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摘 要
如今核桃产业的发展越来越迅猛，然而由于核桃品种繁杂，外形不规则，外皮厚薄不均，夹层多寡不一，因此给破壳取仁带来一定的困难。所以核桃剥壳机在生活中应用起着越来越重要的作用了，剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便，大大减少了劳动力，提高劳动成本。文章主要叙述了核桃剥壳机的主体结构的设计计算过程 。
本文首先介绍了剥壳机的国内发展现状及研究意义。核桃剥壳机是由料斗、导向机构、破壳机构、传动机构等组成，是通过依靠物料自身的重力自上而下形成了一个系统作业流水线。其次，本文确定了核桃剥壳机的整体方案设计，以及介绍了剥壳机的分类和主要组成，以及现状存在的问题。最后确定了主体结构的设计和布置。然后，本文介绍了核桃剥壳机主体结构详细设计，其中包括带轮，主轴，刮板，电动机，等具体设计和计算。本章还介绍了核桃剥壳机的装配过程。全面详尽的讨论了传动机构以及执行机构的结构设计。最后对整体设计过程做出总结，分析了设计过程中遇到的问题，从设计过程中总结经验和教训。
关键词: 核桃剥壳机 ；传动机构 ；执行机构 ；三维建模
Abstract
Today, more and more rapid development of the walnut industry, however, due to the complex walnut varieties, irregular in shape, the skin of uneven thickness, sandwich amount of different, so bring some difficulties to break the shell to take Ren. Walnut sheller in life plays an increasingly important role, Sheller Walnut post-processing for people to bring convenient, greatly reducing labor, raising labor costs. The article primarily describes the design and calculation process of the main structure of the walnut sheller. The paper first introduces the the sheller domestic development status and significance. Walnut sheller machine consists of hopper, guides, broken shell bodies, transmission, and rely on the gravity of the material itself from top to bottom the formation of a system operating line. Second, determine the overall design of the walnut sheller, and the classification and major composition of the sheller, as well as the status quo existing problems. Finalized the design and layout of the main structure. This article describes the detailed design of the main structure of the walnut sheller, including pulleys, spindle, scraper, motors, and other specific design and calculation. This chapter also describes the assembly process of the walnut sheller. Comprehensive discussion of the structural design of the transmission mechanism, as well as implementing agencies. Finally, the overall design process to make a summary and analysis of the problems encountered in the design process, summarize experiences and lessons learned from the design process.
Key words: Walnut sheller ；Transmission structure ；Implementation of structural ； Three-dimensional modeling
目 录
摘要………………………………………………………………………………………2
ABSTRACT………………………………………………………………………………3
第一章 绪论………………………………………………………………………………6
1.1 课题提出的背景……………………………………………………………6
1.2 研究课题的意义……………………………………………………………6
1.3 国内研究现状………………………………………………………………7
第二章 核桃的基本能………………………………………………………………10
2.1 核桃的功效和作用…………………………………………………………10
2.2 核桃的分类…………………………………………………………………11
2.2.1 按地方差异分类………………………………………………………11
2.2.2 按壳的薄厚分类………………………………………………………11
2.2.3 按取仁的难易程度分类………………………………………………11
2.3 绵核桃的测定和分析……………………………………………………12
2.3.1 三维尺寸……………………………………………………………12
2.3.2 绵核桃的厚度…………………………………………………………13
2.2.3 压碎绵核桃仁所需的挤压变形量……………………………………13
2.2.4 绵核桃的含水率………………………………………………………14
第三章 核桃剥壳机主体方案计……………………………………………………15
3.1 核桃剥壳机研究应用现状…………………………………………………15
3.1.1 目前核桃剥壳机采用的剥壳原理………………………………………15
3.1.2 新型剥壳技术…………………………………………………………16
3.1.3 核桃剥壳机械的工艺研究…………………………………………16
3.2 刮板式核桃剥壳机的结构………………………………………………17
3.3 工作原理…………………………………………………………………18
3.4 核桃剥壳机主体结构的设计原则…………………………………………19
3.4.1 传动部件的设计及确定…………………………………………………19
3.4.2 执行部件的设计及确定………………………………………………20
第四章 关键零部件设计与算…………………………………………………………21
4.1 设计前各项参数的确定……………………………………………………21
4.1.1 刮板的半径及转速初定………………………………………………21
4.1.2 刮板所需功率及厚度计算……………………………………………21
4.1.3 传动方案拟定………………………………………………………22
4.2 电动机的选择……………………………………………………………22
4.3 V带轮设计及参数计算…………………………………………………24
4.3.1 V带轮的参数计算……………………………………………………24
4.3.2 V带轮的设计…………………………………………………………26
4.4 主轴的设计及参数计算……………………………………………………27
4.5 轴承和键的选择……………………………………………………………30
4.5.1 轴承的选择……………………………………………………………30
4.5.2 键的选择………………………………………………………………31
4.6 半栅笼………………………………………………………………………31
第五章 核桃剥壳刮板的生物力学设计……………………………………………33
5.1 仿生学的介绍………………………………………………………………33
5.2 核桃剥壳机刮板的仿生设计………………………………………………33
5.2.1 非仿生刮板的设计及参数计算…………………………………………34
5.2.2 仿生刮板的设计及参数计算……………………………………………35
5.2.3 对两种刮板冲击力的分析及比较………………………………………37
第六章 部分零部件的装备方案………………………………………………………40
6.1 机架的装备方案……………………………………………………………40
6.2 机架与箱体间的装备方案…………………………………………………40
6.3 箱盖、底座间的装备方案…………………………………………………41
6.4 箱体与半栅笼间的装备方案………………………………………………42
6.5 传动和执行机构的装备方案………………………………………………43
6.6 核桃剥壳机的整体图……………………………………………………44
第七章 总结与展望…………………………………………………………………45
7.1 本文总结………………………………………………………………45
7.2 设计遇到问题…………………………………………………………45
参考文献……………………………………………………………………………………47
致谢……………………………………………………………………………………48
第一章 绪论
1.1课题提出的背景
我国的核桃栽培面积约130万hm2以上,主要种植区域在西南和西北。在国际市场上,核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有0. 24kg。核桃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。利用核桃或脱脂后的核桃饼粕的蛋白粉，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。以核桃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。核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工业的重要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可用作工业原料。核桃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。核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。
核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时，都需要对核桃进行预处理加工。核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。
核桃在加工或作为出口商品时，需要进行剥壳加工。核桃在制取油脂时，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，所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳。核桃剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使核桃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，同时还提高了核桃剥壳的效率。
核桃脱壳机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械。由于核桃本身的生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业，而只能在核桃荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着核桃种植业的不断发展，核桃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 研究课题的意义
为了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率高.质量好的剥壳方法，是发展的必然。我国核桃资源丰富，1993年全国产量达到21.3万吨，如何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。
坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂松果的仿佛，日本专利破除栗壳的方法，我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有益的探讨，但均未解决好核桃去壳取仁的问题。
在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工砸取，劳动生产率低，且菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。
1.3 国内研究现状
我国核桃脱壳机的研制自1965年原八机部下达核桃剥壳机的研制课题以来，已有几十种核桃剥壳机问世。只进行单一剥壳功能的核桃剥壳机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的核桃剥壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥壳、分离、清选和分级功能的较大型核桃剥壳机在一些大批量核桃加工的企业中应用较为普遍。国内现有的核桃剥壳机种类很多，如6BH一60型核桃剥壳机、6BH一20B型核桃剥壳机、6BH一20型核桃剥壳机等，其作业效率为人工作业效率的2O～60倍以上。锦州俏牌集团生产的TFHS1500型核桃除杂剥壳分选机组一次能实现核桃原料的剥壳、除皮、分选，是一种比较先进的核桃后期生产机械。伟民牌6BH一720型核桃剥壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥壳、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。6BK一22型核桃剥壳机是一种一次喂料就可完成核桃剥壳工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库。6BH一1800型核桃剥壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次剥壳。而随着我国核桃产业的进一步调整，核桃产量逐年增加，核桃的机械化剥壳程度将大幅提高，核桃剥壳机械将拥有广阔的发展前景。
核桃剥壳的原理很多，因此产生了很多种不同的核桃剥壳机械。核桃剥壳部件是核桃剥壳机的关键工作部件，剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中，核桃仁破碎率是社会最为关心的主要指标。
八十年代以前的核桃剥壳机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的核桃仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理，研制新式剥壳部件，便成为核桃剥壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳机。自1983年以来，在已有的核桃剥壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。
以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥壳部件
1、封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳部件
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