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碰撞式核桃破壳机的设计【优秀食品加工机械设备设计含8张CAD图纸】

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资源描述：

碰撞式核桃破壳机的设计

核桃破壳机的设计全套课程毕业设计

碰撞式核桃破壳机的设计【优秀食品加工机械设备设计含8张CAD图纸】

【带任务书+开题报告+答辩ppt】【20页@正文10200字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

上机壳1.dwg

中期检查表.doc

任务书.doc

大带轮.dwg

封面.doc

小带轮.dwg

开题报告.doc

机架.dwg

毕业论文综合成绩评定表.doc

滚筒.dwg

滚筒2.dwg

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答辩.ppt

答辩记录.doc

装配图.dwg

装配图1.dwg

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轴.dwg

任务书

课题名称碰撞式核桃破壳机的设计

课题内容

该装置由上机壳与下机壳， 以及传动部件组成。 上机壳下部设置和传动部件相连的脱辊， 脱棍与上机壳的外壁之间设置数根固连在上机壳两侧与脱辊平行的辐条筛，辐条筛与脱棍之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室， 辐条筛的下部和脱辊之间形成脱壳室的咽喉， 进入脱壳室的核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击碎核桃壳，为碰撞的核桃在咽喉处被搓擦挤压破碎。

拟定工作进度（以周为单位）

第1周—第2周    通过查找文献资料，了解核桃破壳的国内外现状。

第2周—第5周    设计碰撞式核桃的总体方案。

第6周—第9周    碰撞式核桃的结构进行具体设计。

第10周—第12周  撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。

第13周—第14周  整理资料准备答辩。

主要参考文献

[1] 史建新,高大中,王学农等.6HP-150型核桃破壳机[J].粮油加工与食品机械,2000,(1):28-29.

[2] 李忠新,杨军,杨莉玲等.核桃破壳取仁工艺及关键设备[J].农机化研究,2008,(12):27-29,89.

[3] 李忠新,杨军,杨莉玲等.一种核桃破壳取仁设备的研究[J].中国农机化,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028.

[4] 董诗韩,史建新.多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验[J].新农业大学学报,2011,34(1):62-65.

[5] 何义川,史建新.核桃壳力学特性分析与试验[J].新农业大学学报,2009,32(6):70-75.

[6] 史建新,辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨[J].新农机化,2001,(6):29-32.

[7] 梁莉,郭玉明,廉晓华等.微波核桃破壳力学性质试验与分析[C].//第六届博士生学术年会论文集.2008:448-452.

[8] 梁莉,郭玉明,张鹏等.微波核桃破壳及对壳体材料拉伸力学性质的影响研究[C].//纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE2009)论文集.2009:1-2.

碰撞式核桃破壳机的设计

摘要

我国是核桃种植大国，尤其是新地区核桃产量居全国前列，但核桃加工技术相对落后，没有先进的核桃破壳机械。针对核桃的加工和核桃破壳取仁的工艺方法，设计了碰撞式核桃破壳机，对其结构及其原理作了介绍。该装置采用滚筒和辐条筛使核桃碰撞和挤压达到破壳的目的。通过对核桃破壳实验研究和主要影响因素分析表明此设计设计合理可以实现壳仁的分离。

关键词：核桃破壳; 取仁


引言

无论在国际还是国内市场上核桃都是很受欢迎的一种干果，但我国核桃产量却远落后于国际上其他国家。在我国核桃种植主要集中在西北、西南地区，在种植业发达的新地区核桃年产量已达12万吨。[1]

随着核桃种植面积的扩大，产量的增加，与核桃相关的加工开始发展，如核桃的破壳、清洗、分级等 等，大量生产加工不能依靠人力，必须有相应的机械换设备和自动生产线，因此这些加工设备的研究成为当务之急。

针对当前核桃加工存在的问题和市场需求设计了核桃破壳机械代替人力脱壳。

目录

摘要1

引言2

1核桃破壳技术现状3

2核桃破壳机总体结构4

3核桃破壳机的设计5

3.1电动机的选择5

3.2电动机的转速5

4带及带轮的设计5

4.1 确定计算功率6

4.2 选择V带的型号6

4.3确定带轮的基准直径6

4.4 确定传动中心距a和带长L6

4.5 验算主动轮上的包角6

4.6 确定V带的根数7

4.7 确定带的初拉力7

4.8求V带传动作用在轴上的压力7

5 V 带带轮的设计7

5.1带轮的材料选择7

5.2结构设计7

5.3 从动带轮的设计8

6传动轴的设计9

6.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度9

6.2 初步选择输出轴系10

6.3确定输出轴上的圆角半径值10

6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度10

6.4.1 作轴的简图10

6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小10

6.4.3滚筒上的合力11

6.4.4轴上水平面内所受支反力11

6.4.5轴在垂直面内所受的支反力11

6.4.6 作弯矩图11

6.4.7作扭矩图13

6.5 校核轴的强度13

7 滚筒的设计13

8圆盘的设计14

9入料口及破壳机上盖的设计14

10机架的设计15

小 结17

致 谢18

参考文献19

1核桃破壳技术现状

国外早在 20 世纪 60 年代初,就着手研制坚果破壳机具,至 80 年代初,美国、 意大利、法国等已相继推出了各种坚果破壳机,如夏威夷果破壳机、杏仁破壳机 等。经过数十年的发展,坚果破壳机具已日趋成熟,目前,正朝着机电一体化方向 发展。 我国在传统脱壳设备的基础上,尽管正在积极研制和开发各种类型脱壳机械, 但其发展相当缓慢,同时成熟的机型及进行批量生产的不多,远远落后于农产品 深加工的需求。

参考文献

[1]史建新,高大中,王学农.6HP-150型核桃破壳机[J].粮油加工与食品机械,2000,(1):28-29.

[2]李忠新,杨军,杨莉玲.核桃破壳取仁工艺及关键设备[J].农机化研究,2008,(12):27-29,89.

[3]李忠新,杨军,杨莉玲.一种核桃破壳取仁设备的研究[J].中国农机化,2011,(3):104-106.

[4]董诗韩,史建新.多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验[J].新农业大学学报,2011,34(1):62-65.

[5]何义川,史建新.核桃壳力学特性分析与试验[J].新农业大学学报,2009,32(6):70-75.

[6]史建新,辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨[J].新农机化,2001,(6):29-32.

[7]梁莉,郭玉明,廉晓华.微波核桃破壳力学性质试验与分析[C].第六届博士生学术年会论文集.2008:448-452.

[8]梁莉,郭玉明,张鹏.微波核桃破壳及对壳体材料拉伸力学性质的影响研究[C].纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE2009)论文集.2009:1-2.



内容简介：
塔里木大学 毕业论文（设计）中期检查记录表 年 月 日 学生姓名 班级 课题名称 课题完成进度（学生自述） 存在的问题及整改措施（学生自述） nts指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等） 指导教师签名 年 月 日 学院意见 负责人签名 年 月 日 nts nts 塔里木大学 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 机械 12-2 学生姓名 付志凯 学号 8011208218 课题名称 碰撞式核桃破壳机的设计 起止时间 2012年 12月 1 日 2012 年 5 月 29 日（共 14周） 指导教师 张宏 职称 副教授 课题内容 该装置由上机壳与下机壳， 以及传动部件组成。 上机壳下部设置和传动部件相连的脱辊， 脱棍与上机壳的外壁之间设置数根固连在上机壳两侧与脱辊平行的辐条筛 ， 辐条筛与脱棍之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室 ， 辐条筛的下部和脱辊之间形成脱壳 室的咽喉， 进入脱壳室的 核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击碎核桃壳， 为碰撞的核桃在咽喉处被搓擦挤压破碎。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解核桃破壳的国内外现状。 第 2 周 第 5 周 设计 碰撞式 核桃的总体方案。 第 6 周 第 9 周 碰撞式 核桃的结构进行具体设计。 第 10周 第 12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 nts 主要参考文献 1 史建新 ,高大中 ,王学农等 .6HP-150 型核桃破壳机 J.粮油加工与食品 机械 ,2000,(1):28-29. 2 李忠新 ,杨军 ,杨莉玲等 .核桃破壳取仁工艺及关键设备 J.农机化研究 ,2008,(12):27-29,89. 3 李忠新 , 杨军 , 杨 莉 玲 等 . 一 种 核 桃 破 壳 取 仁 设 备 的 研 究 J. 中国农机化 ,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028. 4 董诗韩 ,史建新 .多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验 J.新疆农业大学学报 ,2011,34(1):62-65. 5 何义川 ,史建新 .核桃壳力学特性分析与试验 J.新疆农业大学学报 ,2009,32(6):70-75. 6 史建新 ,辛动军 .国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨 J.新疆农机化 ,2001,(6):29-32. 7 梁莉 ,郭玉明 ,廉晓华等 .微波核桃破壳力学性质试验与分析 C./第六届博士生学术年会论文集 .2008:448-452. 8 梁莉 ,郭玉明 ,张鹏等 .微波核桃破壳及对壳体材料拉伸力学性质的影响研究 C./纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会 2009 年学术 年会 (CSAE2009)论文集 .2009:1-2. 任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日 注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。 nts 12届毕业设计 碰撞式核桃破壳机 设计说明书 学生姓名 付志凯 学 号 8011208218 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12-2 指导教师 张宏 日 期 2012.6 塔里木大学教务处制 nts 前 言 无 论在国际还是国内市场上核桃都是很受欢迎的一种干果，但我国核桃产量却远落后于国际上其他国家。在我国核桃种植主要集中在西北、西南地区，在种植业发达的新疆地区核桃年产量已达12 万吨。 随着核桃种植面积的扩大，产量的增加，与核桃相关的加工开始发展，如核桃的破壳、清洗、分级等 等，大量生产加工不能依靠人力，必须有相应的机械换设备和自动生产线，因此这些加工设备的研究成为当务之急。 生产机械化是农业现代化的重要组成部分 ,是农业经济持续快速发展的重要保证 ,近年来 ,坚果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 ,虽然目前坚果破壳机械化水平较高 ,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。在一些地区 ,特殊用途的坚果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。早在 20 世纪 60 年代初 ,就着手研制坚果破壳机具 ,至 80 年代初 ,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果破壳机 。 进入 21 世纪 ,我国坚果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 ,也对坚果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 ,而且构筑了适合坚果生产机械化发 展的新舞台 ,为坚果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。在一些地区推进坚果生产机械化的过程中 ,相继出台了鼓励和扶持农民购买坚果机械、开展坚果机械作业服务的优惠政策和措施 ,调动了农民购买坚果机械的积极性 ,形成了新的市场需求。随着坚果种植业的不断发展 ,国内外对坚果深加工产品的需求不断增大 ,提高坚果破壳机械化作业水平成为必然。坚果破壳机在提高劳动生产率 ,减轻劳动强度方面起到了积极的作用 ,促进了坚果加工业的科技进步 ,为坚果破壳机械的发展提供了空间。 该装置由上机壳与下机壳，以及传动部件组成 上机壳下部设置和传动部件相连的脱辊，脱棍与上机壳的外辟之间设置数根固连在上机壳两侧与脱辊平行的辐条筛，相邻辐条筛的间距为 18-20mm，辐条筛与脱棍之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室，辐条筛的下部和脱辊之间形成脱壳室的咽喉，进入脱壳室的核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击碎核桃壳。 nts 目 录 1 核桃破壳技术现状 错误 !未定义书签。 2 核桃破壳机总体结构 错误 !未定义书签。 3 核桃破壳机的设计 错误 !未定义书签。 3.1 电动机的选择 错误 !未定义书签。 3.2 电动机的转速 错误 !未定义书签。 4 带及带轮的设计 错误 !未定义书签。 4.1 确定计算功率 错误 !未定义书签。 4.2 选择 V 带的型号 错误 !未定义书签。 4.3 确定带轮的基准直径 错误 !未定义书签。 4.4 确定传动中心距 a 和带长 L 错误 !未定义书签。 4.5 验算主动轮上的包角 错误 !未定义书签。 4.6 确定 V 带的根数 错误 !未定义书签。 4.7 确定带的初拉力 错误 !未定义书签。 4.8 求 V 带传动作用在轴上的压力 错误 !未定义书签。 5 V 带带轮的设计 错误 !未定义书签。 5.1 带轮的材料选择 错误 !未定义书签。 5.2 结构设计 错误 !未定义书签。 5.3 从动带轮的设计 错误 !未定义书签。 6 传动轴的设计 错误 !未定义书签。 6.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 错误 !未定义书签。 6.2 初步选择输出轴系 错误 !未定义书签。 6.3 确定输出轴上的圆角半径 r 值 错误 !未定义书签。 6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度 错误 !未定义书签。 6.4.1 作轴的简图 错误 !未定义书签。 6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小 错误 !未定义书签。 6.4.3 滚筒上的合力 错误 !未定义书签。 6.4.4 轴上水平面内所受支反力 错误 !未定义书签。 6.4.5 轴在垂直面内所受的支反力 错误 !未定义书签。 6.4.6 作弯矩图 错误 !未定义书签。 6.4.7 作扭矩图 错误 !未定义书签。 6.5 校核轴的强度 错误 !未定义书签。 7 滚筒的设计 错误 !未定义书签。 8 圆盘的设计 错误 !未定义书签。 9 入料口及破壳机上盖的设计 错误 !未定义书签。 10 机架的设计 错误 !未定义书签。 11 小结 错误 !未定义书签。 12 致 谢 错误 !未定义书签。 13 参考文献 错误 !未定义书签。 nts 碰撞式核桃破壳机的设计 付志凯 （ 塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300） 摘要 ：我国是核桃种植大国，尤其是新疆地区核桃产量居全国前列，但核桃加工技术相对落后，没有先进的核桃破壳机械。针对核桃的加工和核桃破壳取仁的工艺方法，设计了碰撞式核桃破壳机，对其结构及其原理作了介绍。该装置采用滚筒和辐条筛使核桃碰撞和挤压达到破壳的目的。通过对核桃破壳实验研究和主要影响因素分析 表明 此设计 设计合理 可以实现 壳仁的分离。 关键词 ：核桃破壳 ; 取仁 1 引言 无论在国际还是国内市场上核桃都是很受欢迎的一种干果， 但我国核桃产量却远落后于国际上其他国家。在我国核桃种植主要集中在西北、西南地区，在种植业发达的新疆地区核桃年产量已达 12 万吨。 1 随着核桃种植面积的扩大，产量的增加，与核桃相关的加工开始发展，如核桃的破壳、清洗、分级等 等，大量生产加工不能依靠人力，必须有相应的机械换设备和自动生产线，因此这些加工设备的研究成为当务之急。 针对当前核桃加工存在的问题和市场需求设计了核桃破壳机械代替人力脱壳。 2 核桃破壳取仁方法及核桃破壳装置 2.1 核桃破壳取仁方法 有离心碰撞式破壳法、化学腐蚀法、真空破壳取仁法、超声波 破壳法和定间隙挤压破壳法。离心碰撞方法碎仁太多 ,所以应用很少 ;化学腐蚀方法由于在实际操作中不好控制 ,仁易 受到腐蚀 ,处理不好还会造成对环境的污染 ;真空破壳和超声波破壳方法设备昂贵 ,破壳成本高 ,且破壳效果不够理想 ;定间隙挤压破壳方法值得探索 2。 核桃破壳取仁装置有很多种，常见的有机械打击破壳、 圆盘剥壳装置、齿辊剥壳装置、离心剥壳装置、锤击式剥壳装置、轧辊式剥壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置以及平板挤压式破壳装置 等 。 3 3 碰撞式核桃破壳机的介绍 通过对核桃 破壳 的实验分析，采用碰撞挤压破壳的方法。通过滚筒的抛送，核桃与辐条筛碰撞，进而在滚筒与辐条筛的挤压下破壳。其整体结构图如下： nts 1.机架 2.、 9.螺母 3、 10.垫圈 4、 11.螺栓 5.电机 6.键 7.主动带轮 8.V 带 12.滚筒 13.辐条筛 14.上机壳 图 1 碰撞式核桃破壳机整体结构图 3.1 破壳机的工作原理 该装置由上机壳与下机壳，以及传动部件组成。上机壳下部设置和传动部件相连的 滚筒 ， 滚筒 与上机壳的外壁之间设置数根固连在上机壳两侧与 滚筒 平行的辐条筛，辐 条筛与 滚筒 之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室，辐条筛的下部和 滚筒 之间形成脱壳室的咽喉，进入脱壳室的核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击 并挤压 碎核桃壳。 3.2 破壳机的主要结构 辐条筛 部分 ： 辐条筛起碰撞挤压作用，它是由一定数量的圆钢焊接在上机壳两侧钢板上， 与滚筒平行安装， 每两根圆钢之间的缝隙可以将核桃卡住，然后快速旋转的滚筒将被卡住的撞破的核桃挤碎。 滚筒的设计 ： 滚筒部分主要是由滚筒、凸筋、圆板焊接而成。核桃在滚筒和凸筋之间被抛出，使其撞在辐条筛上，落到脱壳室咽喉处，由滚筒与辐条筛挤压破碎，破碎的核桃掉入下部 出口。 滚筒是核桃破壳机的主要部件之一，它直接关系到核桃破壳机正常工作时整体的破壳效果情况。它的功能是采用滚筒上的凸筋，均匀快速的转动情况下，将进入的核桃抛出，被抛出的核桃与辐条筛撞击破裂，当其进入脱壳室咽喉出被凸筋与辐条筛挤压破壳。凸筋是数条钢筋焊接在滚筒上的，圆筒用的是钢管，圆通两端通过圆钢板使滚筒与轴通过焊接方式连接在一起，核桃破壳机的主要功能是碰撞挤压破壳，而滚筒在工作中起到了重要作用，因此，滚筒是破壳机的设计的主要部件。 入料口及破壳机上盖的设计 ： 入料口与核桃破壳机的上盖部分相连，它是利用薄钢板 制成，入料 部位 与滚筒的凸筋部位相切，将从入料口进入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋抛出进行撞击。 入料口是将核桃填入核桃破壳机机体内的一个重要部分，它是核桃破壳机上的一个部件，它的作用在于通过入料口可以将核桃顺利的填入机体内，而且不会将核桃从入料口飞溅出来，造成人员伤害等事故发生，而且在填入的过程中或是填入后的工作过程中，破壳机机能安全的工作，因此，核桃破壳机的入料口的设计，即关系到核桃破壳机的工作质量及安全。 在设计核桃破壳机入料口时应当考虑到设计不当可能发生的危害，需要精心的设计其结构。因为在将核桃添入破 壳机时，电动机在高速的旋转，连同它的主轴一起旋转，这种填料方式对主轴、对机体都有很大的副作用，有可能瞬时加大主轴的承担负载，即同时加大主轴的弯曲应力、扭转应力等，如果入料口的填料方式不利于主轴的工作，就会加大了滚筒上的凸筋的磨损和老化等。如果入料口的设计不当，会造成主轴的瞬时被卡死，电动机闷车等现象发生，这些现象对电动机和核桃破壳机的主轴有及大的破坏性。核桃破壳机的入料口与破壳机的上盖相连接为一体，即入料口安装在核桃破壳机的上盖上，两者均采用 2mm 的薄铁板制成，焊接连接，核桃破壳机的上盖成方形。 核桃破壳机 的上盖的两端部位、入料口的两侧及中间部位，均采用铁条加固，其连接的方式采用焊接，这样可以提高核桃破壳机的上盖的刚度，不宜变形，同样也有支撑作用。破壳机的上盖整体焊接两个角铁上，目的是便于与破壳机的下半部分安装，将破壳机上盖的缘地脚与角铁焊接相连，起加固作用的铁条同样焊接在两个角铁上，以加坚固。在核桃破壳机上盖的两端设有两个半圆形状的铁板，其采用的材料是一样的，目的一是保障工作人员的安全，因为在破壳机正常工作时，它的主轴高速旋转，如果没有两打的铁板挡住，有可能工作人员不甚将手或衣服绞进破壳机中，造成人员伤亡等 事故发生。二是阻挡破壳后的核桃飞溅，nts 核桃被破壳机破壳后，由于主轴的高速旋转击打破壳下的核桃四处飞溅，致使核桃不能很好的收集起来，如果核桃破壳机上盖的两端没有着两快铁板的拦挡，同时飞溅的核桃碎壳也给工作人员带来危险，因此核桃破壳机上盖两端的挡板设计是必要的，也是必须的。而且，根据它的结构设计，挡板在核桃破壳机安装中是纵向布置的，两个挡板都应该骑压轴承座，即挡板的设计即要考虑到它与破壳机上盖的连接又要考虑到它与轴承座的配合，而且，两端开口，它与轴承相交处的形状根据轴承来确定 机架的设计 ： 机架是核桃破壳机的主要支撑部件，机架的坚固是核桃破壳机的工作稳定、运转平稳的基础，它是承担所有来自轴及电动机、滚筒的冲击和应力，因此机架无论是从结构上还是从材料上，都应该采用坚固的稳定的材料和样式制成。 在机架上有两段横梁，要求它的工作强度大，承载能力强，受冲击载荷、弯矩、扭矩不会变形，因此这两端横梁选为角铁，这样的材料来支撑核桃破壳机的主要载荷部分。核桃破壳机的机架上安装有一出口，目的是当破壳机将核桃破壳后，核桃从脱壳室中漏出，落到出出口上，核桃顺着斜板下滑，从而滑出机体之外，达到将核桃破壳的完成，而随时地 将核桃排出机体之外，它的材料也同样是选用铁板制成。 传动部分： 传动部分采用带传动。 带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点。 4 破壳机的结构因素 4.1 滚筒转速的选用 破壳机滚筒转速与抛送效果和碰撞效果有一定关系，但速度过大也会是震动过大，造成机械不稳定，选用 400600r/min 较为合适。 选择如下电机： 表 4-1 Y90L-2 主要参数如下表 型 号 额定功率 KW 转速r/min 电流 /A 效率（ %） 功率因数 额定电流 额定转矩 最大转矩 Y90L-4 1.5 1400 3.65 79 0.79 6.5 2.2 2.2 4.2 带轮及传送带的设计 表 4-2 传动部分 主要参数如下表 带型 传动比 主动轮直径 从动轮直径 带长 主动轮包角 V 带根数 带初压力 从动轮转速 Z 型带 3.15 71 224 1250 159.5 3 73.5 sm55.10 4.3 主轴校核 表 4-3 主轴 受力 主要参数如下表 电机输出扭矩mmN 滚筒上的力 N 水平面内轴承支反力)(1 NFH 水平面内轴承支反力)(2 NFH 垂直面内支反力)(1 NFV 垂直面内支反力 )(2 NFV31345.73 06.597 tr FF 53.298 31.9 345.23 251.83 nts 表 3-2 主轴弯矩 主要参数如下表 水平弯矩（ mmN ） 水平弯矩（ mmN ） 垂直弯矩（ mmN ） 垂直弯矩（ mmN ） 合成弯矩（ mmN ） 扭矩图 48.124188CHM0 DHBH MM 0 CVBV MM 30.1437881 CvM24.2268432 CvM35.1899941 CM9.2586122 CM CB TT31345.73 0DT 进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面 c 的强度）。由经验公式及上面计算出的数值可得出。 公式 ： acaca MPW TMWM 22 )( （ 4-1） 式中 ： W 轴的抗弯抛面模量， 3mm 轴的许用应力，aMP。 按轴实际所受弯曲应力的循环特性，在 b1、 b0、 b1中选取其相应的数值，从机械设计基础可以查出。 acaca MPWM 51.40401.0 88.25929531 按机械设计 手册 书中查得，对于 600BaMP的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力 acaa MPMP 51.4055 。 其他截面虽然引起的应力集中削弱疲劳强度，但由于最小直径按扭转强度较为宽裕确定的，所以无需校核 。 4.2 滚筒与辐条筛的硬度 滚筒和辐条筛与核桃挤压部分的硬度对破壳有影响， 若硬度太低 ,滚筒及辐条筛 容易磨损 和产生变形 ,使用寿命 缩 短 。 若硬度太大 ,则弹性差 ,对核桃挤压力大容易伤核桃仁 ,同时变形小 ,影响破壳。 5试验结果证明 ,采用 HRC 硬度为 4050 的 45 钢较合适。 4. 3 喂料速度对破壳效果的影响 在 入料 口 两板 有 间隙 每次可以使一排核桃同时掉落进去 ,喂料速度越高 ,单位时间通过的核桃量越多 ,生产率越高。但当喂料速度远大于生产率时 ,核桃破碎率增加 ,而破壳质量则严重下降。因此 ,喂料速度应控制在一定范围内。 5 结论 核桃破壳机主要靠碰撞和挤压使核桃破壳，其影响因素主要有转速、咽喉间隙、材料硬度、喂料速度等。 增加破壳效率可适当提高转速，增大喂料量，增长滚筒长度。 nts 参考文献 1 李忠 新 , 杨军 , 杨 莉 玲等 . 核 桃破 壳 取仁 工 艺及 关 键设 备 J. 农机 化 研究 ,2008,(12):27-29,89. 2 史建新 , 辛动军 . 国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨 J. 新疆农机化 ,2001,(6):29-32. 3 李忠 新 , 杨军 , 杨 莉 玲等 . 核 桃破 壳 取仁 工 艺及 关 键设 备 J. 农机 化 研究 ,2008,(12):27-29,89. 4 董诗韩 , 史建新 . 多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验 J. 新疆农业大学学报 ,2011,34(1):62-65. nts 塔里木大学 毕业论文（设计）开题报告 课题名称 碰撞式核桃破壳机 学生姓名 付志凯 学 号 8011208218 所属 学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械 12-2 指导教师 张宏 起止时间 2012-3 2012-6 机械电气化工程学院教务办 制 nts填 表 说 明 一、学生撰写开题报告应包 含的内容： 1、本课题来源及研究的目的和意义； 2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析； 3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析； 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路； 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法； 6、完成本课题的工作方案及进度计划； 7、主要参考文献（不少于 7 篇）。 二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。 三、 开题报告要求手写体， 字数在 3000 字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加 A4纸张。 四、 每个毕业论文（设计）课题 须提交开题 报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。 nts碰撞式核桃破壳机 1、 课题来源及研究的目的和意义 无论在国际还是国内市场上核桃都是很受欢迎的一种干果，但我国核桃产量却远落后于国际上其他国家。在我国核桃种植主要集中在西北、西南地区，在种植业发达的新疆地区核桃年产量已达12 万吨。 随着核桃种植面积的扩大，产量的增加，与核桃相关的加工开始发展，如核桃的破壳、清洗、分级等 等，大量生产加工不能依靠人 力，必须有相应的机械换设备和自动生产线，因此这些加工设备的研究成为当务之急。 该装置由上机壳与下机壳，以及传动部件组成上机壳下部设置和传动部件相连的脱辊，脱棍与上机壳的外辟之间设置数根固连在上机壳两侧与脱辊平行的辐条筛，相邻辐条筛的间距为18-20mm，辐条筛与脱棍之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室，辐条筛的下部和脱辊之间形成脱壳室的咽喉，进入脱壳室的核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击碎核桃壳 。 2、国内（外）研究现状及分析 国外 方面 生产机械化是农业现代化的重要组成部分 ,是农业经济持续快速发展的重要保证 ,近年 来 ,坚果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 ,虽然目前坚果破壳机械化水平较高 ,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。在一些地区 ,特殊用途的坚果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。 早在 20 世纪 60 年代初 ,就着手研制坚果破壳机具 ,至 80 年代初 ,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果破壳机 ,如夏威夷果破壳机、杏仁破壳机 、澳洲破壳机 。 其中澳洲破壳机 破壳机运用了固定变形速率原理，确保了破坏的均匀性、持续性并 最终得到一个较完整的核仁。试验表明平均 75%的核仁是完整的或两半的。 经过数十年的发展 ,坚果破壳机具已日趋成熟 ,目前 ,正朝着机电一体化方向发展。 国内方面 进入 21 世纪 ,我国坚果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 ,也对坚果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 ,而且构筑了适合坚果生产机械化发展的新舞台 ,为坚果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1。在一些地区推进坚果生产机械化的过程中 ,相继出台了鼓励和扶持农民购买坚果机械、开展坚果机械作业服 务的优惠政策和措施 ,调动了农民购买坚果机械的积极性 ,形成了新的市场需求。随着坚果种植业的不断发展 ,国内外对坚果深加工产品的需求不断增大 ,提高坚果破壳机械化作业水平成为必然。坚果破壳机在提高劳动生产率 ,减轻劳动强度方面起到了积极的作用 ,促进了坚果加工业的科技进步 ,为坚果破壳机械的发展提供了空间。综上所述，在坚果的破壳设备中，更多的为机械挤压设备，与传统手工法相比 ,机械法省工、省力、高效、环保，但这种设备仍存在着破壳率低、碎仁率高、机械适性差等缺点。而对于坚果破壳设备及破壳技术的研究，均基于坚果的机理研究。我认 为在坚果破壳技术与破壳机理的研究中，尚存在着 很多 的问题 需要解决 。 这些 年来 ,国内有些加工企业和科研院所已逐步研制开发出一些坚果类破壳加工设备 ,但多数破壳机具一次性破壳率偏低 ,碎仁率偏高 ,致使生产效率低 ,加工损失大。 3、 任务要求及实现预期目标的可行性分析 3.1 任务要求 该装置由上机壳与下机壳，以及传动部件组成上机壳下部设置和传动部件相连的脱辊，脱棍与上机壳的外辟之间设置数根固连在上机壳两侧与脱辊平行的辐条筛，相邻辐条筛的间距为18-20mm，辐条筛与脱棍之间形成上大下小漏斗形状的脱壳室，辐条筛的下部和脱辊之间形成脱壳室的咽喉，进入脱壳室的核桃在凸筋的抛送下与辐条筛碰撞击碎核桃壳，为碰撞的核桃在咽喉处被搓擦挤压破碎脱出的核桃仁。 3.2、 实现预期目标的可行性分析 破壳是带壳的物料在深加工之前必须进行的一道工序 ,坚果破壳在农产品加工中相当重要但难度很大 , 主要是借助一对挤压力 引起的，挤压力只能使核桃壳破碎。核桃破壳挤压力的大小取决于破壳板间隙、硬度和摩擦系数，增加破壳板花纹是提高脱壳能力又不增加破碎率的有效方法。破壳nts效果与破壳机结构和物料有关。机械的结构因素有进入角、摩擦角、电机转速、破壳板间隙、破壳板硬度、破壳板上网格形状和大小等。物料因素有品种、含水率、粒型大小、饱满程度、均匀度、表面粗糙度、壳的厚薄和内隔膜面积等。除此之外，还和喂料速度有关。提高生产率可通过增加料斗容量和破壳板面积获得。 由于核桃存在品种繁杂、形状不规则、尺寸差异大、各品种平均壳厚各不相同以及壳仁密度相差不 大等特性，使得破壳后的核桃壳仁分离特性差异较大。 4、重点研究的、关键的问题及解决的思路 1）破壳理论的研究与实践的联系不够紧密。由 于 实际中的核桃尺寸大小不一、球度不同，壳的厚度也不一样，建模比较困难。为了使所建立起来的模型能应用到实际中去，还需对破壳原理进行深入分析。 2）对破壳取仁质量的影响的研究还不够深入。由于核桃品种、形状、尺寸、壳的厚度等方面的差异，不同品种的核桃大小不一致，甚至同一品种的核桃，大小也不一致，从理论上讲，进入固定间隙破壳装置的核桃，都能很好的破壳，不存在进入方向问题，但对于近 似呈椭球形的核桃来说，当其长轴方向与挤压辊轴线平行或呈较小角度时，核桃可随挤压辊一起转动，核桃破壳完全，取仁容易，有必要对核桃导向进行研究。 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 1、 课题指导老师提供的原始资料及设计相关知识指导。学校图书馆有相关论文研究所需的书籍、期刊等参考文献 。 借助学校图书馆、互联网查阅相关资料和视频。对资料及设计过程中不懂得、疑难的地方向同学和指导老师请教 。 对相关设计资料及数据进行系统的整理和完善，完成设计。 2、本课题的研究需要大量的时间和资金的支持，其次要做很多的试验和分析过 程。首先需要大量 的核桃做实验材料，而 因为新疆是核桃生产大省，因此无论是资金还是数量都能满足实验要求。碰撞 式核桃破壳机 某些部件， 以及其他一些材料自己都可以加工或在市场上买到，可以满足本课题的实验要求。核桃也可以在市场上买到。对于仿真分析需要的软件，可以去图书馆借，或找同学老师看时又有这些软件，也可以从网上下载。 6、完成本课题的工作方案及进度计划 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解核桃破壳的国内外现状。 第 3 周 第 5 周 设计碰撞式核桃的总体方案。 第 6 周 第 9 周 碰撞式核桃的结构进行具体 设计。 第 10 周 第 12 周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 7、主要参考文献 参考文献： 1 史建新 ,高大中 ,王学农等 .6HP-150 型核桃破壳机 J.粮油加工与食品机械 ,2000,(1):28-29. 2 李忠新 ,杨军 ,杨莉玲等 .核桃破壳取仁工艺及关键设备 J.农机化研究 ,2008,(12):27-29,89. 3 李忠新 , 杨军 , 杨莉玲等 . 一种核桃破壳取仁设备的研究 J. 中国农机化 ,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028. 4 董 诗 韩 , 史建新 . 多 辊 挤 压 式 核 桃 破 壳 机 的 设 计 与 试 验 J. 新 疆 农 业 大 学 学报 ,2011,34(1):62-65. 5 何义川 ,史建新 .核桃壳力学特性分析与试验 J.新疆农业大学学报 ,2009,32(6):70-75. 6 史建新 ,辛动军 .国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨 J.新疆农机化 ,2001,(6):29-32. 7 梁莉 ,郭玉明 ,廉晓华等 .微波核桃破壳力学性质试验与分析 C./第六届博士生学术年会 论文集 .2008:448-452. 8 梁莉 ,郭玉明 ,张鹏等 .微波核桃破壳及对壳体材料拉伸力学性质的影响研究 C./纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会 2009 年学术年会 (CSAE2009)论文集 .2009:1-2. 学生签名 nts 年 月 日 指导教师审阅意见 指导教师签名 年 月 日 nts nts 塔里木大学 毕业论文（设计） 综合成绩评定 表 学生姓名 付志凯 班级 机械 12-2 论文（设计）题目 碰撞式核桃破壳机 评定项目 指导教师评分 （ 20%） 评阅教师评分 （ 20%） 答辩小组评分 （ 60%） 原始得分 （百分制） 按评分比例 折合得分 总分 等级 评定 根据指导教师、评阅教师、答辩专家组评审意见，经综合评定，该生毕业论文（设计）的等级为： 学院答辩委员会负责人（ 签字 ） ： 年 月 日 nts1 碰撞式核桃破壳机的设计 摘要 我国是核桃种植大国，尤其是新疆地区核桃产量居全国前列，但核桃加工技术相对落后，没有先进的核桃破壳机械。针对核桃的加工和核桃破壳取仁的工艺方法，设计了碰撞式核桃破壳机，对其结构及其原理作了介绍。该装置采用滚筒和辐条筛使核桃碰撞和挤压达到破壳的目的。通过对核桃破壳实验研究和主要影响因素分析表明此设计设计合理可以实现壳仁的分离。 关键词 ：核桃破壳 ; 取仁 nts2 引言 无论在国际还是国内市场上核桃都是很受欢迎的一种干果，但我国核桃产量却远落后于国际上其他国家。在我国核桃种植主要集中在西北 、西南地区，在种植业发达的新疆地区核桃年产量已达12 万吨。 1 随着核桃种植面积的扩大，产量的增加，与核桃相关的加工开始发展，如核桃的破壳、清洗、分级等 等，大量生产加工不能依靠人力，必须有相应的机械换设备和自动生产线，因此这些加工设备的研究成为当务之急。 针对当前核桃加工存在的问题和市场需求设计了核桃破壳机械代替人力脱壳。 nts3 目录 摘要 .1 引言 .2 1 核桃破壳技术现状 .4 2 核桃破壳机总体结构 .5 3 核桃破壳机的设计 .6 3.1 电动机的选 择 .6 3.2 电动机的转速 .6 4 带及带轮的设计 .6 4.1 确定计算功率 .7 4.2 选择 V 带的型号 .7 4.3 确定带轮的基准直径 .7 4.4 确定传动中心距 a 和带长 L.7 4.5 验算主动轮上的包角 .7 4.6 确定 V 带的根数 .8 4.7 确定带的初拉力 .8 4.8 求 V 带传动作用在轴上的压力 .8 5 V 带带轮的设计 .8 5.1 带轮的材料选择 .8 5.2 结构设计 .8 5.3 从动带轮的设计 .9 6 传动轴的设计 . 10 6.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 10 6.2 初步选择输出轴系 . 11 6.3 确定输出轴上的圆角半径 r 值 . 11 6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度 . 11 6.4.1 作轴的简图 . 11 6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小 . 11 6.4.3 滚筒上的合力 . 12 6.4.4 轴上水平面内所受支反力 . 12 6.4.5 轴在垂直面内所受的支反力 . 12 6.4.6 作弯矩图 . 12 6.4.7 作扭矩图 . 14 6.5 校核轴的强度 . 14 7 滚筒的设计 . 14 8 圆盘的设计 . 15 9 入料口及破壳机上盖的设计 . 15 10 机架的设计 . 16 小 结 . 18 致 谢 . 19 参考文献 . 20 nts4 1 核桃破壳技术现状 国外早在 20 世纪 60 年代初 ,就着手研制坚果破壳机具 ,至 80 年代初 ,美国、 意大利、法国等已相继推出了各种坚果破壳机 ,如夏威夷果破壳机、杏仁破壳机 等。经过数 十年的发展 ,坚果破壳机具已日趋成熟 ,目前 ,正朝着机电一体化方向 发展。 我国在传统脱壳设备的基础上 ,尽管正在积极研制和开发各种类型脱壳机械 , 但其发展相当缓慢 ,同时成熟的机型及进行批量生产的不多 ,远远落后于农产品 深加工的需求。 目前开发出的绝大部分设备都是采用机械方式来脱壳。 常见的机械脱壳方法如下 : (1)撞击法脱壳 :撞击法脱壳是物料籽粒高速运动时突然受阻而受到冲击力 , 使外壳破碎而实现脱壳。 物料由高速回转甩料盘使籽粒产生一个较大的离心力撞击壁面 ,只要撞击力足够大 ,籽粒外壳就会产生较大的变形 ,进而形 成裂缝。当籽粒离开壁面时 ,由于外壳和粒仁具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度 ,籽 仁受到的弹性力较小 ,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 较大且外壳较脆的籽粒。 (2)碾搓法脱壳 :物料籽粒在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作 用 ,使籽料的外壳被撕裂而实现脱壳。 籽粒经进料口进入定磨片和动磨的间隙中 , 动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动 ,也使籽粒与定磨间产生方向相反的 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 ,并与籽仁脱离 ,达到脱壳的目的。 (3)剪切法脱壳 :籽粒在固定刀架和转鼓之间受到相对运动刀板的剪切力作 用 ,外壳被切裂并破开 ,实现外壳与籽仁的分离。刀板转鼓和刀板座为主要工作部 件 ,在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板 ,刀板座呈凹形且带有调节机构 ,可根据籽 粒坚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。 (4)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 ,调整到适当间隙 ,使籽粒通过间隙时受到辊的挤压而破壳。在破壳的过程中 籽粒能否顺利地进入两挤压辊的间隙 ,取决于挤压辊及与籽粒接触的情况。要使 籽粒在两挤压辊间被挤压破壳 ,籽粒首先必须被夹住 ,然后被卷入两辊间隙被挤 压破壳。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破碎率和脱壳率高低的重要因素。 (5)搓撕法脱壳 :搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作 用而进行脱壳。两胶辊水平放置 ,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。籽粒进入胶辊工作区时 ,与两 辊面相接触 ,如果此时籽粒 符合被辊子啮入的条件 ,即啮入角小于摩擦角 ,就能顺 利进入两辊间。此时籽粒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 ,籽粒又受到两辊面的法向挤压力的作用 ,当籽粒到达辊子中心连线 附近时法向挤压力最大 ,籽粒受压产生弹性 塑性变形 ,此时籽粒的外壳也将 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 1。 新型脱壳方法 (1)微波法 :原理主要是通过微波加热籽粒内部形成高压水气 ,当高压水气对 果皮压力大于果皮的拉伸极限应力时 ,果皮破裂 ,实现破壳。微波法破壳过程中 , 坚果果皮的致密结 构是其内部形成高压的重要保证 ;坚果含的水分是内部产生高 压水气的物质基础 ;微波的加热温度则是导致产生高压水气的外部动力。但是快 速加热会造成产品的过渡膨胀甚至爆炸。 (2)高压膨胀法 :原理是使果实处于很高的压力室中 ,让果实在其中停留较长 时间 ,以使籽粒内外达到气压平衡 ,然后瞬间卸压 ,内外压力平衡打破 ,壳体内气 体在高压作用下产生较大的爆破力而冲破壳体 ,从而达到脱壳的目的。 (3)能量法 :原理是让坚果进入一个高压高温环境中经受一定时间的高压高 温作用 ,使大量热量聚集于坚果壳内 ,随后籽粒瞬间脱离高温高压环境 ,此 时 ,聚 集在坚果壳与仁间的压力瞬时爆破 ,实现脱壳的目的 ,此法适宜于加工熟食品。 (4)高真空度法 :将坚果放在真空爆壳机中 ,在真空条件下 ,将具有一定水分的坚果加热到一定温度 ,在真空泵的抽吸下 ,坚果吸热使其外壳的水分不断蒸发 而被去除 ,其韧性与强度降低 ,脆性大大增加 ;真空作用又使壳外压力降低 ,壳内部处于较高压力状态。在内外压力差的作用下 ,壳内的压力达到一定数值时 ,就会使外壳爆裂 ,使外壳脱去。 (5)激光法 :用激光逐个切割坚果外壳。试验显示 ,用这种方法几乎能够达到 100%的整仁率 ,但因其费用昂贵、效率较低等原因 ,很难得到推广。 (6)超声波法 :采用超声波发生器产生大于 20kHz 的超声波作用在坚果籽粒 外表面上 ,经冲nts5 击、碰撞、摩擦等多种力综合作用进行破壳。可应用于果皮结构 不太坚硬的坚果。 (7)燃烧法 :该法用液化气火焰在高温下将坚果物料外壳烧掉 ,然后对未烧尽 的物料进行挤压刮皮 ,使仁、衣分离 ,将仁、衣一起进入分离器 ,仁在此被分离出 , 再将仁进行清洗即可。这种方法脱壳率高 ,但燃烧温度较难控制 ,很容易使物料熟化甚至焦化 ,这种脱壳工艺独特 ,是国外技术专利 ,故整套设备价格昂贵。 (8)化学腐蚀法 :化学脱壳主要是将待 脱壳的坚果浸入脱壳溶液中。 该溶液用来软化物料外壳并溶去一部分外壳 ,然后取出果实再利用机械方式脱去外壳。这种方法需添加其它化学成分如碱、 酶等 ,这些添加物会使产品具有异味异质 ,影响 成品品质风味 ,但此方法整仁率较高。 (9)复合型 :对一些坚果使用一种方法不能达到很好的破壳效果时 ,可利用几 种破壳原理 ,合理地组合在一起 ,以克服和弥补单一脱壳法的不足 ,实现坚果的高 效脱壳 2。 在技术上还存在如下问题 : a)脱壳率低 ,脱壳后的籽仁破碎率高 ,损失大 。 b)机具性能不稳定 ,适应性差 。 c)通用性差 :多数脱壳 机只适应某一种籽粒的脱壳作业 ,而不能够通过更换主要 工作部件来适应其他籽粒的脱壳 ,利用率低 。 d)作业成本偏高 :我国脱壳机械尚未形成规模和系列 ,多数是单机制造 ,制造的工艺水平较低 ,故制造成本偏高 。 e)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、可靠性、耐久性及商品性等方面还存在不少问题 3。 2 核桃破壳机总体结构 核桃破壳机主要组成部分：入料口、上机壳、滚筒、机架等部分组成。 整体组成如图 1 所示： 图 1 破壳机结构图 nts6 入料口与核桃破壳机的上盖部分相连，它是利用 2mm 厚的钢板制成，入料 部位 与滚筒的凸筋部位相切，将从入料口进入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋抛出进行撞击。 上机壳与入料口固定连接，采用焊接方式连接，所用材料为 3mm 厚钢板，下部与 15mm 厚钢板焊接，与机架通过螺栓固定连接。 滚筒部分主要是由滚筒、凸筋、圆板焊接而成。核桃在滚筒和凸筋之间被抛出，使其撞在辐条筛上，落到脱壳室咽喉处，由滚筒与辐条筛挤压破碎，破碎的核桃掉入下部出口。辐条筛起碰撞挤压作用，它是由一定数量的圆钢焊接在上机壳两侧钢板上，每两根圆钢之间的缝隙可以将核桃卡住，然后快速旋转的滚筒将被卡住的 撞破的核桃挤碎。 机架由角钢和钢板通过焊接方式连接为整体，与上机壳通过螺栓固定。 3 核桃破壳机的设计 3.1 电动机的选择 根据设计要求滚筒需用一定的速度将核桃抛出并撞裂，再进行挤碎。 3.2 电动机的转速 根据资料得主轴的转速在 300-700 转 /分，按机械设计实用手册推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比 2 4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配。 由机械设计课程设计手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表 3-1 所示： 表 3-1 电动机的型号和技术参数及传动比 方案 电 动机型号 额定 功率 P/kW 同步转速 r/min 满载 转速 r/min 效率（ %） 电动机重量（ KG） 功率因数 1 Y90S-2 1.5 3000 2840 78 22 0.85 2 Y90L-2 2.2 3000 2840 82 25 0.86 3 Y90L-4 1.5 1500 1400 79 27 0.79 综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案 2 比较适合。因此选定电动机型号为 Y90L-4。所选电动机的额定功率 P 1.5kw，满载转速 n=1400r min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表 3-2 所示： 表 3-2 Y90L-2 主要参数如下表 型 号 额定功率KW 转速r/min 电流 /A 效率（ %） 功率因数 额定电流 额定转矩 最大转矩 Y90L-4 1.5 1400 3.65 79 0.79 6.5 2.2 2.2 表 3-3 电动机尺寸列表 （ mm ） 中心高 H 外形尺寸 HDADACL )2( 底脚安装尺寸 BA 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸 ED 装键部位尺寸 GF 90 1905.242335 125140 10 5024 208 4 带及带轮的设计 根据核桃破壳机的具体传动要求，可选取电动机和主轴之间用 V 带和带轮的传动方式传动，因为在破壳机的工作过程中，传动件 V 带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使破壳机工作平稳，噪音小等优点 4。 虽然在传动过程中 V 带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响破壳机的传动，因为破壳机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，而且 V 带的弹性滑动对破壳机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有 V 带及带轮的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以，在电动机与核桃破壳机之间选用 V 带与带轮 的传动配合是很合理的。 选择 V 带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定 V 带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴nts7 的压力（为设计轴承作好准备）。 4.1 确定计算功率 PKP Aca （ 4-1） 其中：AK 工作情况系数 P 电动机的功率 查机械设计手册一书中的表 8-7 可知：AK=1 5.15.11 caP 4.2 选择 V 带的型号 根据计算得知的功率caP和电动机上带轮（小带轮）的转速1n（与电动机一样的速度），查机械设计手册一书图 8-10，可以选择 V 带的型号为 Z 型。 4.3 确定带轮的基准直径 （ 1）初选主动带轮的基准直径1d：根据机械设计手册一书，可选择 V 带的型号参考表8-6 和表 8-8，选取小带轮直径1dd=71mm。 （ 2）计算 V 带的速度 V： smndv d 2.5100060 14007114.3100060 11 V 带在 5 sm30 的范围内，速度 V 符合要求。 取传动比为 3 转速合适。 （ 3）计算从动轮的直径2ddmmdiddd 21312 根据表 8-8 取2dd=224mm 实际传动比 i=3.15 4.4 确定传动中心距 a 和带长 L 取 )(2)(7.02121 dddd ddadd （ 4-2） 即： )22471(2)22471(7.00 a得： mmamm 5688.1980 取： mma 4000 带长 012210 4 )()(22 a DDDDaL d （ 4-3）即：4 0 04 )712 2 4()2 2 471(214.34 0 02 dL得： mmLd 1258按机械设计手册一书中查表 8-2，选择想近的基本长度dL可查得： mmLd 1250。 实际的中心距可按下列公式求得： 3962 125812504002 00 dd LLaa 50.43303.025.377015.0m a xm i n ddLaa Laa 中心距范围 377.25 433.50mm。 4.5 验算主动轮上的包角 01201 7.53180 a dd （ 4-4） nts8 即： 5.15960396 71224180 001 求得 ： 001 1205.159 a满足 V 带传动的包角要求。 4.6 确定 V 带的根数 V 带的根数由下列公式确定：kpkkppZlaca )(00（ 4-5） 其中 ：0p 单根普通 V 带的许用功率值 )(0 kwpk 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 lk V 带的基准长度系数，取 11.1lk。 0p 计入传动比的影响时，单根普通 V 带所能传递的功率的 增量。 由 min/2840 rn 和 mmdd 711 查表 8-4a 得 kwp 51.00 由 min/2840 rn 和 i=3.15 查表 8-4b kwp 04.0 查表取值： 95.0k11.1lk5769.0)( 00 Lr kkppp （ 4-5） 所以： 6.2rcappZ即： 6.2Z 取 3Z 根。 4.7 确定带的初拉力 单根 V 带适当的初拉力0F由下列公式求得 20 k-5.2500 qvvzk pF ca ）（其中： q 传动带单位长度的质量， mkg 即： NF 50.73552.1010.0552.10395.0 42.2)95.05.2(500 20 4.8 求 V 带传动作用在轴上的压力 为了设计安装带轮轴和轴承，比需确定 V 带作用在轴上的压力 Q ，它等于 V 带两边的初拉力之和，忽略 V 带两边的拉力差，则 Q 值可以近似由下式算出： 即： NFZFP 93.4 3 32s in2)( 0m i n 5 V 带带轮的设计 5.1 带轮的材料选择 因为带轮的转速 smv 55.10 ，即 smv 25 ，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，硬度为150HT 。 5.2 结构设计 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带论轮槽的尺寸，设计如下： 主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸 mmdd 711 ，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是 mmd 24 ，因此根据经验公式 ddd ）（ 35.21，所以主动带轮采用实心式。 带 轮参数的选择： 通过查机械设计手册一书，可以确定主动带轮的结构参数，结构参数如下表，其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 nts9 表 5-1 带轮的结构参数 单位（ mm） 槽型 dbminahminfh e minf Z 8.5 2 7 12 0.3 7 13 34 主动带轮的厚度可以由计算公式： dL )25.1( （ 5-1） 即 ： mmL 48 主动带轮的结构如图 5-1： 图 5-1 主动带轮的结构 5.3 从动带轮的设计 从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定，即 mmdd 2242 ，mmd d 3002 ，所以从动带轮采用腹板式。 从动带轮的参数选择： 通过查机械设计手册一书，可查得带轮的结构参数间表，其他一些相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 表 5-2 带轮的结构参数 单位（ mm） 槽型 dbminahminfh e minf Z 8.5 2 7 12 0.3 7 13 34 从动带轮的厚度可以由计算公式： dB )25.1( （ 5-2） 当 B 1.5d 是， L=B 求得 即 ： mmBL 48 从动带轮的结 构如图 5-2： nts10 图 5-2 从动带轮的结构 6 传动轴的设计 传动轴是核桃破壳机的主要设计部件之一，它在核桃破壳机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，核桃破壳是瞬时冲击很大，而且冲击次数很频繁的工作环境，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤 5。它的主要公用是：一是支持轴上所安装的回转零件，使其有确定的工作位置；而是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，根据核桃破壳机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，核桃破壳机的主轴选用直轴形 式传递，而且选用直轴中的阶梯轴。此轴的设计如下： 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式： 30 npAd （ 6-1） 其中：0A 轴常用的几种材料的 T 的0A值 p 主轴上的功率 kw n 主轴上的转速 minr 轴上的材料由机械设计基础一书中表 18 1 可以查到，应选取调质处理的 45 号钢，MPB 650 ，书中表 18 2 取 1200 A ，于是得 ： mmd 18444 5.1118 3m i n （ 6-2） 输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，必在轴上开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加 7%以上，这样增加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： mmdd 26.19%)71(18%)71( 主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为 20mm 。 在机械设计手册一书。查表可以得知带轮的厚度 mmB 48 ，则取输出轴的次段轴径为mmd 20 ，其长度为 mm55 。 6.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足带轮的轴向定位要求， 轴段右端需要制出一个轴肩，故取 段的轴直径mmd 24 ，输出轴的径向定位由普通平键来完成。 选用键的型号为普通平键 lhb 为 4066 。键的型号可以通过查机械设计实用手册一书取得 。 nts11 6.2 初步选择输出轴系 由破壳机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和滚筒，其上的凸筋，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根据 mmd 25 ，初步选取支撑的轴承为深沟球轴承，在机械设实用册查得深沟球轴承的型号为 6305，它的结构尺寸 BDd 为 176225 ，选轴承座型号 SN305，取 段与 段的直径相等，即 mmd 32 。 考虑到机体的制造误差等原因造 成的安装错位或是借口不齐等，滚动轴承应在机体内有一段移动的位移，查机械设计手册可等位移量 mms 8 。 取安装滚筒的轴 段的直径为 mmd 40 ，轴承与轴肩用轴端挡圈固定，左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承，配合为 67kH ，其上滚筒，已知滚筒长为 mm740 。 轴的基本结构如图 6-1： 图 6-1 轴的结构 6.3 确定输出轴上的圆角半径 r 值 按前面所述的原则，求出轴肩处的圆角半径 r 的值，详细见图。 轴端倒角在轴的两端均为 0452 ，小轴肩为0455.1 轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中。 6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面 c 的强度）。 6.4.1 作轴的简图 图 6-2 轴简图 6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小 根据公 式：npT 9550000（ 6-3） 其中： p 电动机的额定功率 kw n 主轴的转速 minr nts12 即： mmNT 73.3 1 34 5457 5.19 5 50 0 0 06.4.3 滚筒上的合力 根 据公式：dTFt 2（ 6-4） 其中 ： d 输出轴的轴心到凸筋的距离 即 ： NFt 06.5971053 1 34 52 根据受力分析 即 ： NFFtr 06.597由于核桃破壳机的主轴轴向不受力。 则取 0aF圆周力tF径向力rF轴向力aF的方向如图 6-3 所示： 图 6-3 水平方向受力与弯矩 6.4.4 轴上水平面内所受支反力 根据公式： 3231 LL LFF tH （ 6-5） 其中： 2L 是输出轴上 段的中心线到 段距左端三分之一处 的距离 3L 是输出轴上 段距左端三分之一处到右端 段中心线之间的距离 即 ： NF H 53.2981 根据公式： 12 HtH FFF 求得 即 ： NFH 9.312 6.4.5 轴在垂直面内所受的支反力 根据公式： 323231 )(*LL LLFLFF rv （ 6-6） 即 ： NFv 23.3451 根据公式 ：12 vrv FFF （ 6-7） 即 ： NFv 83.2512 6.4.6 作弯矩图 在水平面内，轴上 B 、 C 、 D 三点的弯矩为 ： nts13 根据公式 ： 0DHBH MM21 LFM HDH 求得 即： mmNMCH 48.1 2 4 1 8 8作水平面内弯矩图如图 1（ b）所示 在垂直面内，轴上 A 、 B 、 C 三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 0CVBV MM311 LFM vCv 求得 即 ： mmNMCv 30.1 4 3 7 8 81根据公式 ： 2231212 *)(* LFLFLLFM NVVCv 求得 即 ： mmNMCv 24.2268432作垂直面内弯矩图如图 6-4 所示： 图 6-4 垂直方向受力和弯矩 合成的弯矩为 ： 0 CB MM mmNMMM CVCHC 35.1899942 121 mmNMMM CvCHC 9.2586122 222 作轴的合成弯矩图如图 6-5 所示。 图 6-5 总弯矩图 nts14 6.4.7 作扭矩图 根据公式 ： npTT CB 9550000（ 6-8） 即 ： mmNTTCB 73.3 1 3 45457 5.19 5 5 00 0 0其中 ： p 电动机的额定功率 kw n 主轴转速 minr 0DT 作轴的扭矩图 6-6 所示： 图 6-6 扭矩图 6.5 校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面 c 的强度）。由经验公式及上面计算出的数值可得出。 公式 ： acaca MPWTMWM 22 )( （ 6-9） 式中 ： W 轴的抗弯抛面模量， 3mm 轴的许用应力，aMP。 按轴实际所受弯曲应力的循环特性，在 b1、 b0、 b1中选取其相应的数值，从机械设计基础可以查出。 acaca MPWM 51.40401.0 88.25929531 按机械设计手册书中查得，对于 600BaMP的碳钢，承受对称循环变应力时 的许用应力 acaa MPMP 51.4055 。 其他截面虽然引起的应力集中削弱疲劳强度，但由于最小直径按扭转强度较为宽裕确定的，所以无需校核。 7 滚筒的设计 滚筒是核桃破壳机的主要部件之一，它直接关系到核桃破壳机正常工作时整体的破壳效果情况。 滚筒主要由三部分组成：钢管、钢筋、连接圆板。三者固定为整体，采用焊接方式连接。 它的功能是采用滚筒上的凸筋，均匀快速的转动情况下，将进入的核桃抛出，被抛出的核桃与辐条筛撞击破裂，当其进入脱壳室咽喉出被凸筋与辐条筛挤压破壳。 凸筋是数条钢筋焊接在滚筒上的， 圆筒用的是钢管，圆筒两端通过圆钢板使滚筒与轴通过焊接方式连接在一起，核桃破壳机的主要功能是碰撞挤压破壳，而滚筒在工作中起到了重要作用，因此，滚筒是破壳机的设计的主要部件。 滚筒和辐条筛与核桃挤压部分的硬度对破壳有影响，若硬度太低 ,滚筒及辐条筛容易磨损和产生变形 ,使用寿命缩短。若硬度太大 ,则弹性差 ,对核桃挤压力大容易伤核桃仁 ,同时变形小 ,影响破壳。nts15 试验结果证明 ,采用 HRC 硬度为 4050 的 45 钢较合适。 图 7 滚筒 8 圆盘的设计 圆盘是将滚筒与主轴固定的主要部件，它不仅起连接作用，而且还可以承担滚筒和 主轴传递的力矩和弯曲及扭转强度，它位与滚筒的两端，且采用焊接式连接，同时与主轴也要相对固定，采用焊接的连接方式，因此，圆盘的设计也是滚筒强度高低的要部件。由机械设计实用手册一书，查得圆盘的材料采用刚度和强度较好多 45 钢制成，其直径 mmd 270 ，圆盘中心应装套在主轴的直径上（ mmd 40 ），因此，圆盘的中心应设定为 mm41 的孔，以便安装在轴上，圆盘的厚度选为 mm5 。结构设计如图 8 所示： 图 8 连接圆板 9 入料口及破壳机上盖的设计 入料口是将核桃填入核桃破壳机机体内的一个重要部分，它是核桃破壳机上的一个部件，它的作用在于通过入料口可以将核桃顺利的填入机体内，而且不会将核桃从入料口飞溅出来，造成人员伤害等事故发生，而且在填入的过程中或是填入后的工作过程中，破壳机机能安全的工作，因此，核桃破壳机的入料口的设计，即关系到核桃破壳机的工作
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本文标题：碰撞式核桃破壳机的设计【优秀食品加工机械设备设计含8张CAD图纸】
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