油棕内果破碎分离机设计

油棕内果破碎分离机设计 1 目录目录 1 引言 .2 1.1 本课题选题的背景、目的及意义.2 1.2 本课题的研究内容 .2 2 棕果破碎分离机的设计计算 .3 2.1 设计要求.3 2.2 棕果破碎分离机设计方案.3 2.2.1 传动系统设计 .3 2.2.2 内棕果破碎分离机工作原理 .4 2.3 核心工作部件设计.4 2.3.1 筛子振幅、振动频率的确定 .4 2.3.2 电动机的选取 .4 2.3.3 带传动设计 .5 2.3.4 传动轴的设计 .8 2.3.5 筛子的设计 .12 2.3.6 传动连杆的设计 .16 3 结束语 .18 致谢 .19 参考文献 .20 油棕内果破碎分离机设计 2 1 1 引言引言 1.11.1 本课题选题的背景、目的及意义本课题选题的背景、目的及意义 油棕亦称棕榈，属于棕榈科多年生木本油料。油棕果实包括鲜果肉 （干基含油 45%-50%）和棕仁（干基含 48%-55%）两部分，素有“世界油 王”之称。油棕果仁制油的特点是采用两次提取法，即先从鲜果肉上榨取 得皮油而后再从棕仁中制取仁油。两者精炼后皆可食用。棕仁油含有 80% 以上的饱和脂肪酸，皮油也含 50%以上的饱和脂肪酸，两者都属于半固体 脂，稳定性好、烟点高、储藏性良好且营养价值高（富含维生素 E、维生 素 A 以及谷甾醇和磷脂等） 。棕仁油味美，除直接食用和制造人造奶油外， 还用于制造高级肥皂、香皂和各种化妆品。但目前我国的棕榈油一般多为 进口，且最近几年进口量都呈逐年上升趋势。在能源日益紧张的形势下， 发展国内食用油的自身加工能力和水平，对缓解我国食用油进口压力有积 极意义。 海南于 20 世纪初引入棕榈种植，在上世纪中期时棕榈种植面积达到 最大，但后来因为诸多因素的制约，棕榈种植面积开始逐年下降，到目前 为止，海南棕榈的种植面积已经下降至不足万亩。随着食用油用量的剧增， 种植和发展棕榈的议题又开始提上议程，加上中国热带科学院的积极引种， 目前海南的棕榈种植和棕榈油加工又进入一个新的阶段。同时发展油棕产 业也是国家能源和农业政策扶持的战略性产业，是世界广泛认可的绿色能 源产业，是一个能给我国带来显著社会效益的新型产业。 棕油机械化加工方法在工艺流程上，分为预处理阶段、果肉压榨阶段、 棕仁压榨阶段和澄油提油阶段。果肉压榨阶段尽量保证压榨后能得到完整 的棕仁。在进行棕仁压榨之前，需要对棕仁进行干燥烘干预处理，并对其 壳仁进行破碎、分离的工作，以提高棕仁压榨阶段的出油率，本课题就是 在此基础上进行棕仁破碎与分离机的设计。课题的顺利开展将为今后为小 型油棕加工厂的建立提供必要的理论依据。 1.21.2 本课题的研究内容本课题的研究内容 油棕内果加工机械包括壳仁破碎，壳仁分离两部分。所以本课题主要 油棕内果破碎分离机设计 3 是设计一台能使油棕内果（棕仁）在压榨之前得到壳仁破碎并分离的机器。 使得下一步的油棕仁压榨能够更完全。据此，拟完成以下的研究内容： （1）采摘油棕，处理得干燥程度适宜的油棕仁。 （2）设计一台对已经预处理的内棕果进行破碎分离的机器，主要包 括计算确定主要运动参数，绘制各个主要部件的图纸和装配图并撰写设计 说明书； （3）对各个主要关键部件进行三维建模和仿真。 2 2 棕果破碎分离机的设计计算棕果破碎分离机的设计计算 2.12.1 设计要求设计要求 本课题设计的油棕内果加工机械主要应用于小型加工厂，根据食用油 具体的提取工艺要求，本机的设计拟满足以下要求： （1）设计实用，结构简单； （2）操作方便，成本低，便于推广； （3）提高生产效率。 2.22.2 棕果破碎分离机设计方案棕果破碎分离机设计方案 2.2.12.2.1 传动系统传动系统设计设计 分离部分传动装置由电动机、V 带轮、传动轴、传动连杆组成。具体 示意见图 1。 图 1 传动系统 油棕内果破碎分离机设计 4 2.2.22.2.2 内棕果破碎分离机工作内棕果破碎分离机工作原理原理 油棕内果加工机械由轧辊破碎部分和筛网分离两部分组成。从进料口 进入箱体的油棕籽在轧辊间受到挤压，破碎。破碎物经过 V 形滑板落到筛 网上。油棕壳从筛子底下掉出，筛子的筛上物便是完整油棕仁。 2.32.3 核心工作核心工作部件设计部件设计 2.3.12.3.1 筛子振幅、振动频率的确定筛子振幅、振动频率的确定 影响平面筛工作质量的因素有振幅、频率、倾角、振动方向、被筛物 的物理机械性质、筛子的结构和尺寸。设计平面振动筛时，正确地选择振 幅和频率具有重要意义。前苏联学者采秦诺夫斯基对高速和低速振动筛进 行了大量试验研究，并建议采用以下经验公式选择筛子的振幅和频率： 300nA 式中振动频率（每分钟振动次数）n 振幅（）Acm 由试验测量得出棕仁的几何尺寸的平均值为长度为 14.38mm，宽 度为 12.88mm，厚度为 10.92mm。根据脱壳后得到的油棕仁试验尺寸，初 步确定筛子的振幅 A=1，则振动频率=300hz。cmn 2.3.22.3.2 电动机的选取电动机的选取 参考筛网振动的示意图可得，传动轴每转一圈，筛子来回振动一次， 所以。电动机通过带轮带动传动轴，并考虑到带动筛子需300 / minnr 轴 要的功率较小，经有关设计手册查表知，可初步选取电动机功率 ，其转速。0.75kw d P 960 / min d nr 图 2 电动机的尺寸图 表 1 电动机的有关参数 油棕内果破碎分离机设计 5 电机 型号 额定 功率 KW 满 载 转 速 r/min ADEFGHLAB 90S0.75960140245082090315180 2.3.32.3.3 带传动设计带传动设计 一、方案确定一、方案确定 电动机通过大带轮带动传动轴，采用普通 V 带。 1 1）带和带轮的参数设计）带和带轮的参数设计 （1）V 带型号的选取和带轮直径的确定 工作情况系数：由机械设计有关设计资料查得1.1 A K 计算功率：1.1 0.750.825 cA PKPkw 则选择型号为 Z 型 小带轮直径：查表查得=50 1 D mm 大带轮直径：（设 1 2 50 960 (1)(1 0.01)158.4 300 m D n D n mm ） 1% 取 2 160Dmm (2)带长的计算 求： m D 12 50+160 105 22 m DD Dmm 求： 21 160-50 55 22 DD mm )2)(55 . 0 2121 DDahDD（ 0.55(50+160)+62（50+160） a 初取中心距： 400amm 油棕内果破碎分离机设计 6 带长： 22 55 23.14 1052 4001137.26 400 m LDa a mm 基准长度圆整1250 d Lmm (3)带轮的中心距及小轮包角的计算 中心距： 22 1 ()8 44 dm dm LD aLD 22 12501051 (1250105)8 55456.84 44 mm 小轮包角： 21 1 18060 DD a 16050 18060165.6 456.84 (4)V 带根数的计算 带速： 1 50 960 2.512 60 100060 1000 m D n v /m s 传动比： 2 960 3.2 300 m n i n 带根数：由设计手册得 ， ，得0.89k0.96 L k 0 0.02P 00 0.825 6.9 ()(0.120.02) 0.89 0.96 c L P z PP k k 取 z=7 (5)大带轮传动轴的轴上载荷计算 张紧力： （） 2 0 2.5 500() c Pk Fqv vzk 0.06/qkg m 2 0.8252.50.89 500()0.06 2.51242.82N 2.512 70.89 轴上载荷： 1 0 132.62 2sin2 7 42.82 sin548.96 22 Q FzFN (6)大带轮轮辐的设计 带轮由三部分组成：轮缘（用以安装传动带） ；轮毂（用以安装在轴 上） ；轮辐（联接轮缘和轮毂） 。 因为带轮速度，所以用 HT200 制造。2.512m/sv 在结构上，大带轮常采用轮辐式结构，轮辐截面为椭圆形，其长轴与 油棕内果破碎分离机设计 7 回转平面重合。轮辐数目根据带轮直径选取，因为大带轮直径za ，所以选。 2 160Dmmz4 a 带轮轮辐尺寸： 与轮毂连结处的宽度：3 1 a =30mm 0.8z FD h 与轮毂连结处的厚度： 11 a0.4h =12mm 与轮缘连结处的宽度： 21 0.8 =24mmhh 与轮毂连结处的厚度： 21 a0.8a =9.6mm 带轮轮缘尺寸：查表得： 基准宽度： 8.5mm d b 基准线下上槽深： 2mm a h 基准线下下槽深： 7mm f h 槽间距：12mme 最小轮缘： min 5.5mm 带轮宽： (186mmBz ）e+2f = 轮槽角：38 o 带轮轮毂尺寸： 轴径： 60mmd 轮毂长度： 取 (1.5 2)Ld 1.5 60=90mmL 轮毂厚度：0.318mmdd 油棕内果破碎分离机设计 8 图 3 带轮的结构图及三维造型图 2.3.42.3.4 传动轴的设计传动轴的设计 一、一、传动轴方案传动轴方案 从轴的左端至右端，依次装配的部分为轴承、带轮、轴承及传动杆。 图 4 传动轴的结构图及三维造型图 二二 、轴的设计参数、轴的设计参数 油棕内果破碎分离机设计 9 1）段安装轴承，滚动轴承 6208，轴承规格如图 5 所示 1 d 图 5 6208 轴承三维造型图 取内径 宽度 1 40dmm 1 18lmm （2）轴承右端定位采用轴肩定位,肩高度 h=5mm。带轮与轴承的距离 不应太短，所以 2 50dmm 2 100lmm （3）带轮左端定位采用轴肩定位，轴肩高度 h=5mm，宽度，5lmm 所以 3 70dmm 3 5lmm （4）段安装带轮，带轮轮毂宽度 B=90mm，轴径 d=60mm。带轮轴向 4 d 定位采用圆螺母和圆螺母止动垫圈定位。圆螺母的外形见图 6， 图 6 圆螺母 M60 三维造型 止动垫圈规格取 4 60dmm 4 103.5lmm （5）带轮与轴承间距不应太短，设计 5 50dmm 5 100lmm 油棕内果破碎分离机设计 10 （6）段安装轴承，滚动轴承 6208，轴承规格及三维造型图见上。 6 d 轴承轴向定位，采用圆螺母和圆螺母止动垫圈定位。圆螺母外形见图 七。 图 7 圆螺母 M40 三维造型 止动垫圈规格取 。 6 40dmm 6 29.5lmm （7）为使轴承与带轮间距不太短，设计 7 36dmm 7 100lmm （8）轴端与传动连杆连接的设计：在轴端设计一个伸出项，直径为 12mm，长为 39mm，如图 8 所示。 图 8 偏心轴三维造型图 其中，与传动连杆连接的用到轴承，轴承选用滚动轴承 6201，见图 9.； 所以设计长为 20mm，内径为 12mm，外径为 16mm 的轴套（图 10 所示）及 圆螺母（见图 11）和圆螺母止动垫圈进行轴承的轴向定位。 油棕内果破碎分离机设计 11 图 9 6201 轴承三维图 图 10 轴套三维图 图 11 圆螺母 M12 三维造型 止动垫圈取 。 8 12dmm 8 39lmm 三三 轴的校核轴的校核 按弯扭合成校核，进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩 油棕内果破碎分离机设计 12 的截面（即危险截面）的强度。根据计算，并取 22 () ca MT W =0.6，轴的计算应力 =28.29Mpa， 22 () ca MT W 前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献12表 151 查得 =60MPa，因此，故安全。） 四四 键的设计键的设计 带轮径向定位，采用键定位。 键的规格：查机械设计手册得采用普通平键，其规格 18mm 11mm 90mm 2.3.52.3.5 筛子的设计筛子的设计 一一 方案确定方案确定 筛网的筛孔采用长方孔。长孔筛的筛孔有长度和宽度两个量度，一般 筛孔长度均大于种子长度，故限制因素只有长孔的宽度。凡种子的厚度大 于筛孔宽度的均不能通过筛孔。长孔筛不能按种子长度和宽度分选，因为 任何种子竖起来都可以通过筛孔；同时，种子的宽度比厚度大，所以不可 能按宽度分选。种子的尺寸愈接近筛孔的尺寸，其通过的机会愈小。两者 尺寸相等时不能通过，必须使筛孔尺寸略大于被筛物尺寸。 为使筛上物顺利滑落，筛子与水平面成一角度。5 。 二二 筛子的材料筛子的材料 筛子直接与棕仁接触，应考虑到食用油的防污染问题，故选择不锈钢 材料。 三三 筛子的设计参数筛子的设计参数 筛上物油棕仁的尺寸如下表 2 所示。 油棕仁长度厚度宽度 油棕内果破碎分离机设计 13 第一组 14.410.313.2 第二组 141111.4 第三组 14.710.2213.26 第四组 14.6811.2211.98 第五组 13.9210.1212.56 第六组 15.2611.3213.86 第七组 16.0212.2414.08 第八组 13.8810.1412.04 第九组 13.9810.3412.8 第十组 14.4411.813.42 第十一组 12.389.6611.24 第十二组 14.410.7212.42 第十三组 14.6812.2814.2 第十四组 14.5412.114.12 第十五组 14.4610.3212.68 均值 14.3810.9212.88 表 2 油棕仁尺寸 长方孔的工作尺寸是筛孔的宽度。筛孔的长度用 表示。设为孔bca 长和种子一般长度的比值，（ 指种子长度） 。一般采用=4-5，/ 2 l acla 即 =（2-2.5） 。cl 根据油棕仁的尺寸表取 =14.38，那么 =28.76-35.95，取 =35。筛lcc 孔的宽度应小于油棕仁的厚度，确保油棕仁不能通过筛孔，则,b10.92b 取。9b 从强度观点来看，当筛面上受均匀载荷时，直线型筛孔的孔间部分受 拉伸，承担载荷的大部分，因而筛孔不易变形。 从分离效果来看，在布置筛子时应使种子在筛面上运动方向和长孔方 向一致，以便更有效地分离种子。 为了提高长孔的强度，必须将长孔两端制成圆弧形，以免应力集中在 油棕内果破碎分离机设计 14 锐角处破裂。 为了提高筛网的强度，长方孔的横向间隙取 15mm，纵向间隙取 6mm。 综上筛网尺寸选取 845mm468mm，具体参数如表 3 所示。 表 3 筛网的设计参数 筛长筛宽筛孔长筛孔宽筛孔横向间隙筛孔纵向间隙筛网的材质 845468359156 不锈钢 图 12 筛网的分布造型图 筛子两长边边缘尺寸各为 12mm，筛子两端边缘尺寸各为 30mm，筛网 的厚度为 5mm。 图 13 筛子的边缘造型图 四四 筛子边缘的挡板和传动板块尺寸的设计筛子边缘的挡板和传动板块尺寸的设计 为防止物料从筛子两边掉出，筛子两长边设置突出的边板，边板高度 尺寸为 25mm，边板顶端厚度为 3mm，底端为 10mm。 （如图 14 所示） 和传动连杆连结的网端设置一个突出的呈长方体的板块，尺寸为： 油棕内果破碎分离机设计 15 。板块一端焊接在筛网一端上，板块另36mm 36mm 100mm长宽高 一端打一圆孔，直径为 24mm，用来与传动连杆连接。为加强强度，设计有 肋板。 （如图 15 所示） 图 14 筛子的边缘挡板的造型图 图 15 筛子与连杆铰接端传动板块的三维造型图 五五 滑板设计滑板设计 在筛子的底端设计一块滑板，并与筛子保持在同一平面上。滑板设计 成 V 形。 上端宽度 1 462bmm 下端宽度 2 194bmm 长度200lmm 油棕内果破碎分离机设计 16 2.3.62.3.6 传动连杆的设计传动连杆的设计 一一 方案确定方案确定 轴与筛子的连接通过一根传动杆。轴端的伸出项是一段偏心轴，传动 杆通过一个滚动轴承与轴铰接，传动杆与筛子的连接通过一个连接件铰接。 （如图 16 所示） 图 16 传动杆与轴、筛子的铰接三维造型图 二二 传动杆材料传动杆材料 传动杆的材料选用 45 号钢，调质处理。 三三 传动杆参数设计传动杆参数设计 传动连杆总长为 700mm，开叉口端长 100mm，中间直杆长为 500mm，尾 端长 100mm。 图 17 传动连杆结构图 与轴铰接端设计成长为 100，宽为 36，厚度为 20的矩形，mmmmmm 中间设计一个阶梯孔，用以安装轴承 6201。 油棕内果破碎分离机设计 17 开叉口连接在筛网上。另一端与传动轴连接，尾端大圆孔直径为 30mm，小圆孔直径为 20。开叉口端的圆孔直径为 20mm。 通过一个连接件把筛子和传动轴铰接在一起。连接件的长度为 80mm， 做成螺钉形式，头部宽 10mm，尾部螺纹长度为 10mm。 油棕内果破碎分离机设计 18 3 3 结束语结束语 本课题设计油棕内果加工机械，其加工的对象是油棕果，主要应用 与小型油棕加工厂厂，因此所需要零件的精度要求不高，但辊筒的成本比 较高，为了提高捣碎机的工作寿命，要求配合精度高一些。 为了保证本次设计的正确性和增加课题的技术含量，本人在查阅大量 的相关书籍和资料的同时，多次向老师和其他专业同学请教，设计计算中 的每个公式和数据都做到有据可依。在样机的三维造型过程中，能够充分 运用自己学习的机械设计、机械制图、三维造型技术等知识，对四年专业 知识的学习有了一定的巩固，同时自己在专业方面的计算、推理、测试、 实际操作能力得到了进一步提高。 通过本次设计，我们培养了理论联系实际的设计思想，提高了生产实 际分析和解决工程实际问题的能力，巩固加深和扩展了有关机械设计方面 的知识。 油棕内果破碎分离机设计 19 致谢致谢 首先要衷心感谢我的指导老师的悉心指导和热忱帮助，半年多来我取 得的点滴进步无不凝聚着导师的教诲和关心。值此论文完成之即，特向导 师表示我最衷心的感谢和最崇高的敬意。 感谢机械系各位老师帮助；感谢学院老师的关怀；感谢同班同学的支 持与鼓励；还有共处一室的各位室友，与她们的相