核桃脱皮机的结构设计及关键零件的机械加工工艺设计-青皮核桃去皮清洗机含SW三维及13张CAD图
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核桃
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核桃脱皮机的结构设计及关键零件的机械加工工艺设计-青皮核桃去皮清洗机含SW三维及13张CAD图,核桃,脱皮,结构设计,关键,零件,机械,加工,工艺,设计,青皮,去皮,清洗,SW,三维,13,CAD
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摘 要各种文献都指出传统的去皮方式既人工去皮，该方式虽然效果较好，但在核桃成熟时需要大量人力，具有成本较高、效率较低、劳动强度较大、生产不灵活等缺点。随着经济的不断发展，对核桃深加工产品的市场需求不断增加，对加工产品的需求也越来越大。但过高的成本和低效率是核桃加工速度很慢，所以必须由机器去皮代替人力才能满足市场需求。现在市场中有的脱皮机优缺点各异，难以满足家庭小规模生产使用。关键词：青核桃；核桃脱皮机；人工效率低；机械加工工艺； 前 言鉴于现在社会生产力的发展,全球正处于高速全面发展阶段,各种自动化、半自动化的批量生产代替了手工劳动,以及核桃作为一种营养品也好,一种休闲食品也好,都要求其越来越大的量,越来越快的生产速度与生产效率,因此核桃脱皮机的生产与发展刻不容缓,尤其是要求它的高效率性的必要。我国的核桃栽培面积约130万hm以上,主要种植区域在西南和西北。在国际市场上,核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有0.24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远,如美国人均占有核桃1.5kg,是我国的6倍。所以迫切要求我国核桃脱皮机的发展,完善的核桃脱皮机可以提高生产效率,增加人均占有量。1 国内外相关研究一、研究的目的和意义 核桃，又称胡桃，为胡桃科物。与扁桃、腰果、榛了并称为世界茗名的“四大中国是核桃生产大国，新损作为我困核桃生产的大省，种植而积、产量均在个国的前列，核桃产业是发展新娼经济的重要组成部分新疆的南疆具有独特的十旱荒漠气候环境，形成了适应当地干是少雨、昼夜温差大和多风沙气候特点的独特核桃生态地理品种群。但新疆核桃栽踣长期处了自种自食的封闭状态，对这些宝贵的核桃资源缺少系统的收集、评价与全而开发利用。我核桃产业刚刚起步，云南、山西、陕西、甘肃及东北部分地区核桃产业当做农业旨产业抓，在退耕还林时期己大面积种植，现己进入结果期和盛果期。21世纪以怎随着新疆“大力发展特色林果业战略的墨彻落实，使新疆核桃种植业进入了跨越式发展时期，核桃己成为促进新疆核桃主产区农村经济社会发展、农民持续增收的支柱产业和主导产业，新疆己成为中国核桃生产的重要主产区之一，自2010年起新疆年生产核桃总量隐居全国第二名。我国核桃种植面积广，各地区核桃脱皮技术的发展程度也不一样。最原始的脱皮方法就是带个橡胶了套，将青核桃往地上拌、用石头砸和用刀削等方式皮，但这些方法一是费力费时，不能用于批量生产，只能用于少量的青核桃去皮；二是不能够保证核桃外观洁净和品质；三是容易污染、弄脏衣服、，且不容易清洗。随之发明了传统“、堆沤脱皮法，这种方法就是将采收后的青核桃及时运到室外阴凉处或通风室内，按50cm左右的厚度堆成堆、堆积过厚容易腐烂，绝对禁止在阳光下曝晒，避免核仁发热变色变质。堆上覆盖厚10cm左右的单袋或秸秆杂草 ，以提高堆内温度促进皮核脱离，然可这种方法在沤时污液渗入果壳内污染果仁会降低核桃坚果的品质与商品价值心进而又发明了“乙烯利脱皮法”。但是采用堆沤脱皮法和乙烯利脱皮法不仅费时、费工、费力，而且因青皮腐烂严重，致果核污染面积大，污染率高。而且这两种脱青皮方法都严重地影响了核祧的产品质量，且不符合无公害食品和绿色坏保的要求。而机械脱皮的发展，解决了这一系列问题。采用机械剥离核祧青皮可以提高核桃外观质量及内在品质，减轻劳动强度，提高生产效率，加快核桃上市速度。据测定，刚采收后的核桃皮水率为40%50%，如此高的水分含量很容易使核桃采收后腐烂变质，所以应尽快脱掉坚果外面的青皮以保持坚果面洁净，增加商品外观品质，提高核桃的附加值。与手工剥离青皮相比较，机械剥离青皮可提高工效20倍以上，并可以避免皮对手的损伤。 与直接运输青皮核桃相比，脱皮后的核挑不但节约运输成本，而且还增加运输的数量，对农户和商户来说都能够增加收益。因此，加强对青核桃脱皮机械的开发研究，不议可以提高农户和商户的经济收人，而且能够有效处理固体废弃物变废为宝。但不少加工厂的前期处理仍采用落后的手工作业方式，致使生产率低下，加工卫生条件不能得到保障。为了减轻劳动强度、提高上作效率、提高核桃商品价值，使核桃初加工工业与种植业得到同步发展，研究青核桃脱皮、清洗设备将是一种必然趋势。二、课题所涉及的问题在国内现状我国核桃去皮机械的发展种类也较繁多，第一种脱皮机将置于传送带上的青核桃被输送到一块固定在底座上的下表面安装两排刀刃的压紧铁板下，刀刃离传送带的距离可以调节。青核桃在通过该铁板时青皮被切削刀刃除去。该核桃脱皮机取代了人力手工操作，提高了工效，成功解决了核桃成熟期来不及脱皮大量堆集腐烂的问题。第二种脱皮机采用半圆形栅格下机壳、上机壳和带花纹的硬橡胶栅条轴作为主要工作部件，通过挤压揉拼的方式解决了手工作业劳动强度大、效率低以及青皮中汁液对手的腐蚀问题。该机脱皮效率5001 000 kg/h，比人工作业效率提高30倍以上，青皮剥净率不低于9%，破损率小于1%，提高了商品核桃的外观品质和内在品质。第三种脱皮机其特征是装有进料囗的脱皮网笼固定在支架上，位于脱皮网笼轴心的转动轴通过轴承安装在支架上，转动轴上装有一条放射状排列的拨料杆。工作时将核桃通过进料口装入脱皮网笼，核桃在拨料杆的拨动下在网笼内旋转与网笼摩擦，青皮被摩擦脱去从出料口排出。该青皮核桃脱皮机结构简单，易于制作，脱皮效率高，适合农村核桃种植加工户使用。而第四种刮削式核桃青皮剥离机，其优点在于采用栅框笼固定一排核桃，在栅框笼的带动下核桃与削皮钢丝栅条接触从而刮去核桃青皮，结构简单，机械损伤率较低，青皮剥离充分，青皮从削皮钢丝栅长间隙间落下，核桃在支架左端落下，两者相互隔离，获得外观洁净的商品核桃。但各种机械都存在一定的缺陷，如供料快时，无法达到去皮效果。破壳率太高，清洗不够干净等。本课题所研究问题即为去皮、清洗的良好结合。结论目前, 我国在传统脱皮设备的基础上, 尽管正在积极研制和开发各种类型脱皮机械, 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。在技术上还存在如下问题:a 脱皮率低, 脱皮后的壳破碎率高, 损失大。b 作业成本偏高: 我国脱皮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。c 通用性差: 多数脱皮机只适应某一种均匀大小颗粒的脱皮作业, 而不能够通过更换主要工作部件来适应其他大小的脱皮, 利用率低。d 机具性能不稳定, 适应性差。发展方向：可向自动化控制方向发展。因为目前,大多数机具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的手段,开发设计自动喂料、自动定位脱皮装置,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,以开拓坚果加工品的国内和国际市场。还可提高机具的通用性。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果去皮作业需要的脱皮设备,并注意制造工艺水平与自动化、机械化和电气化水平,降低制造成本,以适应不同加工企业的需要。对坚果类农业物料加工工艺方法的研究,科技人员除了在原理上寻找新的突破外,应尝试用多种脱皮工艺方法联合使用,找出最佳组合,同时结合新的工艺方法,以提高需去皮坚果的剥皮率和整仁率,满足农产品深加工的需求。参考文献1周瑞宝,核桃加工技术M,北京:化学工业出版社,2013。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,2012，55(05)；3孟宪珍,核桃去皮机的设计和试验J,国外农机,2012,(6):2-4。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,2013,(5):79。5张效鹏,张嘉玉,核桃去皮机的不同部件对核桃去壳性能的影响J,莱阳农学院报,2012，7(1):376王智才,我国农机市场需求及发展前景J,农机质量与监督,2014,(5):35-37。7肖旭霖,食品机械与设备M,北京:科学出版社,2015。8唐增宝,何永然,刘安俊等,机械设计课程设计M,武汉:华中理工大学出版社,2012。9濮良贵,纪名刚,机械设计M,北京:高等教育出版社,2013。10关慧贞,冯辛安,机械制造装备设计,北京:机械工业出版社,2013。11梁勤安，核桃青皮剥离过程中影响青皮剥净率和核桃破碎率的因素分析J，农业工程学报，2004。12杨忠强,李忠新,核桃脱青皮技术及其装备研究J，食品与机械，2013，22(08)；13杨莉玲,刘奎,核桃脱青皮机的设计与试验J，中国农机化学报，2013，65(07)；14郑甲红,吴东泽,青核桃去皮过程的受力分析J，农机化研究，2015，16(03)；15梁金生,牛硕雅，青核桃块状去皮机的研制J，食品与机械，2015，5(10)；16刘东琴,卢军党,滚刷型青核桃脱皮机的研制J，农产品加工，2016，25(14)；17王冰,裴新民,我国核桃初加工现状及发展前景的分析研究J，中国农机化，2010，42(15)；18杨莉玲,杨忠强,南疆特色林果加工的现状及趋势J，新疆农业科学，2010，5(02)；19杨忠强,郭辉,马月虹,朱占江. 卧式青核桃脱皮机的设计与性能分析J. 保鲜与加工,2021，40（05）；1-14.20杨忠强,郭辉,马月虹. 卧式青核桃脱皮机关键部件优化与试验J. 食品与机械,2021,37(02)；139-144.21彭峰生. 核桃仁脱皮机设计J. 江苏农业科学,2020,48(13):271-275.22赵景涛,尚鹏旭,吴晓雪,方烨. 新型青核桃单体脱皮分离机机构原理及设计J. 食品与机械,2016,32(08):83-86.23杨少昆,李可. 一种青核桃脱皮机改进设计及试验分析J. 食品工业,2016,37(08)；220-222.24王合,张静. 5T-70型青核桃脱皮机的研究设计J. 农业机械,2011,(36):45-46.25郑书童,坎杂,李景彬,郭庆贺. 国内核桃脱青皮机械设备研究现状分析J. 新疆农机化,2015,(05):9-11.26Adeshina Fadeyibi,Olusola Faith Ajao. Design and Performance Evaluation of a Multi-Tuber Peeling MachineJ. AgriEngineering,2020,2(1)；27Influence of Cutting Angle on the Performance of an Orange Peeling MachineJ. Trends in Machine Design,2019,6(2)；28Adeshina Fadeyibi,Olusola Faith Ajao. Design and Performance Evaluation of a Multi-Tuber Peeling MachineJ. AgriEngineering,2020,2(1)；29Imthiyas A,Saravanan M,Kumar Praveen,Richard Meclar F,Satyanarayan D K. Design of Muskmelon Seed Peeling machineJ. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,2020,993(1)；30Ademola Olagoke Afolabi,Muhammad Lawal Attanda. Development and Performance Evaluation of Irish Potato Peeling MachineJ. Journal of Engineering Research and Reports,2020,；材料加工技术材料加工，将工业材料从原材料状态转换为成品或产品的一系列操作。 工业材料的定义是用于制造“硬”产品的材料，例如为工业和消费者生产的或多或少耐用的机器和设备，而与一次性“软”产品（例如化学品，食品，药品和服装）相反 。手工加工的材料与文明一样古老。 机械化始于18世纪的工业革命，并在19世纪初期，主要在英国开发了用于成形，定型和切割的基本机械。 从那时起，材料加工的方法，技术和机械种类和数量不断增加。从原材料中提取原材料或从基本化学物质或天然物质生产原材料之后，就可以立即开始将材料转换为零件和产品的制造过程循环。 金属原料通常分两步生产。 首先，对粗矿石进行处理以提高所需金属的浓度； 这称为选矿。 典型的选矿过程包括粉碎，焙烧，磁选，浮选和浸出。 第二，使用诸如冶炼和合金化之类的附加工艺来生产金属，该金属将被加工成最终组装成产品的零件。就陶瓷材料而言，将天然粘土与各种硅酸盐混合并共混以生产原材料。 塑料树脂是通过化学方法以粉末，颗粒，油灰或液体形式生产的。 合成橡胶也通过化学技术制造，与天然橡胶一样，以板，片，绉纱和泡沫的形式生产，以制造成品零件。将原材料转换为成品的过程具有两个主要功能中的一个或两个：第一，它们将材料制成所需的形状；第二，将材料制成所需的形状。 其次，它们改变或改善了材料的性能。成型和成型过程可分为两种类型：在液态状态下对材料执行的操作和在固态或塑性状态下对材料执行的操作。 当涉及金属，玻璃和陶瓷时，液体形式的材料的加工通常称为铸造。 当应用于塑料和其他一些非金属材料时，称为模塑。 大多数铸造和成型过程涉及四个主要步骤：（1）制作零件的精确图案；（2）用该图案制作模具；（3）将液体引入模具中；（4）从模具中取出硬化的零件 模具。 有时需要进行精加工。通过施加力或压力将固态的材料制成所需的形状。 待处理的材料可以处于相对坚硬且稳定的状态，并且可以是诸如条，片，粒料或粉末的形式，或者可以是软的，塑料的或油灰状的形式。 固体材料的形状可以是热的或冷的。 固态金属的加工可以分为两个主要阶段：首先，通常通过轧制，锻造或挤压将大锭或方坯形式的原材料热加工成较小的形状和尺寸。 其次，通过一个或多个较小规模的热或冷成型工艺将这些形状加工成最终零件和产品。材料形成后，通常会对其进行进一步更改。 在材料加工中，“去除”过程是消除一块或一部分材料的部分以获得所需形状的过程。 尽管去除工艺适用于大多数类型的材料，但它们最广泛地用于金属材料。 可以通过机械或非机械方式从工件上去除材料。有许多金属切割工艺。在几乎所有模具中，机加工都涉及将切削工具压在要成型的材料上。该工具比要切割的材料坚硬，可以去除切屑形式的不需要的材料。因此，加工的要素是切削装置，用于固定和定位工件的装置，通常是润滑剂（或切削油）。有四种基本的非切削去除工艺：（1）在化学铣削中，通过化学溶液在金属上的蚀刻反应去除金属；尽管通常应用于金属，但它也可以用于塑料和玻璃。（2）电化学加工采用相反的金属电镀原理，因为工件不是通过电镀过程堆积的，而是在受控的条件下被消耗掉的。通过电流的作用，（3）放电加工和磨削通过高能火花或放电腐蚀或切割金属，（4）激光加工用来自激光的强光束切割金属或耐火材料。另一个进一步的变化可能是“连接”，即永久地（有时只是临时地）将材料彼此粘合或附着的过程。 这里使用的术语包括焊接，钎焊，软焊以及粘合剂和化学键合。 在大多数连接过程中，通过施加一种或三种能量（热能，化学能或机械能）来产生两块材料之间的结合。 可以使用或可以不使用与被连接材料相同或不同的粘结材料或填充材料。材料的特性可以通过热处理或冷处理，机械操作以及暴露于某些形式的辐射来进一步改变。 通常通过改变材料的微观结构来实现性能改变。 涉及高于室温的温度的热处理和涉及低于室温的温度的冷处理都包括在此类别中。 热处理是其中材料的温度升高或降低以改变原始材料的性能的过程。 大多数热处理过程都是基于时间-温度循环，包括三个步骤：加热，保持温度和冷却。 尽管某些热处理适用于大多数材料系列，但它们在金属上使用最广泛。Material processing technology 出处：Encyclopedia Britannica Contributors Gloria LotMaterials processing, the series of operations that transforms industrial materials from a raw-material state into finished parts or products. Industrial materials are defined as those used in the manufacture of “hard” goods, such as more or less durable machines and equipment produced for industry and consumers, as contrasted with disposable “soft” goods, such as chemicals, foodstuffs, pharmaceuticals, and apparel.Material sprocessing by hand as old as civilization;mechanizationbegan with theIndustrial Revolutionof the 18th century, and in the early 19th century the basic machines for forming, shaping, and cutting were developed, principally in England. Since then, materials-processing methods, techniques, and machinery have grown in variety and number.The cycle ofmanufacturingprocesses that converts materials into parts and products starts immediately after the raw materials are either extracted from minerals or produced from basic chemicals or natural substances. Metallic raw materials are usually produced in two steps. First, the crude ore is processed to increase theconcentrationof the desired metal; this is called beneficiation. Typical beneficiation processes include crushing, roasting, magnetic separation,flotation, and leaching. Second, additional processes such assmeltingand alloying are used to produce themetalthat is to be fabricated into parts that are eventually assembled into a product.In the case of ceramic materials, natural clay is mixed and blended with various silicates to produce the raw material. Plastic resins are produced by chemical methods in powder, pellet,putty, or liquid form.Syntheticrubber is also made by chemical techniques, being produced, as is natural rubber, in such forms as slabs, sheeting, crepe, and foam for fabricating into finished parts.The processes used to convert raw materials into finished products perform one or both of two major functions: first, they form the material into the desired shape; second, they alter or improve the properties of the material.Forming and shaping processes may be classified into two broad typesthose performed on the material in aliquid stateand those performed on the material in a solid orplasticcondition. The processing of materials in liquid form is commonly known ascastingwhen it involves metals,glass, and ceramics; it is called molding when applied to plastics and some other nonmetallic materials. Most casting and molding processes involve four major steps: (1) making an accurate pattern of the part, (2) making amoldfrom the pattern, (3) introducing the liquid into the mold, and (4) removing the hardened part from the mold. A finishing operation is sometimes needed.Materials in theirsolid stateare formed into desired shapes by the application of a force or pressure. The material to be processed can be in a relatively hard and stable condition and in such forms as bar, sheet, pellet, or powder, or it can be in a soft, plastic, or puttylike form. Solid materials can be shaped either hot or cold. Processing of metals in the solid state can be divided into two major stages: first, the raw material in the form of large ingots or billets is hot-worked, usually byrolling,forging, orextrusion, into smaller shapes and sizes; second, these shapes are processed into final parts and products by one or more smaller scale hot or cold forming processes.After the material is formed, it is usually further altered. In materials processing, a “removal” process is one that eliminates portions of a piece or body of material to achieve a desired shape. Although removal processes are There are a number ofmetal-cutting processes. In almost all of them, machining involves the forcing of a cutting tool against the material to be shaped. The tool, which is harder than the material to be cut, removes the unwanted material in the form of chips. Thus, the elements of machining are a cutting device, a means for holding and positioning the workpiece, and usually a lubricant (or cutting oil). Shear-based material removal processes significantly influence the quality of workpiece surface and implicitly the component functional performance. An in-situ SEM nano-cutting enabled the study of crystal flow and lattice rotation occurring below the cutting edge in a polycrystalline Nickel superalloy. When nano-cutting within single grains a deformed nanolayer appears that consists of a crystal lattice rotated exclusively within the cutting plane which is delimited from the bulk of the grain by high angle boundary (HAB); the depth of deformed nanolayer increases with the material pile-up (nano-chip) caused by the grain shearing. Upon nano-cutting multiple grains, nano-recrystallisation at the HAB occurs, accompanied by the bending of the grain boundary (GB) in the cutting direction, a phenomenon that also significantly influences the deformation behaviour of the grains cut after passing the GB. Clarifying these aspects at the nanoscale is crucial for understanding the formation of workpiece surface damage after material removal operations.Electrical discharge machining (EDM) is a non-conventional process that is widely used for high-precision machining, complex product shapes, and high hardness materials. There are four basic noncutting removal processes: (1) inchemical milling the metal is removed by the etching reaction of chemical solutions on the metal; although usually applied to metals, it can also be used on plastics and glass, (2)electrochemical machininguses the principle of metalplatingin reverse, as the workpiece, instead of being built up by the plating process, is eaten away in a controlled manner by the action of the electrical current, (3)electrodischarge machiningand grinding erodes or cuts the metal by high-energy sparks or electrical discharges, (4)laser machiningcuts metallic or refractory materials with an intense beam of light from a laser.Another further alteration may be“joining,” the process of permanently, sometimes only temporarily, bonding or attaching materials to each other. The term as used here includeswelding,brazing,soldering, andadhesiveandchemical bonding. In most joining processes, a bond between two pieces of material is produced by application of one or a combination of three kinds of energy: thermal, chemical, or mechanical. A bonding or filler material, the same as or different from the materials being joined, may or may not be used.The properties of materials can be further altered by hot or cold treatments, by mechanical op
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