花生自动剥壳机设计设计说明书

毕业设计 论文 课题名称 花生自动花生剥壳机 专 业 专业方向 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 教 研 室 摘要摘要 本文根据花生的形状和性能 并查阅大量的相关资料 结合实际情况 设计出花生花生设备 包括花生剥壳机 破壳机及其重要构件 本文首先介绍 了花生破壳设备及其技术目前的发展状况和趋势 花生破壳设备的种类和工艺 参数 然后分析各种花生的机械性能 并根据其性能和所要求的花生和破壳效 果 提出花生剥壳机和破壳机的结构及其性能特点的各种可行性方案 最后对 各个方案进行相互比较 选取出相对较优的设计方案进行设计 如进料口等 在破壳机的设计中 由于破壳机中选用的变速装置和联轴器等与花生剥壳机中 选用的是一样的 所以在设计过程中 省略了设计相同的部件 只对其重要结 构进行了详细分析和设计说明 主题词 花生剥壳机 结构设计 CAD 图纸加 QQ 11970985 或 197216396 Abstract The according to the shape and properties of peanut and access to a large number of relevant data combined with the actual situation design a peanut peanut equipment including peanut sheller broken shell machine and its important component This paper first introduces the types and parameters of peanut shell breaking device and its current development status and trend of peanut shell breaking equipment Then it analyzes the mechanical properties of various kinds of peanut and according to its performance and the peanuts and broken shell effect and puts forward various kinds of feasible schemes of construction and characteristics of the peanut sheller and shell breaking machine At last the comparison of the different schemes is carried out and the design scheme is chosen to take out the relative optimal design Such as feeding mouth etc In the design of shell breaking machine because the shell breaking machine the selection of the gear and shaft coupling and peanut sheller used is the same so in the design process omitting the design of the same components Only the important structure is discussed with analysis and design Key words peanut sheller structure design 摘要摘要 2 第一章第一章 前言前言 4 1 1 设计的目的和意义 4 1 2 提出背景 4 1 3 设计的基本要求 5 1 4 设计的指导思想 5 第二章第二章 花生剥壳机的结构选择花生剥壳机的结构选择 6 2 1 结构方案的确定 6 2 2 工作原理 7 2 3 特点 7 第三章第三章 花生剥壳机的机构设计花生剥壳机的机构设计 8 3 1 电机的选择 9 3 2 传动装置设计 9 3 3 花生执行机构的设计花生执行机构的设计 24 第四章第四章 标准件的选择标准件的选择 26 4 1 电动机的选择 26 4 2 轴承的选择 27 4 3 键的选择 27 4 4 螺栓的选择 27 4 5 螺母的选用 27 4 6 垫圈的选择 28 第五章第五章 总结与展望总结与展望 28 参考文献参考文献 29 致致 谢谢 30 第一章第一章 前言前言 1 1 设计的目的和意义设计的目的和意义 随着我国经济的持续快速发展 人民生活质量的显著提高 农产品生产和消 费量也相应的增加 同时 国家也愈来愈重视现代农业建设并加大投入力度 使得花生花生和其他的农产品加工机械的需求量也随之增长 近年来 在国家 一系列发展的驱动下 当前我国的花生剥壳机械工业正处在历史上最好的发展 时期 总体形式看好 已经连续五年保持高速增长 出现产销两旺的喜人态势 同时 在 2007 年 国家将继续加大对生产机械机产品的补贴力度 而且随着国 家及地方政府对花生剥壳机科技的研究 各企业收入将有所增加 负担减轻 支出 减少 这些因素将使花生塑和其他农产品加工机械的需求量有较大幅度的增长 1 2 提出背景提出背景 当前大多数是使用传统的花生剥壳机对其进行加工 而国外的加工机械 也只是处于初级阶段 虽然 目前市场上已经生产出几种立式花生剥壳机 其 中立式无筛花生剥壳机有 AMC 型无筛花生剥壳机 MM 型微花生剥壳机和国产 立式花生剥壳机 而花生花生无筛花生剥壳机有 日本生产的花生花生多级微 花生剥壳机 美国生产的花生花生单级微花生剥壳机和花生花生无筛双打杆锤 片花生剥壳机 这些花生剥壳机虽有生产率高 能耗低 调节操作方便等优点 但由于各类型的花生剥壳机结构较为复杂 且采用多级电动机带动工作 使得 成本较高且为微花生 自上个世纪以来 国家投入了大量资金 对农作物垃圾利用进行研究 但 真正做到可持续发展的并不多 普遍达不到花生农作物垃圾的技术要求 这类 花生剥壳机虽可以对农作物垃圾进行花生 但必须对农作物垃圾进行花生前的 加工 如压 铡加工 并且花生起来存在许多缺点 动力浪费大 度电产量 不高 花生粒度不均匀 机器部件磨损快 工作稳定性差 生产率低 由于使用筛片磨损快 生产成本增加 该设计在设计思想 机体结构和具体零件等方面都进行了创新 目前 国 内无具体的样机 是一种较新颖的产品 它在结构设计方面进行的创新 提高 经济和社会效益具有重要的意义 因此应大力开发使其朝着高效低能耗方向发 展 以适合我国的发展需要 1 3 设计的基本要求设计的基本要求 该花生剥壳机主要是用于对花生的加工 对其具有以下要求 对加工花生的适应性广 能加工各种类型的花生 对含水量较大 纤 维较长的粗花生也应具有较好的适应性 花生程度应能够根据要求进行调整 花生粒度应尽量均匀 配套动力合理 度电产量高 提高生产率 降低能耗 结构简单 操作方便 不需要较大的技术要求 工作部件耐磨性好 减少更换次数 以降低生产成本 提高经济效益 噪音低 粉尘少 以减少环境污染 机型结构简单 尺寸紧凑 体积小 占地少 成本低 以适合广大工 业的生产 1 4 设计的指导思想设计的指导思想 由于花生剥壳机技术及其设备的应用广泛 所涉及的领域有化工 建材 电子 医药 农业 造纸等 物料也是多种多样 再加上现代高新技术的发展 对材料的深加工提出的要求越来越高 如粒度为均匀化 品质高纯度 粉体形 状的特护要求等等 这些因素都促使花生剥壳机技术及其设备向跟高更远的方 向发展 虽然各个领域的花生剥壳机设备个不一样 但其设计思路主要围绕以 下几点 1 原理上考虑提高有效花生能 大多采用冲击 剪切 摩擦等力的综合作 用进行花生剥壳机 2 结构采用花生剥壳机一分级一体型式 利用高效气流分级装置不仅可以 提高其微细化粒度 而且可以实现粒度分布均匀化或特定化 3 花生产品流动性好 纯度高 第二章第二章 花生剥壳机的结构选择花生剥壳机的结构选择 2 1 结构方案的确定结构方案的确定 该机包括进料部分 花生部分 排料部分 传动部分和机体六部分 该机 结合现有生产设备 国内外先进技术 根据设计指导思想 确定本机结构采用 无筛的形式 其结构和工作原理较其他通用型花生剥壳机都大不相同 具有很 大的创新性 其具体结构布置如图 2 2 工作原理工作原理 该机包括进料部分 破壳部分 转动部分 排料部分 传动部分和机体六部分 该机结合现有生产设备 国内外先进技术 根据设计指导思想 确定本机结构 采用无筛的形式 其结构和工作原理较其他通用型花生剥壳机都大不相同 具 有很大的创新性 电机高速 1000r min 以上 转动 由电机轴通过变速器后 输出给皮带轮 通 过皮带带动使花生剥壳机的主轴高速旋转 从而使连接在主轴上的打杆高速旋 转 从进料口进来的物料 花生 在往下自由落体的途中 通过打杆花生花生 而后落入收集处 2 3 特点特点 根据所设计的具体结构和工作原理 该花生剥壳机具有以下特点 通过打杆和传动结构的优化配置 它具有结构紧凑 体积小 工作平 稳的特点 进排料方便 提高了生产率 降低成本 结构简单 操作维护方便 适合有于广大农村使用 产品粒度调节方便 可通过对粒度调节板的调整来实现 且能适合多 种物料的加工 具有广泛的适应性 电机与主轴采用带连接 传动装置简单 降低了成本 第三章第三章 花生剥壳机的机构设计花生剥壳机的机构设计 已经为花生剥壳机的总体结构进行了初步设计 在本章中 我们将对花生 剥壳机的各个零部件进行详细的设计其中包括电机的选择 传动装置的设计及 花生执行结构的设计 本次设计的任务是对硬花生进行破壳 已达到所需的粒度要求来进行剥壳 3 1 电机的选择电机的选择 传动效率 22 0 99 0 96 0 990 970 90 cvrg 弹性柱销联轴器效率0 99 c V 带传动效率0 96 v 一对滚动轴承效率0 99 r 一对圆柱转轴效率0 97 g 花生剥壳机的打杆转速为 6 6 60 min360 minnr srr 选电机时 采用保守的计算方法 按所能容纳的最大物料质量计算 令 m 20kg 在 5S 内花生剥壳机从转速为 0 达到正常运转的转速 10n s 现计算如 下 20kg 的物料看做是均匀分布在花生同中的 则其转动惯量 J 1 2mr 1 2 20 0 21 2 1kg m 达到正常工作的转速 10n s 物料所具有的能量为 E 1 2 J 4141J E 4141 t 2 平均功率 P 828 2w 由于传动总效率为 0 9 故电机所需功率为 P 920w 因此 选取电机功率为 1 5 kW 电动机型号为 Y90L 4 其有关参数如下 额定功率 P 1 5kW 电动机满载转速 1420r min mn 电动机伸出端直径 D 24mm 3 2 传动装置设计传动装置设计 3 2 1 运动学和动力学计算 总传动比及其分配 总传动比 w m n n i 3 1 37 2 600 1420 nm 电机满载转速 nw 花生剥壳机打杆转速 i ig iv 3 2 取 ig 1 37 iv 1 72 ig 一对圆柱转轴的传动比 iv V 带传动的传动比 各轴转速计算 1n 1420r min 2n min 1036 37 1 1420 r 3n min 598 73 1 1036 r 各轴功率计算 I 1 5 0 991 49cPPkW 1 5 0 990 990 971 43crgPPkW 22 1 5 0 99 0 96 0 990 971 36cv cg PPkW 各轴转速 转矩 功率列表如下 轴号功率 kW 转速 n r min 转矩 N m T I1 4914209 98 II1 4310361 38 III1 3635536 3 3 2 2 圆柱转轴传动的设计计算 选择转轴材料 小转轴 45 钢 调质 HB1 250HB 大转轴 45 钢 调质 HB1 230HB 初步计算 轮宽系数 d 由教材 机械设计 13 邱宣怀编第五版 下同 d 表 12 13 取 1 0 d 1 0 d 转矩 T1 9 55 106 p n1 9987 2N mm T1 9987 2N mm 接触疲劳极限 limH 600Mpa lim1H 560Mpa lim2H 初步计算接触应力 H 1lim 0 90 9 600540 HH 540Mpa 1H 2lim1 0 90 9 540504 HH 504Mpa 2H 取 Ad值 取 Ad 85 Ad 85 初步计算小轮直径 d1 3 1 12 1 d dH Tu dA u 3 3 85 37 1 504 504 85 0 137 1 2 9987 24mm 取 d1 60mm 初步估计轮宽 b d1 51mm 取 d 51mmb 校核计算 圆周速度 v v 100060 11 nd 3 4 60 1420 60 1000 4 4588m s s3 7m v 精度等级 选 8 级精度 轮数 Z 和模数 m 初选轮数 Z1 19 Z2 26 Z1 19 Z2 26 m d1 Z1 3 33 取 m 3 则 Z1 20 1 Z1 20 Z2 27 2 Z2 27 2 5 2 5 n m n m cos 1 使用系数 1 5 H A 动载荷系数 1 15 V V 轮间载荷分配系数 先求 H 1 1 2 t T F d 3 7 332 9N 333N 60 2 99872 KA Ft b 1 5 333 51 9 79N mm 100N mm a 1 88 3 2 1 1 1 2 cos 1 88 3 2 1 20 1 27 cos 1 6 1 6 a Z 0 89 KH 1 25 1 2 1 25 H 轮向载荷分布子系数 H K A B C b 1 10 3 装配时不作检验调整 1 17 0 16 0 85 0 61 51 1 317 3 11 H K 1 317 3 8 3 9 3 10 载荷系数 AVHH KKKKKK 3 12 1 5 1 15 1 25 1 317 2 84 2 84 K 弹性系数 189 8 E E Mpa 节点区域系数 2 5 H H 接触应力最小安全系数 1 05 Hmin S Hmin S 总工作时间 预期使用寿命 15 年 每年 300 个工作日 单班制 使用期限内工作时间 占 50 Th 15 300 8 0 5 18000h 应力循环次数 NL 估计 107 NL 109 指数 m 8 78 NL 60 1 1420 18000 1 54 109 原估计应力循环次数 正确 接触寿命系数 0 93 N1 N2 0 95 许用接触应力 H H1 531 4MPa 3 15 1 600 0 93 1 05 1H 531 4M pa H2 506 7MPa 3 16 2 560 0 95 1 05 2H 506 7M pa 验算接触应力 1 2 1 21 HEH KT u Z Z Z bd u 3 17 308 9Mpa H 计算证明接触疲劳强度合格 上面的选择合理 转轴尺寸无需调整 确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d d1 mz1 3 20 60mm d1 60mm d2 mz2 3 27 81mm d2 81mm 中心距 a 70 5 1 2 2 a 70 5mm 轮宽 b d d1 0 85 60 51mm b1 60mm b2 51mm v 4 4588m s Z1 20 Z2 27 mt 3 mn 3 KA 1 5 KV 1 15 a 1 6 HK 1 25 HK 1 317 H Z 2 5 Z 0 89 E Z 189 8 1H 540Mpa 2H 504Mpa H 308 9Mpa a 70 5 轮根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 Y 0 2 0 72 Y 0 72 0 75 轮间载荷分配系数 KF KF 1 33 1 KF 1 33 轮向载荷分配系数 KF 7 56 KF 1 38 载荷系数 K K KAKVKF KF 1 5 1 15 1 33 1 38 3 167 K 3 167 轮形系数 YF YF 1 2 8 YF 2 2 58 应力修正系数 YSa YSa 1 54 YSa2 1 6 弯曲疲劳极限 Flim1 Flim1 650MPa Flim2 620MPa 弯曲最小安全系数 SFmin SFmin 1 25 应力循环次数 NL 估计 106 NL 1010 m 49 91 NL1 60r n th 60 1 1420 1800 1 54 109 NL1 1 54 109 NL2 NL1 i 1 124 109 NL2 1 124 109 弯曲寿命系数 YN YN1 0 9 YN2 0 91 尺寸系数 YX YX 1 0 许用弯曲应以 f f1 468MPa 1 1 650 0 9 1 1 25 f1 468MPa f2 451 4MPa 2 2 650 0 91 1 1 25 f2 451 4MPa 验算 F1 YF YS Y 2 1 1 22 3MPa f1 F2 F1 21 3 MPa f2 2 2 1 2 传动无严重过载 故不作静强度校核 3 2 3 V 带传动的设计计算 定 V 带型号和带轮直径 工作情况系数 KA 1 2 计算功率 PC KA P 1 2 1 42 1 704 3 23 1 704KW d P 选带型号 A 型 小带轮直径 75mm 1 D 小带轮转速 n1 1036 5r min 大带轮直径 D2 1 1 1 2 127mm 3 24 2 D 127mm 大带轮转速 n2 1 1 603r min 计算带长 求 Dm Dm 101mm 2 1 2 Dm 101mm 求 26mm 2 1 2 26mm 中心矩 a0 12012 2 DD 0 55 DD ah 3 25 则可取 a0 280mm 计算带的基准长度 L Dm 2a 2 3 14 101 2 280 262 280 879 55mm 得 879 55mm 选择带的基准长度 1400mm d L 求实际中心矩 A 4 1 4 L Dm 2 8 2 540mm A 540120 合 格 带速 1 1 D80 710 60 100060 1000 2 9 n v v 2 9m s 带的根数 P0 0 6KW K 0 95 KL 0 85 P 0 11 Z 0 0 3 32 2 97 Z 3 求轴上的载荷 张紧力 3 30 3 31 F0 500 P qv 500 P 0 1 4 077 1 704 4 077 3 172N q 0 1kg m F0 172N 轴上载荷 FQ 2 Z F0Sin 2 2 2 153 Sin 172 2 2 609 3N 带轮结构 大带轮 实心式 小带轮 实心式 3 2 4 轴的初步设计 选取轴的材料及热处理 材料选择 45 钢 调质处理 按许用切应力估算轴的直径 3 P dC n 3 33 查表 16 2 取 C 112 轴 3 1 43 11214 1 710 d 轴 3 1 36 11217 5 355 d 3 2 5 初选联轴器和轴承 联轴器联轴器 电动机的输出端与变速器的输入端之间采用弹性柱销联轴器联接 其型号 YL4 24 42 22 38 主要参数 15 尺寸如下 公称扭矩 mN Tn 160 许用转速 5600 minnr 轴承选择 轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为 6306 轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为 6306 14 3 2 6 转轴结构尺寸 小转轴采用转轴轴结构 大转轴采用锻造结构 12 其结构尺寸如下 轮毂直径 37mm 1 d 轮毂长度取 L 49mm1 5dLB 3 2 7 轴的结构设计及其按许用弯曲应力计算 小转轴分度圆半径 r 30mm 较小 故将其与轴作为一起 成为转轴轴 1 按许用弯曲应力校核轴径 一 确定轴上各力作用点及支点跨距 由于选用的是单列圆柱滚子轴承 其负荷中心在其轴向宽度的中点位置 转轴的作用力按作用在轴上零件轮缘宽度的中点考虑 由前面的设计可得出 左右轴承到转轴中间面得距离 L1 L2分别为 L1 63 5mm L2 65 5 二 转轴作用力计算 圆周力 Ft 333N 2 1 1 3 34 Ft 333N 径向力 Fr Ft tan 333 tan20 121 2N 3 35 Fr 121 2N 轴向力 Fa 0 0 3 36 Fa 0 三 计算支承反力 水平支反力 F2 F2 166 5N 2 3 37 F2 F2 166 5N 垂直支反力 F1 F1 60 6N 2 3 38 F1 F1 60 6N 轴受力如图 3 2 图 3 2 轴的受力示意图 四 计算弯矩 绘制轴弯矩图 水平面受力如图 3 3 图 3 3 轴的水平受力图 轴水平面得受力弯矩图 垂直面受力如图 3 4 图 3 4 轴的垂直受力图 合成弯矩如图 合成弯矩 22 yx MMM mmNM 2 10188 轴的合成弯矩图 六 画轴转矩图如图 轴的转矩图 七 许用应力 用插入法 MPa b 5 102 0 MPa b 60 1 应力校正系数 1 0 60 102 5 b b 59 0 八 画当量弯矩图 当量转矩 T 0 59 9987 2 5892 5N mm T 5892 5N mm 当量弯矩 在小转轴中间截面处 3 40 22 TMM M 11769 5N mm 3 39 图 3 9 轴的当量弯矩图 九 校核轴径 转轴根圆直径 d1 d1 2 ha C m 60 2 1 0 25 m 52 5mm d 3 0 1 1 3 11769 5 0 1 60 12 52mm 52 5mm 3 41 3 3 花生执行机构的设计花生执行机构的设计 该花生剥壳机的主要工作部分是为一个圆形回转筒 其包括中心轴 第一 第二打杆 筒体 衬板 进料口 出料口及支撑整个花生筒体的支撑部分组成 下面分别介绍 3 3 1 中心轴及打杆中心轴及打杆 中心轴及打杆的结构如图所示 图 3 1 花生剥壳机体 中心轴是一个阶梯轴 连接在其上的依次有带轮 上轴承 搅拌棒 卡环 磨削打杆和下轴承 基本上是采用键连接的方式 打杆是做成锥形 上开口打 杆与筒内壁的距离为 11mm 下开口打杆与筒内壁的距离为所要求达到的物料 粒度 3mm 这样的设计能够使块状相对较大原料连续花生成粉末 搅拌棒的主 要作用是花生较粗的原料 使原料达到一定要求的颗粒 被第一打杆花生后的 颗粒再经过第二打杆的花生后 就能花生成最终我们所要求的颗粒大小 3 3 2 进料口 进料口的结构如下图所示 图 3 2 进料口结构图 进料口是由铁皮和肋板焊接成方形的一个漏斗形的进料口 进料口倾斜的 焊接在筒体盖板上 以方便给漏斗装料和进料 另外肋板能够增强进料口的强 度 防止在装料过程中使料斗产生变形 第四章第四章 标准件的选择标准件的选择 4 1 轴承的选择轴承的选择 根据对该花生剥壳机的结构和对轴的受力分析可知 由于凿片为对称排列 在打杆的转动过程中凿片所产生的离心力相互抵消 轴承受到凿片产生的径向 力为零 但是由于打杆自己会产生一定的离心力 同时由于打杆自身的重力 会使轴承受到轴向力 因此 在工作过程中轴承同时受到轴向和径向载荷的作 用 且轴承受到的轴向载荷较大 故选择圆锥滚子轴承中大锥度轴承 31300 其锥度为 938427 4 2 键的选择键的选择 打杆主轴上与带轮的连接键 转筒与主轴的连接键选用普通平键 选用 GB1096 79 4 3 螺栓的选择螺栓的选择 用来连接支承电动机钢板与支架 支承花生剥壳机钢板与支架用螺栓 由 于是用于板间连接 螺栓主要是受到剪切作用 故采用受剪螺栓连接 连接打 杆和凿片用螺栓和连接轮板与机体用螺栓主要是受到拉伸应力 采用受拉螺栓 连接 选用 GB5783 86 4 4 螺母的选用螺母的选用 主要根据所用螺栓规格进行选择 GB6170 86 4 5 垫圈的选择垫圈的选择 根据需要选用普通平垫圈 GB848 85 第五章第五章 总结与展望总结与展望 振动花生技术通过前苏联的发展 已在基础理论方面取得了成果 世界各 国将以各种形式研制利用振动花生技术 尤其是应用方面将有大的发展 适用 于各种物料花生的机型回相继出现 新结构的利用振动技术的花生剥壳机会不 断出现 在当今这个科技发展速度日新月异的社会 各种行业的发展是相互促进 相辅相成的 花生行业的发展直接促进了花生利用率 而花生剥壳机和破壳机 是该行业中的必不可少的加工装置 为了适应当今社会的发展要求和趋势 低 成本 高效率以及自动智能化是当今工业发展的必然趋势 这次毕业设计是本人在大学生活中所学知识的综合应用 在大四的生产实 习中 通过参观和了解机械加工工艺和流程 巩固了本人的专业知识 这次设 计也是在上学期的专业课程设计的基础上更进一步巩固 让我充分的感受国内 和国外的制造业之间的差距 我想 通过这次设计 使我本人对中国制造业肯 定 坚定了本人毕业后从事制造业的信心 本人这次的设计的花生剥壳机 是在现有设备的基础上 从空间结构到设 备中各种装置的选择等方面的进行综合优化 使该套装置的成本得以降低 效 率得以提高以及使用的周期得以延长 由于本人知识有限 在设计过程中难免 存在错误和妥协之处 希望老师们提出宝贵意见 参考文献参考文献 1 郑水林 花生剥壳机 M 北京 中国建材工业出版社 1999 2 吴一善 花生学概论 M 武汉 武汉工业大学出版社 1999 3 龚俊 李传民 侯运丰 常温下热塑性花生的湍流花生剥壳机研究 J 中国粉体技术 2004 5 18 23 4 盖国胜 马正先 花生剥壳机分级技术 M 北京 中国轻工业出版社 2000 5 张克惠 花生材料学 M 西安 西北工业大学出版社 200