04）:23～25.[2]王高平. 一種新型核桃加工設(shè)備的研究[J]. 南方農(nóng)機(jī),2002,2(2):29～32.塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)[3]JEAN-PIERRE LACOMBE. Machine for breaking nut (walnut) shells[P].FR9009864，1990.07.24 .[4]MTCHEDLIDZE VAKHTAN .Isolated Extract Of Walnuts, Process For Its Obtention And Its Use[P].KR20097000061,2009.01.02 .[5]VAN RIPER CLIFF. Nut cutting or nut breaking tool[P].US92527578A,1981-1-27.[6]史建新,董詩(shī)韓.核桃剝殼機(jī)[P].中國(guó)專利,CN102038274A,2011-05-04.[7] 李長(zhǎng)泰. 自動(dòng)核桃破殼機(jī)[P].中國(guó)專利,CN201667964U,2010-12-15.[8] 李忠新,楊軍,楊莉玲,帕哈爾鼎,楊忠強(qiáng),劉奎,崔寬波,劉佳,沈曉賀,朱占江,買(mǎi)合木江. 一種核桃破殼機(jī)[p].中國(guó)專利,CN102132940A,2011-07-27.[9]李忠新,楊軍,韓小軍,楊莉玲,李新明,王釗英,齊新洲等.平板擠壓式核桃破殼機(jī)[P].中國(guó)專利 CN201341414,2009-11-11.[10]湯憲福.核桃脫殼機(jī)設(shè)計(jì)[D].鄭州:鄭州大學(xué),2002.[11]曹榮娟.6-XP 核桃破殼機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)依據(jù)與計(jì)算方法[J].河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào), 1997,(3):21～24.[12]何義川,史建新.核桃殼力學(xué)特性分析與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,32(6):70～75.[13]單輝祖.材料力學(xué)(第二版)[M].高等教育出版社,2005:120～131.[14]吳宗澤.機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].高等教育出版社,2005:151～160.[15]濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)第六版[M].高等教育出版社,2001:221～230.
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