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前 言
花生脱壳机是将花生荚果去掉外壳得到花生仁的场上作业机械。由于花生本身的生理特点决定了花生脱壳不能与花生田间收获一起进行联合作业，而只能在花生果的含水率降低到一定程度后才能进行脱壳。花生脱壳机在减轻人们的劳动强度、提高生产率方面起到了积极作用，促进了花生工业的发展。随着花生种植业的不断发展，花生手工脱壳已经无法满足高效生产要求，实行脱壳机械花迫在眉睫。但是，目前国内外花生脱壳机对花生破碎率和损伤率的指标要求都比较高，超出种用籽和商品化的标准，限制了使用范围。因此，降低花生脱壳机的破碎率和损伤率仍是研制花生脱壳机的关键问题。针对花生果的物理特性本论文设计了一种刮板式花生脱壳装置，该脱壳装置功能单一，结构简单，价格便宜，满足小型规模的生产需求，实现了花生剥壳的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量，为花生联合生产设备的研究设计提供理论依据。
关键词：花生；刮板；脱壳装置
目 录
1引言 1
1.1课题提出的背景 1
1.2目前花生脱壳机采用的脱壳原理 1
1.3花生脱壳机械存在的问题 2
1.4花生脱壳机研究重点 2
1.5花生脱壳机应用前景展望 3
2刮板式花生脱壳机的工作原理及结构 4
2.1刮板式花生脱壳机的工作原理 4
2.2刮板式花生脱壳机的结构 4
3刮板式花生脱壳机主要部件的结构设计 5
3.1传动装置的设计 5
3.2 V带和带轮的设计 5
3.3刮板结构的设计 7
3.4滚筒轴的结构设计及校核 8
3.5编织网凹板设计 10
3.6除杂装置的设计 11
3.7 机架 12
致 谢 14
参考文献 15
1引言
1.1课题提出的背景
花生中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用花生或脱脂后的花生饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以花生蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了其功能特性。花生蛋白粉还可以通过高压膨化做成蛋白肉。花生是食用植物油工业的重要原料，利用花生油可制造出人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等等各种食用油，也可用作工业原料。花生除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。花生加工副产品花生壳和花生饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益[1]。
花生在制取油脂、制取花生蛋白、生产花生仪器以及在花生贸易出口时，都需要对花生进行初级处理加工。花生的初级处理主要包括花生的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。
花生在加工或作为出口商品时，需要进行脱壳加工。花生在制取油脂时，剥壳的目的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的剥壳为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以花生产区广大农民迫切要求用机器来代替手工脱壳。花生剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使花生产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了花生剥壳的效率。
花生脱壳机是将花生荚果去掉外壳而得到花生仁的场上作业机械。由于花生本身的生理特点决定了花生脱壳不能与花生的田间收获同时进行工作，而只能在花生荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着花生种植业的不断发展，花生手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。
1.2目前花生脱壳机采用的脱壳原理
目前应用比较广泛的花生机械脱壳原理有以下几种：
撞击法脱壳撞击法脱壳是原料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外壳破裂而实现脱壳的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心脱壳机。甩料盘使花生荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大，花生外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当花生果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，花生果所受到的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小，仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果。影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。
碾搓法脱壳花生荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使花生荚果的外壳被撕裂而实现脱壳。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥壳机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂，并使壳仁脱离，达到脱壳的目的。该种方法影响因素主要是，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。
剪切法脱壳：花生荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用，外壳被转鼓切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其设备为由刀板转鼓和刀板座为主要工作部件的刀板剥壳机。在刀板转鼓和刀板座上都装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据花生荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外壳破裂和脱落。主要适用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥壳，剥壳效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素主要是，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。
挤压法脱壳：挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，将两辊的间隙调整到适当的大小，使花生荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。荚果能否顺利地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果首先必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱壳率高低的重要因素。
搓撕法脱壳：搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对花生荚果进行搓撕作用而进行脱壳的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性。其摩擦系数较大。花生荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时花生荚果符合被辊子啮人的条件，即啮入角小于摩擦角，就能顺利进入两辊间．此时花生荚果在被拉入辊间的同时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，花生荚果受压产生弹性—塑性变形，此时花生荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱壳过程。影响脱壳性能的因素主要是，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等[3]。
1.3花生脱壳机械存在的问题
目前我国在花生脱壳技术研究方面一直没有大的突破，资金投入也不足，脱壳部件的研制仍在2O世纪90年代初的技术水平上徘徊，所以在脱壳性能上并没有太大的突破提高。[3]由于机械脱壳时对花生仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的花生仁至今仍是手工剥壳。脱壳机械在技术性能和作业环节上存在以下问题：① 脱壳率低，脱壳后的果仁破损率高，损失大。② 机具性能不稳定，适应性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作业成本偏高，多数是单机制造，制造的工艺水平较低，同时能量消耗较高。⑤ 有些产品仅进行了样机试制或少量试生产，未进行大量生产性考核和示范应用，作业性能及商品性等方面还存在不少问题。
1.4花生脱壳机研究重点
我国加入WTO以来，国内外关于花生脱壳机械的研究与推广应用日益增多，针对现有花生脱壳机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对花生脱壳机械在生产应用中的经验进行总结，不断完善其功能，使其呈现良好的发展势头。
（1）提高花生脱壳机械的通用性和适应性
提高花生脱壳机械的通用性和适应性仍是当前的主要研究方向之一。目前，许多花生脱壳机械只是针对某一花生品种和所在地区的生长环境来设计的，其通用性、兼容性和适应性较差。提高花生脱壳机械的通用性和兼容性，使研制的花生脱壳机械通过更换主要的零部件能够同时对其他带壳物料进行脱壳加工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果脱壳作业需要的脱壳机具，并提高制造工艺水平，降低制造成本，以适应不同加工企业的生产需要。花生脱壳机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到花生脱壳机械能否更好的推广应用与健康发展。
（2）提高机械脱壳率降低破损率
对花生脱壳机械的关键技术与工作部件进行重点研究开发，改革传统结构，研究新的脱壳机理，优化结构设计；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高脱壳率，降低籽仁破损率。目前国内外的花生脱壳机械均存在脱壳率和破损率之间的矛盾，处理好这一关键技术将关系到花生脱壳机械的发展前景。
（3）提高机械自动化程度
向自动控制和自动化方向发展大多数机具目前仍依赖人工喂料或定位，影响了作业速度和作业质量。因此应通过机电一体化手段，开发设计自动喂料、自动定位脱壳装置，保证均匀喂料与有效定位，实现机组自动化操作，进一步提高作业精确性和作业速度，提高产品质量与生产率，满足部分大、中型加工企业的需要，以开拓国内和国外市场。
（4）提高机械优化程度
新技术原理、新结构材料、新工艺将不断应用于花生机械的研制开发中，随着液压技术、电子技术、控制技术以及化工、冶金工业的发展，许多复杂的机械机构、动力传递、笨重的材料和落后的工艺将逐渐被取代。减轻重量，减少阻力，简化操作，减少辅助工作时间，延长使用寿命，降低劳动使用费用等将作为主要设计目标应用于脱壳机械的设计制造。随着国内外高新技术的进一步发展，如何将这些高新技术更好的应用到实际生产中，也是目前花生脱壳机械需要尽快解决的问题 [5][6]。
1.5花生脱壳机应用前景展望
花生生产机械化是农业现代化的重要组成部分，是农业和农村经济持续快速发展的重要保证，近年来，花生机械装备总量不断稳步增长，作业水平进一步提高，社会化服务规模不断扩大，虽然目前花生脱壳机械化水平较高，但是多应用于经济发达地区与示范推广区，并且小型机械多、大型机械少，低档机械多、高性能机械少。在一些比较落后的偏远地区，用作种子和特殊用途的花生仁仍采用传统的手工剥壳，劳动生产率低，区域性发展不平衡。进入21世纪以来，我国花生生产机械化开始了新的发展阶段，农业结构调整发生了新的变化，也对花生机械的发展产生了积极而深远的影响，不仅拉动了新的有效需求，而且构筑了适合花生生产机械化发展的新舞台，为花生生产机械化真正成为农村经济发展的推动器提供了广阔的市场发展条件。在一些地区推进花生生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民购买花生机械、开展花生机械作业服务的政策和措施，调动了农民购买花生机械的积极性，使花生脱壳机的需求不断提高。随着花生种植业的不断发展，国内外对花生
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