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本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題目： 小型刮板式花生去殼機設(shè)計 學 院： 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 年 級： 指導教師 摘 要 花生，別名：落花生、長生果、果仁。原產(chǎn)于巴西、秘魯、故又稱番豆。花生中含 有水份、蛋白質(zhì)、脂肪、醣類，維生素A、B6 、E、K、及礦物質(zhì)鈣、磷、鐵等營養(yǎng)成分， 可提供八種人體所需的氨基酸及不飽和脂肪酸、卵磷脂、膽堿、胡蘿卜素、粗纖維等有 利人體健康的物質(zhì)，營養(yǎng)價值絕不少于牛奶、雞蛋或瘦肉?；ㄉ墓麑嵣希幸粚蛹t紅 的外皮，它含有大量的維生素B1、B2 及可以用來止瀉的單寧成分，所以吃花生時，搓 掉外皮，實為可惜?；ㄉ懈缓竞偷鞍踪|(zhì)，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(zhì)?；ㄉ谥迫∮椭?、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào) 易出口時，都需要對花生進行預處理加工?；ㄉ念A處理主要包括花生的剝殼和分級、 破碎、軋胚和蒸炒等。花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工?；ㄉ谥迫?油脂時，剝殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工 序的進行和皮殼的綜合利用。 花生剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械?；ㄉ鷦儦げ考腔?生剝殼機的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了花生仁破碎率、花生果一次剝凈 率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標。 花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身的 特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生莢果的含 水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法 滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。 我國花生脫殼機的研制自1965年原八機部下達花生脫殼機的研制課題以來，已有幾 十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以小型 家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功 能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。 刮板式花生去殼機能否正常運轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計，如果設(shè)計不合理，機 器就不能正常運轉(zhuǎn)或者說不能運轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機器就是一堆廢品。設(shè)計合理， 機器就能正常的運轉(zhuǎn)對并對花生果進行剝殼。因此，刮板式花生去殼機的主要部件的設(shè) 計在整個設(shè)計過程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計將提供給使用者更多的方便和實惠。 關(guān)鍵詞：花生 去殼 刮板式花生去殼機 Abstract Peanuts, alias: peanuts, longevity nut, nut is native to Brazil, Peru, hence also known as beans. Peanut contains moisture, protein, fat, carbohydrate, vitamins A, B6, E, K, and minerals calcium, phosphorus, iron and other nutrients, can provide eight kinds of essential amino acids and unsaturated fatty acids, lecithin, choline, carotene, crude fibre, beneficial to human health of substances, such as nutritional value is not less than milk, eggs or meat. Peanut fruit, with a layer of red skin, it contains a lot of vitamins B1, B2 and tannin ingredient can be used to relieve diarrhea, so eating peanuts, rub off the skin, it is a pity .Peanuts are rich in fat and protein, both major sources of edible vegetable oil, but also provide a wealth of plant protein. Preparation of peanut oil, extraction of peanut protein, peanut production equipment and export trade in peanuts. Peanuts include peanut sheller pretreatment and grading, crushing, rolling, such as embryo and steamed fried. Peanuts during processing or as an export commodity, the need to peel processing. Preparation of peanut oil, increased crude oil and meal quality. The principle of a lot of peanut sheller, resulting in a very wide variety of peanut shelling machine. Peanut sheller peanut sheller parts is the key working parts, peanuts and a stripping ratio of net production efficiency and other important economic indicators. In the current production and sales in peanut crushing rate is most concerned about the major social indicators. Peanut shelling machine is to remove the pod peanut shell and get the field operating machinery. Since its physiological characteristics of peanut peanut peanut shelling the field can not be joint operations with the harvest, but only the moisture content in the pod down to a certain extent, be carried out after the shelling. With the continuous development of planting peanuts, peanut shelling by hand have failed to meet the requirements of efficient production, the implementation of mechanical shelling is imminent. Peanut Shelling Machine since 1965 the Ministry issued the original eight peanut shelling machine Machine issue, there have been dozens of peanut shelling machines come out. Function only for a single shelled peanut shelling machine structure is simple,to small home-based peanut shelling machine widely used in some parts of China, cleaning and grading capabilities of the larger peanut sheller peanut processing in a number of high-volume business in more general use. Shelled peanuts scraper machine operating correctly, and read the main parts of the design, Designed, the machine can operate on the normal and the peanut sheller. Therefore, shelled peanuts scraper design of main parts of machine in the whole design process is particularly important, reasonable design will provide users with more convenience and benefits. Key words：Peanut Shelling Peanut shelling machine scraper 目 錄 摘 要 ABSTRACT 第一章 緒論 ..................................................................1 1.1 課題提出背景 .........................................................................................................................1 1.2 花生脫殼機械的發(fā)展 .............................................................................................................2 1．3 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 .........................................................................................3 1．3．1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 ...............................................................................3 1．3．2 新型脫殼技術(shù) ...............................................................................................................5 1．3．3 花生脫殼機械的工藝研究 ...........................................................................................5 1．3．4 花生脫殼機械存在的問題 ...........................................................................................6 1．4 花生脫殼機械研究重點 .....................................................................................................6 1．4．1 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 .......................................................................6 1．4．2 提高機械脫殼率,降低破損率 ......................................................................................7 1．4．3 向自動控制和自動化方向發(fā)展 ...................................................................................7 1．5 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 .............................................................................................7 第二章 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 ......................................9 2．1 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) .................................................................................................9 2．2 工作原理 .............................................................................................................................9 第三章 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................11 3．1 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 ....................................................................................................11 3．1．1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 .............................................................................................11 3．1．2 刮板所需功率計算 .....................................................................................................11 3．1．3 傳動方案擬定 .............................................................................................................13 3．1．4 電動機的選擇 .............................................................................................................13 3．1．5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 .....................................................................................13 3．2 V 帶傳動 ............................................................................................................................14 3.2.1 確定計算功率 ............................................................................................................14caP 3.2.2 選擇 V 帶帶型 .................................................................................................................14 3.2.3 確定帶輪基準直徑 ..........................................................................................................14 3.2.4 確定中心距 A 和帶的基準長度 ......................................................................................15 3.2.5 驗算主動輪上的包角 .................................................................................................151? 3.2.6 計算 V 帶的根數(shù) Z..........................................................................................................15 3.2.7 計算預緊力 .................................................................................................................160F 3.2.8 計算帶輪軸上的壓力 ..............................................................................................16Q 3.2.9 V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用 ......................................................................................16 3.3 軸 ..........................................................................................................................................17 3.3.1 初步確定軸的最小直徑 ..................................................................................................18 3.3.2 擬定軸上零件的裝配方案 ..............................................................................................19 3.3.3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ..........................................................19 3.4 刮板結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................................21 3.5 半柵籠 ..................................................................................................................................21 3.6 箱體 ......................................................................................................................................22 3.7 殼仁分離裝置 ......................................................................................................................22 3.8 機架 .......................................................................................................................................23 3.9 附件 .......................................................................................................................................23 刮板式花生去殼機的附件包括裝料斗，軸承蓋，風量調(diào)節(jié)裝置等。 .................................23 第四章 如何正確使用花生去殼機 ...............................................24 第五章 總結(jié) .................................................................25 參考文獻 ....................................................................26 致謝 ........................................................................27 1 第一章 緒論 1.1 課題提出背景 花生被人們譽為“植物肉” ，含油量高達50%，是大豆的2倍多，比油菜籽高20%以上。 花生的蛋白質(zhì)除大豆外，沒有一種糧食比得上它，含量在30%以上相當于小麥的2倍，玉 米的2.5倍，大米的3倍。花生中的蛋白質(zhì)極易被人體吸收，吸收率在90%左右?；ㄉ?營養(yǎng)價值極高，產(chǎn)熱量高于肉類，比牛奶高20%，比雞蛋高40%。其他如蛋白質(zhì)，核蛋素， 鈣，磷，鐵等也都比牛奶、肉、蛋為高?；ㄉ羞€含有A、B、E、K等各種維生素，以及 卵磷脂、蛋白氨基酸、膽堿和油酸、落花生酸、脂肪酸、棕櫚酸等?？梢姡ㄉ臓I養(yǎng) 成分非常豐富而又較全面，生食、炒食、煮食均可，尤其是炒花生，香脆味美，余味深 長。同時花生也是一味中藥，中醫(yī)認為花生適用營養(yǎng)不良、脾胃失調(diào)、咳簌痰喘、乳汁 缺少等癥。 花生中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，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(zhì)。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉，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。以花生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?；ㄉ鞍追圻€可以通過高壓膨化制 成蛋白肉?；ㄉ鞘秤弥参镉凸I(yè)的重要原料，利用花生油可制造人造奶油、起酥油、 色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料?；ㄉ?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?；ㄉ庸じ碑a(chǎn)品花生殼和花生 餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。 花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時，都需要對 花生進行預處理加工?；ㄉ念A處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。 花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r，剝殼的目 的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)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，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼?；ㄉ鷦儦C的誕生在很大 程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進行剝殼，從 而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了花生剝殼的效率。 隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，加上近幾年花生價格逐漸上揚，花生種植面積呈擴大 趨勢?；ㄉ哂泻芨叩慕?jīng)濟價值，依靠人工剝花生費工費時，勞動效率低，不能適應(yīng)市 場需求。采用花生果剝殼機是花生機械化發(fā)展的必然趨勢，也是花生生產(chǎn)機械化的主要 環(huán)節(jié)。 花生剝殼機由剝殼機構(gòu)、振動篩、機架機罩、電機、風機、傳動機構(gòu)等組成， 2 具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，生產(chǎn)效率高，價格低廉等優(yōu)點。 1.2 花生脫殼機械的發(fā)展 花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身的 特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生莢果的含 水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法 滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。 我國花生脫殼機的研制自1965年原八機部下達花生脫殼機的研制課題以來，已有幾 十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以小型 家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功 能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的花生 脫殼機種類很多，如6BH一60型花生剝殼機、6BH一20B型花生剝殼機、6BH一20型花生脫 殼機等，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 花生除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)花生原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進的花 生后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型花生脫殼機帶有復脫、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(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力 小等特點。6BK一22型花生脫殼機是一種一次喂料就可完成花生脫殼工作的機械，經(jīng)風 力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分級后的花生仁可直接裝袋入庫。6BH一1800 型花生脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu)，能夠進行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè) 的進一步調(diào)整，花生產(chǎn)量逐年增加，花生的機械化脫殼程度將大幅提高，花生脫殼機械 將擁有廣闊的發(fā)展前景。 花生剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械。我國幾種主要的花 生剝殼部件：封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式花生剝殼；封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式 剝殼；開式紋桿滾筒，編織凹板式花生剝殼；立式剝殼機構(gòu)；開式扁條滾筒，編織凹板 式花生剝殼。花生剝殼部件是花生剝殼機的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了 機具作業(yè)剛花生仁破碎率、花生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，花生仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標。 八十年代以前的花生剝殼機械，破碎率一般都大于8%，有時高達l5%以上。加工出 的花生仁，只能用來榨油，不能作種用，也達不到出口標準。為了降低破碎率而探討新 的剝殼原理，研制新式剝殼部件，便成為花生剝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，柵條凹板式花生剝殼機。自1983年以來，在已有的 花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國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)濟技術(shù)指標，特別是破殼率指標大有改善。 3 1．3 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)花生脫殼機從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)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——橡膠浮動凹板兩大類， 但脫殼質(zhì)量均不高，破損率都大于8 %，剝出的花生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。 李建東（2007）等通過滾筒柵條式脫殼裝置的花生脫殼試驗，找出影響其脫殼性能的 主要因素，提出確定最佳滾筒轉(zhuǎn)速、最佳滾筒直徑、最佳柵條間隙的方法，為花生脫 殼機的改進設(shè)計以及脫殼生產(chǎn)提供理論依據(jù)。李建東（2006）通過對國內(nèi)花生脫殼機 械研究與應(yīng)用狀況的調(diào)研與資料檢索，簡述了花生脫殼機械的類型與特點。結(jié)合我國 花生脫殼機械的脫殼原理及工藝，從工作原理、結(jié)構(gòu)特點、性能指標、適應(yīng)條件等方 面論述了不同類型花生脫殼機械所具有的優(yōu)勢與存在的不足，并客觀分析了花生脫殼 機械化的發(fā)展進程與趨勢，為花生脫殼機械的進一步研究提供參考。劉紅力（2006）等 在微機控制的電子拉壓試驗機上，對遼北主栽花生品種花育23和四粒紅帶殼花生進行 了不同含水率、加載速率、不同部位的脫殼相關(guān)的力學特性試驗。測得花育23和四粒 紅花生的物理特性及脫殼時外殼破裂受力大小。試驗結(jié)果表明:花生沿不同方向加載 的破殼能力有顯著差異,加載速率和含水率不同時,變形與破殼載荷也均有所變化。該 研究對進一步研究花生脫殼機理、脫殼方法、脫殼力學特性分析 ，設(shè)計新型花生脫 殼機有重要意義。王延耀（1998）等利用花生殼本身的透氣性，將花生果置于容器內(nèi)， 密封后充入較高壓力的氣體，維持一定時間，使花生殼內(nèi)外壓力在短時間內(nèi)達到規(guī)定 值，然后突然釋放，實現(xiàn)了采用氣爆原理使花生脫殼的性能試驗。文中分析了影響氣 爆式脫殼的主要因素，找出了提高氣爆式花生脫殼率的最佳充氣壓力和穩(wěn)定壓力維持 的時間。張嘉玉（1996）等對橡膠滾筒橡膠直板脫殼裝置工作過程進行了分析，找出 了影響花生脫殼性能的主要因素，提出了花生脫殼的最佳速度范圍，為脫殼裝置的改 進設(shè)計與使用提供了理論依據(jù)。 1．3．1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 目前應(yīng)用比較廣泛的花生機械脫殼原理有以下幾種。 4 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。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)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。甩料盤使花生莢果產(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(jié)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(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點等。 碾搓法脫殼:花生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(shè)備為由一個固定圓盤和一個轉(zhuǎn)動圓盤組成的 圓盤剝殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中，動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽 粒沿徑向向外運動，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(zhuǎn)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:花生莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)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(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座 為主要工作部件的刀板剝殼機。在刀板轉(zhuǎn)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(gòu)，可根據(jù)花生莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D(zhuǎn) 鼓旋轉(zhuǎn)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 別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。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(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動方向相反，轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥， 調(diào)整到適當間隙，使花生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(zhuǎn)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(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)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。花生莢果進入膠輥工作區(qū)時，與兩輥面相 5 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(shù) 壓力膨脹法:原理是先使一定壓力的氣體進入花生殼內(nèi)，維持一段時間，以使花 生莢果內(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:將花生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 花生脫殼機械的工藝研究 在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和設(shè)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(zhì)量。 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:花生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(yīng)使花生莢果盡量保持最適當?shù)暮剩?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。 6 1．3．4 花生脫殼機械存在的問題 目前我國在花生脫殼技術(shù)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(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提 高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍 是手工剝殼。脫殼機械在技術(shù)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(yīng)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(yīng) 用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。 1．4 花生脫殼機械研究重點 我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對 現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生脫殼機械在生產(chǎn) 應(yīng)用中的經(jīng)驗進行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 1．4．1 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性仍是當前的主要研究方向之一目前，許多花 生脫殼機械只是針對某一花生品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設(shè)計，其通用性、兼容性 和適應(yīng)性較差。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機械通過更 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(yīng)不同加工企業(yè)的需要。花生脫殼機械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，將直接影響到花生脫 殼機械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。 7 1．4．2 提高機械脫殼率,降低破損率 對花生脫殼機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進行重點攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的 脫殼機理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)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)外的花生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(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。 1．4．3 向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(zhì)量。因此應(yīng)通 過機電一體化手段，開發(fā)設(shè)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(zhì)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(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機械的研制開發(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，許多復雜的機械機構(gòu)、動 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(shè)計目標應(yīng)用于 脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好 的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。 1．5 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 花生生產(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，花生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(wù)規(guī)模不斷擴大，雖然目前花生脫殼機械化水平較高，但是多應(yīng)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花生仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域 性發(fā)展不平衡。進入21世紀，我國花生生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào) 整發(fā)生了新的變化，也對花生機械的發(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(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機械化真正成 8 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)推進花生生產(chǎn)機械 化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機械、開展花生機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu) 惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買花生機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著花生 種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機械化 作業(yè)水平成為必然?；ㄉ摎C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，促進了花生加工業(yè)的科技進步，為花生脫殼機械的發(fā)展提供了空間。 9 第二章 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 2．1 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) 根據(jù)刮板式花生去殼機的剝殼原理可知道，花生是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼 箱、柵格、下箱出口、分選口，花生仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計剝殼機的整體結(jié)構(gòu) 的依據(jù)就出來了。 設(shè)計過程是從上往下，從花生的裝集開始，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)計為一個整體。在剝殼箱內(nèi)，花生必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用 才能進行剝殼，因此，將刮板設(shè)計置在剝殼箱內(nèi)。花生經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝殼 后，要經(jīng)過位于剝殼箱底部的柵格，于是可以把柵格設(shè)計成一個半圓柵籠，將其固定在 剝殼箱的下半箱內(nèi)。花生穿過柵格后經(jīng)過剝殼箱底部的出口往下落，在下落過程中，設(shè) 計一個風機的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝殼的花生殼與花生仁進行分離，重量稍重的不 被風吹走，而重量較輕的花生殼將被風機吹來的氣流帶入到花生殼收集通道，通道的底 部設(shè)計成一定角度。經(jīng)過分離的花生仁往下落，落入花生仁收集通道，將此通道與花生 殼收集通道的底面設(shè)計成一個整體，這樣的設(shè)計可以讓被風吹走的花生仁通過自身的重 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(shè)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，剝殼機安裝在機架的上方。 2．2 工作原理 刮板式花生去殼機也稱為刀籠剝殼機，該設(shè)備實際上是花生果剝殼與殼仁分離的聯(lián) 合設(shè)備。工作時借助轉(zhuǎn)動軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用，將花生果外殼破碎，再 利用風選作用將仁殼分離。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。刮板式花生去殼機結(jié)構(gòu)如下 圖所示。它主要由進料機構(gòu)、剝殼機構(gòu)、仁殼分離機構(gòu)和傳動機構(gòu)等部分組成。 10 花生果進入集料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成均勻薄層流落下來進入剝殼箱內(nèi)，與 高速旋轉(zhuǎn)的刮板相互碰撞，在刮板的錘擊下，花生殼發(fā)生破裂，從而進行第一次剝殼。 部分花生果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而花生殼卻未撞裂，這 部分花生落入到由圓鋼棒排列成的柵格上，由于柵格與刮板外徑的間距不足以容納一個 花生果，因此花生果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些花生果的 果殼也被壓碎。剝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 的調(diào)節(jié)好的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼管，而花生仁因重量大，繼續(xù)往 下落，從而達到了殼仁分離的目的。 11 第三章 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 刮板式花生去殼機能否正常運轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計，如果設(shè)計不合理，機 器就不能正常運轉(zhuǎn)或者說不能運轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機器就是一堆廢品。設(shè)計合理， 機器就能正常的運轉(zhuǎn)對并對花生果進行剝殼。因此，刮板式花生去殼機的主要部件的設(shè) 計在整個設(shè)計過程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計將提供給使用者更多的方便和實惠。 3．1 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 3．1．1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分花生殼撞碎，當花生果與鋼質(zhì)物體相對速度達到 5 時，可使花生殼破碎而不會破壞到花生仁，可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。sm/ 如圖 3-1 所示，花生下落位置在 之R?2 間，設(shè)計時采用最小碰撞半徑 為計算半徑nrv?2? 取半徑 R=250mm，則 n=382.2r/min 結(jié)論：R=250mm ， n=382.2r/min 3．1．2 刮板所需功率計算 根據(jù)公式 可計算出刮板所需的功率 圖 3-1tQP? 刮板對花生做功 pkE? 12 ：刮板改變花生的動能kE ：刮板改變花生的勢能p 22121mvk??gRmhEp 所以 )2(21vQ??2gtP 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即 0.417kg/s,此為花生仁的產(chǎn)量，折合花生果產(chǎn) 量為 0.417/純?nèi)事?根據(jù)國家標準，江西所處地理位置可取花生的純?nèi)事蕿?69%,折合花 生果產(chǎn)量為 0.604kg/s,此即每秒進入剝殼箱內(nèi)被破碎的花生果的重量?；ㄉ佑|刮板時 初速度設(shè)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 500mm t=1s m=0.604kg/s =1m/s1v =15m/s2 R=0.25m =(0.302+67.95+2.96)W=71.212w)2(21gRvtmQP?? 加上刮板與花生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 ，先要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設(shè) 、 分別為滾動軸承和 V 帶d ?12 傳動的效率，取 = =0.95，于是有1?2 = =0.902512 電動機所需功率 =554w，不會超過 600W，由于給定電動機的功率為 1.5kW，遠wdP? 大于此計算值，故所給電動機的功率完全符合要求。 13 3．1．3 傳動方案擬定 由于刮板式花生去殼機的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達到 =382.2r/min 可有兩種選擇，2n 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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)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 方案號 電機型號 額定功率 kw 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 總傳動比 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 總傳動比雖小，轉(zhuǎn)速低，但價格高，從經(jīng)濟方面考慮不是太合 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(zhuǎn)速 min/401rn?i/2.382 軸的輸入功率 =1.35kw2212 95.0 ???dP 軸的轉(zhuǎn)矩 14 mNnPT.732/95022? 3．2 V 帶傳動 首先列出設(shè)計的基本條件 電機型號：Y90L-4 額定功率：1.5kw 轉(zhuǎn)速： =1400r/min1n 傳動比： =3.663i 假設(shè)每天運轉(zhuǎn)時間 t<10h 3.2.1 確定計算功率 caP 查表得工作情況系數(shù) =1.1，AK = =1.1×1.5=1.65(kw)caPKA 3.2.2 選擇 V 帶帶型 根據(jù) 、 查得最適合的帶型為 A 型caP1n 3.2.3 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?mi 725.463.2 ?? 取 =280mm，2d 15 驗算帶的速度 smsndv /498.5/10675106???? v= < =sm/498.axv/2 因此所選帶的速度合適 3.2.4 確定中心距 a 和帶的基準長度 根據(jù) 初步確定中心距 ，計算帶的基準)(2)(5.021021dd??? ma70? 長度 =1972.36mm0 212210' 4)()(aadL??? 由 V 帶的基準長度系中選取基準長度 mLd0? 計算實際中心距 adLa 82.713)26.1907(2'0 ?????? 3.2.5 驗算主動輪上的包角 1????? 12068.5.782.301?????? 主動輪包角合適 3.2.6 計算 V 帶的根數(shù) z lcakPz?)(0??? 由 , , =3.663 查表得min/140rn?d751i ， ， ，kwP68.kP.0??95.?K3.1l 16 代入數(shù)值，經(jīng)計算 Z=1.984 取 z=2 3.2.7 計算預緊力 0FNqvKvzPca436.125)5.2(0????? 3.2.8 計算帶輪軸上的壓力 QF2sin10zF? 代入數(shù)值計算得 =482.7NQ 3.2.9 V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用 帶輪材料選用 HT200 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(jié)構(gòu)尺寸如下 單位：mm 尺寸類型 小帶輪 大帶輪d 75 280 基準寬度 b11.0 11.0 基準線上槽深 minah2.75 2.75 17 基準線下槽深 minfh8.7 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?