甘蔗削皮榨汁机设计

本科生毕业论文（设计）开题报告题 目: 甘蔗削皮榨汁机设计 姓 名: 学 院: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 号: 指 导教师: 职称: 2014 年 3 月 20 日南京农业大学教务处制本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）一、本课题意义我国是世界主要产糖国之一。2008/09 年度世界原糖产量 1.59 亿吨，其中我国食糖总产量 1350 万吨，是世界第三产糖大国。2008/09 年度甘蔗种植面积为 160 万公顷，甘蔗产量高，收益大，是我国制糖的主要原料。广西是我国最大的产糖省区，2007 年种植面积占到全国种植面积的 61.4，总产量占到全国甘蔗总产量的64.4%。在世界食糖总产量中，蔗糖产量约占 65，而我国则占 80以上 1。甘蔗除了作为制糖的主要原料外，另一个主要方面是当作水果直接食用。甘蔗中除含有丰富的糖分、水分外，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质。不但能给食物增添甜味，而且还可以提供人体所需的营养和热量。甘蔗食用有护牙健齿、健脾、护肝、防癌之功效，因其味美、甘甜、汁多、营养丰富，深受大众的喜爱。然而吃甘蔗去皮却是长期困扰人们的一大难题，甘蔗果皮坚韧，且不可食用。一直以来，甘蔗去皮都是用削皮刀手工削皮，不仅削皮速度慢，费时费力，又不卫生，还可能会划伤手 2。“皮难削,垃圾多,变质快”是甘蔗销售的重要限制因素。甘蔗皮质坚硬,食用部分只是其汁液,食用前必须用专用刨刀斩根、去梢、刨皮,食用后又留下大量残渣,废弃率高达 65%左右。因此,甘蔗上市会明显影响市容,增加垃圾,污染环境。为之,目前大部分城市都限制甘蔗入城销售。甘蔗去皮后上市销售则是解决上述问题的有效途径。果蔗斩根、去梢、刨皮后包装上市销售,一方面极大地减少了进城的甘蔗垃圾,另一方面也方便了消费者的购买、携带和食用。但是,去皮甘蔗保鲜难, Sehtiya 和 Densay3在这方面做过多种研究。去皮的甘蔗 3 天后就会出现失水干燥、变色和霉烂。解决去皮甘蔗变质快、加工效率低、供应期短的技术难题是实现去皮甘蔗商品化规模生产的关键。二、国内外研究概况据统计，我国的甘蔗生产成本为 140150 元t，而在巴西甘蔗生产成本为7080 元t，泰国约为 6070 元t，我国的甘蔗生产成本比巴西、泰国等国家高出约一倍 4。收获手段的落后严重制约着我国甘蔗糖业的发展。我国加入 WTO 后，国外蔗糖生产机械化程度高、成本低，将对我国目前高成本的制糖业造成严重的威胁 5。国外甘蔗收获剥叶机械的研究应用比国内要早很多，早在 20 世纪六七十年代，澳大利亚、美国等国已完全实现甘蔗种、管、收全程机械化作业，日本、巴西、菲律宾、南非等国也在较大程度上实现了机械化。甘蔗收获机械包括切段式、整秆式及分段式 3 种 6。澳大利亚、巴西的甘蔗收获大都应用高效的大功率切段式联合收割机 7。我国甘蔗收获机的研制进展缓慢，从二十世纪七十年代起就有许多科研院所研制甘蔗收获机械或引进国外联合收获机械进行仿制，开发的机型主要是仿制国外的大型收获机械。在国内，目前发展的大多是与中型轮式拖拉机配套的侧挂式剥叶整秆收获机型，虽能一次完成打顶、切割、剥叶、清净、集堆等工序，工作效率也较高，但机器庞大，结构复杂，且不能收获严重倒伏的甘蔗 8。甘蔗富含纤维，其形状细长多节且表皮粗厚坚韧，植株粗细不一且都有不同程度的弯曲，这使的使用机械对甘蔗进行削皮作业变得极为困难。国外对甘蔗去皮进行了很多研究，都因削皮效果不理想而没有应用在实际生活当中。当人们直接食用甘蔗时，基本上都是用削皮刀具人工削皮，利用去皮机械对甘蔗进行削皮作业还鲜有成果显著的研究。在国内目前虽然已有一些种类的去皮、削皮机械，但对甘蔗进行去皮工作效果拙劣、效率低下，仍不具实用价值，所以没有投入市场。由于甘蔗食用主要是吸取其汁液，将甘蔗榨汁后销售能够很好地迎合消费者的需求。甘蔗榨汁技术现在已经基本成熟，科技人员通过对甘蔗榨汁的实验和研究，从一次辊压榨汁逐步发展为两次辊压榨汁。现在这种双辊压甘蔗榨汁技术已取得显著成效，榨汁效果较好，可以说甘蔗榨汁技术已经基本成熟。三、应用前景综上所述，国内外在甘蔗削皮技术方面所进行的研究尚存在很大的局限性，研究主要集中在甘蔗收获和纵向式削皮方面，在轴向削皮方面的研究还很缺乏，各种削皮技术削皮效果不明显。另外，对甘蔗削皮与榨汁结合在一起进行研究还很缺乏，有很大的科研空间。利用甘蔗削皮榨汁机对甘蔗进行深加工,会改善甘蔗的卫生和食用性,符合现代城镇居民的生活需求, 甘蔗加工后可销往集贸市场、超市、铁路、旅游点等,扩大了传统甘蔗的销售范围,市场潜力巨大。甘蔗在我国的销量很大，目前国内还没有成熟的甘蔗削皮榨汁一体机。农副产品深加工是中国十五期间重点扶持行业, 随着经济条件的改善和人们对绿色新鲜饮料需求的增加 9,该课题市场前景广阔，具有重要的研究应用价值。参考文献：1刘海青.我国甘蔗产业现状与发展趋势.产业论坛， 2009.01 2林回.小型甘蔗削皮机. 页奇思妙想,2009.(20)3Sehtiya HL,Densay J P S.Internodal invertase and stalk maturity in sugarcaneJ.Journal of Agriculture Science.1991，116(7)4吕勇.浅谈我国甘蔗收获机械的现状与对策热带作物机械化，19975王光炬.甘蔗剥叶机的研究现状及研发趋势.广西农业机械化,2007,(4) 6刘文秀.广西甘蔗生产机械化现状及趋势. 推广天地,2008.097郑建荣主编.ADAMS 一虚拟样机技术人门与提高.机械 T 业出版社 20011l 8刘楚强.整杆式甘蔗收获机的研发现状及展望J.广西蔗糖，2002，(4)9王明杰,刘守祥. 甘蔗榨汁机的设计. 农产品加工学刊，2007，(9)研究的目标、内容和拟解决的关键问题一、研究的目标：设计一台用于周向切削的甘蔗削皮榨汁机械，所设计的机械应具有以下特点：（1） 设备稳定性能好。（2） 能够进行连续切削。（3） 较好的削皮效果。（4） 较好的榨汁效果。（5） 安全可靠。二、研究的内容：甘蔗削皮榨汁机总体结构的构建，切削运动和送料运动以及榨汁作业由步进电机驱动，根据甘蔗周向去皮切削原理设计合理的切削刀具，根据榨汁过程的特点设计合理的压榨轧辊。削皮部分能够连续对甘蔗进行切削去皮工作，设计合理的连续送料机构。削皮部分能高效率地进行甘蔗去皮作业，设计合理的传动比。榨汁部分能够对去皮后的甘蔗果肉进行连续榨汁，设计合理的传动比。三、拟解决的关键问题：（1） 刀具结构合理，排屑方便。（2） 切削连续进行，送料结构设计合理。（3） 削皮和榨汁作业连续进行，设计合理的连接环节。研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析一、研究方法：通过查阅相关资料，掌握甘蔗削皮和榨汁机械设计的主要技术参数，充分考虑已有的甘蔗削皮机和榨汁机的优缺点来确定甘蔗削皮榨汁机削皮部分和榨汁部分的总体设计方案，对现有装置的不足进行分析，对设计的甘蔗削皮机榨汁机进行修改和优化。最终设计出能满足使用要求的甘蔗削皮机榨汁机。二、技术路线：根据甘蔗直线进给、刀具旋转切削的形式，进行甘蔗削皮机榨汁机削皮部分运动功能的设计，再根据切削参数和传动方式等进行削皮部分总体结构布局的设计。根据对去皮后的甘蔗果肉进行连续榨汁的特点设计合理的压榨辊筒以及辊筒与送料部分的传动比。设计合理的削皮和榨汁部分连接环节。在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案，对所选择的方案做进一步的修改或优化，确定最终方案，对最终方案进行详细的设计，包括确定结构原理方案、装配图设计、零件图设计等。三、可行性分析：机械设计制造、刀具和金属切削等技术已经成熟，有很多相关的经验可供参考，而且本人经过了机械设计制造、切削原理等相关知识专业系统的学习，已经具备了设计机械的能力。经过动手对甘蔗进行削皮切削，已经了解了甘蔗削皮中存在的主要问题。榨汁技术已经基本成熟，可以借鉴相关知识进行结构设计。通过对现有甘蔗削皮机的不足进行细致的分析，对甘蔗榨汁机进行改进，详尽研究连接环节，完全可以设计出满足加工要求集削皮榨汁于一体的加工装置。特色或创新之处本课题充分考虑了甘蔗果皮坚韧、难以切削的特点，刀具采用螺旋铣刀，甘蔗原料直线进给、刀具绕自身轴线旋转的同时绕甘蔗轴线旋转对甘蔗果皮进行层层切削，使得削皮简易、卫生、快速、安全、实用。另外，本机械设计的刀具离甘蔗中心的距离可以调节，可对不同直径的甘蔗进行切削。集削皮和榨汁于一体，更加方便人们对甘蔗的食用。该课题具有重要应用价值。研究计划及预期进展1、 2014.12014.2 查阅国内外资料，了解国内外甘蔗去皮机和榨汁机设计现状及发展，完成专业文献综述、翻译一篇英文材料、完成开题报告；2、 2014.3 完成甘蔗削皮榨汁机设计总体方案初步设计；3、 2014.4 完成甘蔗削皮榨汁机设计总体方案设计；4、 2014.4 完成甘蔗削皮榨汁机设计机械结构设计；5、 2014.5 完成甘蔗削皮榨汁机设计装配设计；6、 2014.5 完成对甘蔗削皮榨汁机市场应用前景进行研究。7、 2014.5.26 撰写完成毕业设计论文初稿；8、 2014.5.28 6.2 修改毕业设计（论文）并准备答辩；9、 2014.6.5 毕业设计（论文）答辩。已具备的条件、尚缺少的条件和拟解决的途径（包括利用教学实验中心、科研实验室、实习基地、校外其它企事业单位等条件的计划与落实情况）（1