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机械毕业设计论文
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机械毕业设计791核桃去壳机的设计,机械毕业设计论文
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毕业设计说明书 1 核桃 去壳机的设计 第一章 引言 1 1 课题提出 的背景 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 核桃 脱 壳机械的发展 我国 核桃 脱壳机 的研制自 1965年原八机部下达 核桃 脱壳机的研制课题以来，已有几十种 核桃 脱壳机问世。只进行单一脱壳功能的 核桃 脱壳机结构简单，价格便宜，以nts毕业设计说明书 2 小型家用为主的 核桃 脱壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成脱壳、分离、清选和分级功能的较大型 核桃 脱壳机在一些大批量 核桃 加工的企业中应用较为普遍。国内现有的 核桃 脱壳机种类很多，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 脱壳机等 (技术参数见附表 )，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 除杂脱壳分选机组一次 能实现 核桃 原料的脱壳、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 脱壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式脱壳、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 脱壳机是一种一次喂料就可完成 核桃 脱壳工作的机械，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 脱壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次脱壳。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 的机械化脱壳程度将大幅提高 ， 核桃 脱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 nts毕业设计说明书 3 图 1-1封闭式纹杆滚筒 六十年代初， 我国在吸收国外 技术 的基础上，研制了 TH-340型 核桃 剥壳机，其 剥壳部件是在一个圆筒上镶上若 干 根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒，下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板，如图 1-1封闭 式纹杆滚筒 所示。 在该机构中 核桃 进 口 大 (3O-50毫米 )，出 口 小 (1O-25毫米 )，工作时， 核桃 果 在 滚筒的推动下由进口向出口端运动，在滚筒和 凹 板的冲击、挤压、揉搓作用下 直接 脱壳，核桃 受列 剥壳 机 的直接搓擦作用，系强制脱壳，故破碎率高。剥壳时， 直径同 凹 板栅缝一样 大 小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来，所以一次剥净率低，最高 80。为了将混在一起的 核桃 仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的剥壳机一般要配 置 分离机构。后来研制并生产的 TH-47O型， 6 BH-570型等型式的剥壳机，结 构 与其 大 同小异，剥壳质量均不理想 。 2 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥壳部件 该机的剥壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥壳原理系挤压式，如图 1-2剥壳部件 所示 nts毕业设计说明书 4 图 1-2 剥壳部件 作业时， 核桃 果在胶辊的推动下，通过剥壳间隙 (5 20毫米 )，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了剥壳部件的揉搓作用 ,破碎 率 有 所 降低，但仍在 5以上。另外，因直径小于剥壳 间隙 的小果未经剥壳便被分离出来，故一 次 剥净率很低，只有 30%左右。所以不得不增设循环机构，以使 核桃 经多次挤压脱壳， 致使 机器结构复杂、庞大，造价较高。 3 开式纹杆滚筒，编织凹板式 核桃 剥壳部 件 剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图 1-3凹板式 核桃 剥壳部件 所示 图 1-3凹板式 核桃 剥壳部件 作业时， 核桃 果在滚筒的推动 下 ，受挤压揉搓脱壳，该结构与封闭滚筒式不同，nts毕业设计说明书 5 核桃 果受到 开式 滚筒的搅拌作用，剥壳力带有 柔 性，故其破碎率较低，可控制在 3%-5% 。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末脱壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥壳，故剥净率较高。 4 立式剥壳机构 剥壳部件采用了由两根 扁 钢条焊接而成的立 式转 子 ，下面装着用编织丝网制成的编织平底筛，该剥壳部件如图 1-4所示 。 图 1-4立式剥壳部件 在剥壳室内， 核桃 果受立式转子的推动而相互磨擦 ， 从而达到剥壳的目的，此方法 系柔性揉搓剥壳。实践证明，该机破碎率较低，可控制在 3 以下 。其缺点是由于采用立式传动， 故传动机构较为复杂。 5 开式 扁 条滚筒，编织凹板式 核桃 剥壳部件 采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝 网 制成的凹板结构，如图1-5开式 扁 条滚筒 所示。作业时， 核桃 果在 扁 条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间 形 nts毕业设计说明书 6 图 1-5开式扁条滚筒 成一 个活动层， 核桃 果在该活动层内互相揉搓而脱壳。由于在该机构中，避开了剥壳部件的直接挤压， 冲击的作用，而是 核桃 搓 核桃 ，系柔性 剥 壳，故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率 (破碎率 +损伤率 )为 0 91。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。 1 3 核桃 脱壳机械的研究应用现状 目前国内 核桃 脱壳机从其脱壳原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆 钢栅条凹板 以挤压、揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类，但脱壳质量均不高，破损率都大于 8 %， 剥出的 核桃 米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求 。探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径。 1 3 1 目前 核桃 脱壳机采用的脱壳原理 目前应用比较广泛的 核桃 机械脱壳原理有以下几种。 撞击法脱壳 撞击法脱壳是物料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 核桃 荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大，荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚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 核桃 荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果nts毕业设计说明书 7 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，并与壳仁脱离，达到脱壳的目的。该种方法影响因素有，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 核桃 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，外壳被切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其典型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均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据 核桃 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。该种方法影响因素有，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，调整到适当间隙，使 核桃 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籽粒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。 核桃 荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问此时荚果在被拉人辊间的同时，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，荚果受压产生弹性 塑性变形，此时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有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。 nts毕业设计说明书 8 1 3 2 新型脱壳技术 压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入 核桃 壳内，维持一段时间，以使 核桃荚果内外达到气压平衡，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巨大的爆破力而冲破壳体，从而达到脱壳的目的。主要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。 真空法 将 核桃 荚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有 相当水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，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，壳内部相对处于较高压力状态。壳内的压力达到一定数值时，就会使外壳爆裂。 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 9 6的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。 1 3 3 核桃 脱壳机械的工艺研究 在脱壳技术方面，除了在原理和设备上进行研究外，人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的脱壳率及脱壳质量。 分级处理 物料的粒 度范围大，必须先按大小分级，再进行脱壳，才能提高脱壳率，减少破损率。 水分含量 核桃 荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使 核桃 荚果尽量保持最适当的含水率，以保证外壳和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异，即外壳含水率低到使其具有最大的脆性，脱壳时能被充分破裂，同时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，可减少果仁破损率。 1 3 4 核桃 脱壳机械存在的问题 目前我国在 核桃 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很大的提高。由于机械脱壳时对 核桃 仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的 核桃 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： 脱壳率低，脱壳后的果仁破损率高，损失大。 机具性能不稳定，适应性差。 通用性差，利用率低。 作业成本偏高，多数是单机制造，制造的工艺水平较低，同时能耗较高。 有些nts毕业设计说明书 9 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 核桃 脱 壳机械研究重点 我国加入 WTO以来，国内外关于 核桃 脱壳机械的开发与推广应用日益增多，针对现有 核桃 脱壳机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对 核桃 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 4 1 提高 核桃 脱壳机械的通用性和适应性 提高 核桃 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 核桃 脱壳机械只是针对某一 核桃 品种和所在地区的生长环境来设计，其通用性、兼容性和适应性较差。提高 核桃 脱壳机械的通用性和兼容性，使研制的 核桃 脱壳机械通过更换主要部件能够同时对其 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需要。 核桃 脱壳机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到 核桃 脱壳机械能否更好的推广应用与健康发展。 1 4 2 提高机械脱壳率。降低破损率 对 核桃 脱壳机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，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 核桃 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 核桃 脱壳机械的发展前景。 1 4 3 向自动控制和自动化方向发展 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。 新技术原理、新结构材料、新工艺将不断应用于 核桃 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nts毕业设计说明书 10 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 核桃 脱壳机械需要尽快解决的问题。 1 5 核桃 脱壳机械应用前景展望 核桃 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， 核桃 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 核桃 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。在一些地区，用作种子和特殊用途的 核桃 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，我国 核桃 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 核桃 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 核桃 生产机械化发展的新舞台，为 核桃 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 核桃 生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民 购买 核桃 机械、开展 核桃 机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买 核桃 机械的积极性，形成了新的市场需求。随着 核桃种植业的不断发展，国内外对 核桃 深加工产品的需求不断增大，提高 核桃 脱壳机械化作业水平成为必然。 核桃 脱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 核桃 加工业的科技进步，为 核桃 脱壳机械的发展提供了空间。 nts毕业设计说明书 11 第二章 刮板式 核桃 去壳 机 的结构及工作原理 2 1 刮板式 核桃 去壳机的结构 根据刮板式 核桃 去壳机的剥壳原理 可知道 ， 核桃 是从上至下依次经过集料斗、剥壳箱、栅格 、下箱出口、分选口， 核桃 仁 收集斗这些部件的，因此设计剥壳机的整体结构的依据就出来了。 设计过程是从上往下，从 核桃 的装集开始，最上面是集料斗，集料斗下方是剥壳箱，集料斗可与剥壳箱设计为一个整体。在剥壳箱内， 核桃 必须经过刮板的撞击和挤压作用才能进行剥壳，因此，将刮板设计置在剥壳箱内。 核桃 经过刮板的撞击和挤压进行剥壳后，要经过位于剥壳箱底部的栅格，于是可以把栅格设计成一个半圆栅笼，将其固定在剥壳箱的下半箱内。 核桃 穿过栅格后经过剥壳箱底部的出口往下落，在下落过程中，设计一个风机的吹入口，其作用是将经过剥壳的 核桃 壳与 核桃 仁进行分离，重量稍重的 不被风吹走，而重量较轻的 核桃 壳将被风机吹来的气流带入到 核桃 壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。经过分离的 核桃 仁往下落，落入 核桃 仁收集通道，将此通道与 核桃壳收集通道的底面设计成一个整体，这样的设计可以让被风吹走的 核桃 仁通过自身的重量往下回滚到花仁收集通道。 为保证整机的各部分的安装，需设计一个机架，机架起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面，剥壳机安装在机架的上方。其结构简图如图2-1 所示。 nts毕业设计说明书 12 图 2-1 剥壳机安装结构简图 2 2 工作原理 刮板式 核桃 去壳机以前也称为刀笼剥壳机， 是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将 核桃 果外壳破碎的一种机械设备，其特点是结构简单、操作方便。其结构如图 2-2 刮板式 核桃 去壳机 所示。它主要由进料机构、剥壳机构和支承机构等部分组成。 nts毕业设计说明书 13 图 2-2 刮板式 核桃 去壳机 核桃 果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥壳箱内，与高速旋转的刮板相互碰撞，在刮板的锤击下， 核桃 壳发生破裂，从而进行第一次剥壳。部分 核桃 果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而 核桃 壳却未撞裂，这部分 核桃 落入到由圆钢棒排列成的栅格上，由于栅格顶部与刮板的旋转外径间的 间距不足以容纳一个 核桃果，因此 核桃 果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些 核桃 果的果壳也被压碎。剥壳后的仁与壳通过栅格间的间隙落下，在下落的同时，受到风机吹来的经调节好的气流作用，果壳因重量轻而被气流送入集壳通道，而 核桃 仁因重量大，继续往下落，从而达到了壳仁分离的目的。 nts毕业设计说明书 14 第三章 刮板式 核桃 去壳机 主要部件 的 结构设计 刮板式 核桃 去壳机能否正常运转， 看 的是其主要部件的设计， 如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对 核桃 果进行剥壳。因此，刮板式 核桃 去壳机的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便和实惠。 3 1 设计前各项参数的确定 3 1 1 刮板 的半径及转速初定 刮板的旋转必须确保能将部分 核桃 壳撞碎，当 核桃 果与钢质物体相对速度达到 5 sm/时，可使 核桃 壳破碎而不会破坏到 核桃 仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。 如图 3-1 所示， 核桃 下落位置在 RR2之间，设计时采用最小碰撞半径2R为计算半径 nrv 2 取半径 R=250mm， 则 n=382.2r/min 结论： R=250mm， n=382.2r/min 图 3-1 3 1 2 刮板所需功率计算 根据公式tQP可计算出刮板所需的功率 刮板对 核桃 做功 pk EEQ kE：刮板改变 核桃 的动能 Ep ：刮板改变 核桃 的势能 222121 2121 mvmvEEE k mgRmghEp )(2 1 2221 gRvvmQ nts毕业设计说明书 15 )(21 2221 gRvvtmtQP 根据所给产量要求 1500kg/h,即 0.417kg/s,此为 核桃 仁的产量，折合 核桃 果产量为0.417/纯仁率 ,根据国家标准，湖南所处地理位置可取 核桃 的纯仁率为 69%,折合 核桃 果产量为 0.604kg/s,此即每秒进入剥壳箱内被破 碎的 核桃 果的重量。 核桃 接触刮板时初速度设为 1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为 15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为 500mm t=1s m=0.604kg/s 1v=1m/s 2v=15m/s R=0.5m )(21 2221 gRvvtmtQP =(0.302+67.95+2.96)W=71.212w 加上刮板与 核桃 在栅格中挤压所需要的能量， P 也不会超过 500w。 为计算电动机的所需工率 Pd，先要确定从电动 机到工作机之间的总效率 。设 1 、 2 分别为滚动轴承和 V 带传动的效率，于是有 2221 =-0.8668 电动机所需功率wdPP 不会超过 700W，由于给定电动机的功率为 1.5kW，远大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合要求。 3 1 3 传动方案拟定 由于刮板式 核桃 去壳机的工作轴旋转速度较高，达到 n2=382.2r/min 可有两种选择，第一种是采用一级 V带传动，第二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，而且成本升高，所以选用一级 V带传动。 3 1 4 电动机的选择 根据所给的功率及同步转速，可选用的电机型号有两种 Y90L-4 型 和 Y100L-6 型 根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于表 3-1 表 3-1电动机的数据和传动比 nts毕业设计说明书 16 方案号 电机型号 额定功率 kw 同步转速r/min 满载转速r/min 总传动比 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 总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案 2，即电机型号为 Y90L-4。 查表得此种电动机的中心高 H=90mm，外伸轴径为 24mm，轴的外伸长度为 50mm。 3 1 5 传动装置的运动和参数计算 轴的转速 min/14001 rn m in/2.382/12 rinn 轴的输入功率 2222 95.05.1 dPP =1.35kw 轴的转矩 mNnPT .732.33/9550 222 3 2 V 带传动 首先列出 设计的基本条件 电机型号： Y90L-4 额定功率： 1.5kw 转速： 1n =1400r/min 传动比： i =3.663 假设每天运转时间 t10h 1.确定计算功率caP查表得工作情况系数 AK =1.1 caP= PKA =1.1 1.5=1.65(kw) 2选择 V带带型 根据 caP 、 1n 查得最适合的带型为 A 型 3确定带轮基准直径 由主动轮基准直径系中选取 mmd d 751 ，从动轮基准直径为 nts毕业设计说明书 17 mmmmdid dd 7 2 5.2 7 4756 6 3.312 验算带的速度 smsmnddv /498.5/100060 140075100060 11 v= sm /498.5 maxv= sm/25 因此所选带的速度合适 4确定中心距 a 和带的基准长度 根据 )(2)(7.021021 ddddadddd 初步确定中心距 mma 7000 ，计算带的基准长度 0212210 4)()(22 addddddddadL =1972.36mm 由 V 带的基准长度系中选取基准长度 mmLd 2000 计算实际中心距 a mmmmdLLdaa 82.713)2 36.1972700(2 0 5验算主动轮上的包角 1 1 2 068.1 6 05.5782.7 1 3 752 8 01 8 01 主动轮包角合适 6计算 V 带的根数 z lca kkPP Pz)(9 00 由 min/14001 rn , mmdd 751 ,i =3.663 查表得 kwP 68.00 ， kwP 17.00 ， 95.0K ， 03.1lK 代入数值，经计算 Z=1.984 取 z=2 7.计算预紧力0FNqvKvzPF ca 436.125)15.2(500 20 8计算作用在轴上的压轴力pFnts毕业设计说明书 18 2sin2 10 zFF p 代入数值计算得 pF=482.7N 9.V 带轮的结构 尺寸计算及选用 带轮材料选用 HT200 根据基准直径的大小选用不同的带轮类型，小径带轮采用实心式，大径带轮采用轮辐式， 主要结构尺寸如表 3-2 表 3-2结构尺寸 单位： mm 尺寸类型 小带轮 大带轮 d75 280 基准宽度db11.0 11.0 基准线上槽深minah2.75 2.75 基准线下槽深minfh8.7 8.7 槽间距 e 15 0.3 15 0.3 第一槽对称面至端面距离 f 2110 2110 轮缘厚 12 12 带轮宽 B 35 35 外径ad80.5 285.5 轮槽角 极限偏差 38 1 38 1 孔径0d26 16 轮毂长 50 35 1d 48 32 轮辐厚 1b 8 1h 20 2h 16 nts毕业设计说明书 19 1D230.5 具体结构设计见零件图 3.3 轴 轴的转速 m in/2.382/12 rinn 轴的输入功率 2222 95.05.1 dPP =1.35kw 轴的转矩 mNnPT .732.33/9550 222 1 初步确定轴的最小直径 先按经验公式算邮轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。查表选取1050 A ，于是得 mmnPAd 99.152.382 35.1105 33220m i n 2 拟定轴上零件的装配方案 通过对各种方案的比较，现选用 图 3-2 所示装配方案 图 3-2 装配方案图 3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 （ 1） 为满足 V 带轮的轴向定位， 1-2 轴右端制一轴肩，故取 2-3 段直径 23d =22mm，左端用轴端挡圈定位，取直径 D=22mm。 V 带轮与轴配合的毂孔长试为 35mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故 1-2 段长度取为 mml 3212 nts毕业设计说明书 20 （ 2） 初步选择滚动轴承 因轴承只承受径向力，故先用深沟球轴承。参照工作要求并根据 mmd 2223 ，初步选取深沟球轴承 6205,其基本参数如表 3-3 表 3-3参数表 6204 基本尺寸 安装尺寸 极限转速 D B minsr ad aD asr 脂润滑 油润滑 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （ 3） 安 装刮板 架 段轴直径 mmd 6045 。 刮板 架段 安装宽度 取 mml 54245 ， （ 4） 轴承端盖 总厚度 20mm，取端盖外端与 V 带轮右端面间的距离 mml 40 ，故取 mml 6023 （ 5） 取刮板距箱体内壁 mma 20 ，取 mml 4034 ， mml 2656 。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度 。 （ 6）轴上零件的周向固定 V 带轮与轴的周向定位采用平键联接，按其直径查手册得平键截面如下 表 3-4平键截面 mmd 1612 55 hb 长度 l 取 22mm V 带轮与轴的配合为 H7/n6，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 k6。 （ 7）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角 2 45 ，各轴肩处圆角半径见零件图 3.4 刮板结构 刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对 核桃 果进行剥壳。此结构 采用四钢板 十字交叉 固定 在 旋转筒架上，其结构如图 3-3 旋转筒架图 所示 nts毕业设计说明书 21 图 3-3 旋转筒架图 因为采用的是打击和挤压两种方式配合进行剥壳，所以对刮板的强度有一定要求，采用材料是 45 号钢，而且刮板的表面必须进行处理，表面渗碳 1-1.5mm，热处理硬度HRC56-62。 刮板选用四块 8mm厚 钢板，长 宽 =500mm129mm，刮板外缘距旋转中心距离 250mm。固定刮板的筒架结构，其内径为 26mm，外径 120mm，刮板固定 支 架长度为140mm，截面尺寸 40mm20mm，每块刮板由两 根 固定 支 架固定，两者间采用 M10 螺栓联接 。 3.5 半栅笼 半栅笼在机器中的作用是让已经被剥壳的 核桃 与未被剥壳的 核桃 进行分离，其分离的原理就是 “小个通过，大个不过”。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个 核桃 仁大小的物体通过，被剥壳的 核桃 由于 核桃 壳的破裂，被变成破碎的 核桃 壳和整粒的 核桃 仁， 核桃 仁的大小刚好可以穿过栅格，而 核桃 果因为太大， 无法通过栅格， 将被阻挡在剥壳箱内，继续进行剥壳直到其外壳破碎 为止 。 其结构如图 3-4 半栅笼 所示。 图 3-4 半栅笼 nts毕业设计说明书 22 栅条是利用两 块墙板对两端进行固定的，墙板材料为 HT200，栅条材料为 20 号钢。栅条采用 10 圆截面长条，长度为 538mm， 因其特殊的作用，还需对其进行表面处理，要求渗碳 1-1.5mm，热处理硬度 HRC56-62。栅条的两头装砌在墙板的圆形槽内，组成半圆栅笼，栅条间距为 10mm，这样可使剥出的 核桃 仁能通过栅格，而未剥壳的刚不能通过。 装砌完成后要太上锁紧条，防止栅条松动。半栅笼内径为 516mm。 3.6 箱体 箱体的作用是提供给刮板一个封闭的剥壳环境，并对 相关 结构 起到 支承 和定位作用。 为了便于轴系部件的安装和拆卸，将 箱体做成剖分式，箱由箱座和箱盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。箱体的材料选用 HT200，铸造成型。具体结构 设计 见零件图。 3.7 壳仁分离装置 壳仁分离装置分为两个部分，一个是气流通道，它的一端接风机，另一端安装在箱体的下方， 还有就是壳与仁的收集板，它同样也安装在箱体下方。 核桃 经过箱体内的剥壳过程后， 将由此装置对其进行壳仁分离，分离的基本原理是 利用 核桃 壳与 核桃 仁的重量及受力面积的不同，用气流对其进行分离。重量稍重的不被气流吹走，直接下落到 核桃 仁收集通道，而重 量较轻的 核桃 壳将被风机吹来的气流带入到 核桃 壳收集通道。具体结构见装配图。 3.8 机架 整个机架采用 L63*63*6 角钢焊接而成，起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面。剥壳机安装在机架上面 ，联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图。 3.9 附件 刮板式 核桃 去壳的附件包括 装料斗， 轴承盖，风量 调节 装置 。 nts毕业设计说明书 23 第四章 如何正确使用 核桃 脱壳机 1对脱壳机的要求。脱壳干净、生产效率高，对有清选装置的脱壳机，还要求有较高的清洁度。损失率低、破碎率小。结构简单，使用可靠，调整方便，有一定的 通用性，能脱多种作物。 2对 核桃 穴皮果雪的要求。 核桃 干湿适宜，太干则破碎率高，过湿则影响工作效率。农村储存的 核桃 穴皮果雪一 般较干燥，为使其干湿适宜可采用下列方法：冬季脱壳。脱壳前用 10公斤左右的温水均匀地喷洒在 50公斤 的 核桃 上，用塑料薄膜覆盖 10小时左右，然后再晾晒 1小时左右即可开始脱壳，其他季节用塑料薄膜覆盖的时间为 6小时左右。 可将较干的 核桃 穴皮果雪浸在大水池内，浸后立即捞出用塑料薄膜覆盖 1天左右，再晾晒，待干湿适宜后开始脱壳。对电压的要求及工作场所的选择：单相电动机要正常工作，电压需达到其额定电 压。在农村农户较为分散，加之所用线路又不标准，致使离变压器较远的农户电压不足，因此，工作场所应选择离变压器较近的地方。 操作方法与注意事项 1使用前，应先检查各紧固件是否拧紧，旋转部位是否灵活，各轴承内是否有润滑油，脱壳机应放置在较平的地面上。然后检查电源，开关必须处于断开位置。 2电动机启动后，转子的转向应与机具上所指方向一致。先空转几分钟，观察有无异常响声，运转正常时方可均匀地喂入 核桃 。 3 核桃 果喂入时，要均匀、适量，不可含有铁屑、石块等杂物，以防打碎 核桃 米及造成机械事故。当 核桃 米覆盖 满筛子面时，方可打开出米口开关。 4 核桃 应干湿适宜，要根据 核桃 的大小选用适当的筛网。 5 核桃 米内 核桃 壳增多时，可将电动机向下移动，以便张紧风扇皮带，加大吹风量。 6操作时，人不要站在皮带传动一侧，以免伤人。 7存放机器时，应清除机器外表的尘土、污垢和内部残存的杂物。用柴油清洗各部位轴承后涂上黄油。机器要覆盖好，置于干燥库房内，避免日晒雨淋。 8应保证传动部位和轴承室内有充足的润滑油，并定期予以清理和更换。 nts毕业设计说明书 24 第 五 章 总结 本文是围绕农用机械产品 核桃 去壳机的设计，实现了 核桃 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。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，因为 核桃 剥壳的整个过程都是由这两部分完成的，剥出来的 核桃 能不能符合要求，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。 本文也介绍了目前各种 核桃 剥壳原理及装备，并对 核桃 剥壳机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。 本次 设计 是 对 我 的四年的大学生活做出 的 总结 ,同时为将来工作进行 了 一次适应性训练，从中锻炼自己 解 分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。 从这次设计也可 以看出一些问题 : 1.心态 :应该保持认真的态度 ,坚持冷静独立的解决问题 2.基本 :认真学好基本知识 ,扎实自己的基本知识 ,使面对问题时不会遇到很多挫折 ,从而打击自己的信心 ,结果使自己很浮躁 ,越来越不想搞这设计 ,故应该好好学习基本知识 ,一步一步的来 ,不要急功近利 ! 3.树立自己的良好形象 ,乐观的面对生活 ,坚持自己的想法和意识 总的说来 ,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西 ,取得一定的成绩 ,但同时也存在一定的不足和缺陷 ,我想这都是这次设计的价值所在 ,以后的日子以后自己应该更加努力认真 ,以冷静沉着的心态去办好每一件 事情 ! nts毕业设计说明书 25 参考文献 1 周瑞宝 核桃 加工技术 M 北京：化学工业出版社 2003.1 2 段淑芬，胡文广，李秀平，等世界 核桃 生产现状分析 J 核桃 学报， 1999， (增刊 ) 3 孟宪珍 核桃 脱壳机的设计和试验 J国外农机。 1980 4 尚书旗，刘曙光，王方燕 核桃 生产机械的应用现状与进展分析 J 核桃 学报， 2003， (增刊 ) 5 张效鹏，张嘉玉 核桃 脱壳机的不同部件对 核桃 脱壳性能的影响 J莱阳农学院学报， 1990， 7(1) 6 王延耀，张岩，尚书旗，等气 爆式 核桃 脱壳性能的试验研究 J农业工程学报， 1998， 14(1) 7 王智才我国农机市场需求及发展前景 J农机质量与监督， 2002， (5) 8 石一兵 食品机械与设备 M 北京：中国商业出版社 1992.6 9 肖旭霖 食品机械与设备 M 北京：科学出版社， 2006 10 中国标准出版社第一编辑室 中国食品工业标准汇编 M 北京：中国标准出版社， 2004 11 唐增宝，何永然，刘安俊 机械设计课程设计 M 武汉：华中理工大学出版社 1999.3 12 濮良贵，纪名刚 机械设计 M 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先 机械设计手册 .单行本 .机械传动 M 北京：化学工业出版社 2004.1 nts毕业设计说明书 26 致谢 本文是在 老师 的精心指导和关怀 下 完成的 ， 老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、 高 度的 责任 心对 我 产生了深深的震撼 。在老 师的培养和教育不仅使 我 顺利完成了论文，而且将继续激励 我 在今后的人生旅途上不断进取。 最后，谨 向所有给 我 关心、理解、支持和帮助的人们表示最诚挚的谢意 ！ 外文翻 译 nts毕业设计说明书 27 近净成形技术 工业发达国家的近净成形技术在近 20 多年来有很大发展，已经成为机械制造业主要的制造技术，在铸造、锻压、焊接、热处理和表面改性方面都已占据了总产量的主要地位。在我国近净成形技术在整个成形生产中比重还比较低，成形件精度总体平均要比国外低 12 个等级，一些先进的近净成形技术在我国只有少数企业采用，一些复杂难成形件我国还不能生产，部分先进成形设备、机械手和机器人、很大一部分高水平自动化生产线建线技术，我国还不能全部立足国内，因而总体水平上要比先进国家落后 15 25 年。每一个专业方向上，国外近 20 年 来都出现了一批新技术，有一些我们还没有掌握，有一些虽然做了试验研究，还没有用于生产。 过去人们往往侧重于单项技术的发展和应用研究，今天市场竞争激烈，人们为了更好更经济成形零部件，越来越多地注意到多项先进技术的综合运用，可以获得更好的效果。例如利用材料超塑特性进行焊接在航空件成形中的应用，利用低合金成份的非调质钢通过控锻控冷可以取代调质热处理，把铸造和锻压结合起来的半固态成形，粉未烧结的坯料再经过锻造获更好性能近净形零件，都是国外发展较快应用效果好的技术。我国专家把成形辊锻和精锻相结合，用于汽车前梁生产比国外 通用技术建设生产线，一条线就可节约上亿投资。 传统的
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