磨盘式花生脱壳机机械结构设计开题报告

PAGE9开题报告一.本课题研究的目的、意义我国是世界花生生产第一大国,花生单产、总产和出口均居世界前列。我国种植的花生不仅能满足国内需求,更是主要创汇农产品之一,无论是出口还是深加工，特别是种用都须进行脱壳加工。脱壳是花生种用和精深加工中的重要环节。目前国外一些技术先进国家花生脱壳已经实现了机械化。但我国传统、低效率的手工剥壳方式及目前所使用的花生脱壳设备均存在脱壳质量不高、脱壳效率相对较低、花生破碎率高、含杂率高、生产环境恶劣等缺陷,成为制约花生统一供种和精加工业有效发展的瓶颈。研析国内花生脱壳技术与设备的研发现状及存在问题，对促进花生产业发展具有重要现实意义。二.国内外研究现状2.1国内外研究现状国外发达国家在花生脱壳方面研究起步较早,脱壳技术与设备较先进。20世纪80年代初,美国的LIANG研制了一种脱壳设备,能够在对物料尺寸分级的同时对其进行破壳。美国的Prussia和Verma又试图通过碰撞的机理研制种新型脱壳设备。目前,国外一些技术先进的国家,花生脱壳已经实现了机械化。自20世纪60年代以来,我国虽已有多种花生脱壳设备面世,但在脱壳技术研究方面一直没有大的突破,脱壳部件的研制仍处于20世纪90年代初的技术水平,在改善脱壳性能、有效降低破损等方面始终没有实质性突破目前国内花生脱壳技术及设备在技术性能和作业环节方面,存在作业质量差、性能不稳定、通用性差、脱壳率低以及破损率高等诸多问题,制约了花生统一供种和精深加工业的有效发展。因此,提高花生脱壳技术及设备的适用性、稳定性,降低破碎率和损伤率是我国今后研制花生脱壳技术及设备的关键问题。目前我国在花生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20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。由于机械脱壳时对花生仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的花生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:①脱壳率低，脱壳后的果仁破损率高，损失大。②机具性能不稳定，适应性差。③通用性差，利用率低。④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。⑤有些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。三.采取的研究路线首先，对所研究的课题进行广泛的调研，充分了解国内外相关课题的研究现状和相对应的知识，对花生脱壳机进行搜集和分析、学习研究，继承其中的优点，以及对其不足之处进行记录和思考。其次，参考各种资料，比如网络上相关的资料，图书馆里相应的文献，对花生脱壳机的不足之处进行良性，同时具有可行性的改造或创新，形成对结构模型的整体设想。最后，进行实际的设计，完成花生脱壳机的结构设计说明书以及各种零件图和装配图的绘制，检查并校正.四.进度安排第一周：查阅相关文献，撰写文献综述第二周：对文献综述进行修改，并撰写开题报告第三周：调整开题报告和文献综述的相关内容第四周：下载相关英文文献，查找与课题相关的外文文献第五周：重新核对外文翻译，并开始设计方案第六周：学习文献中的相关理论第七周：对花生脱壳机的零部件进行设计第八周：对花生脱壳机的零部件进行设计第九周：对花生脱壳机的零部件进行设计第十周：根据设计的数据，对花生脱壳机进行三维建模第十一周：对已三维建模的零件进行装配，确定装配关系，根据老师的修改意见，对三维建模进行修改和完善第十二周：确定最终的三维设计图，并生成相应的二维图，并对二维图按照标准进行标注第十三周：整理和总结设计过程，写论文的提纲，并为论文撰写查找相关的文献资料第十四周：完成论文主体，根据老师的修改意见，对内容进行调整，增强论文逻辑性第十五周：论文定稿，根据《长春理工大学本科论文格式要求》，对论文的格式进行修改，包括对论文的排版，插入图表的格式等进行修改第十六周：整理所有需要的材料，包括论文、图纸、任务书和毕业设计工作手册，进行答辩准备，对答辩过程可能会有的问题进行准备五.文献综述（2000字以上，列出主要参考文献）1.花生脱壳机发展现状我国花生脱壳机的研制自1963年原八机部下达花生脱壳机的研制课题以来已有几十种花生脱壳机问世。只进行单一脱壳功能的花生脱壳机结构简单、价格便宜、以小型家用为主的花生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花生脱壳机在一些大批量花生加工的企业中应用较为普遍。国内现有的花生脱壳机种类很多，如6HB-6型花生剥壳机，6HB-20型花生剥壳机，6HB-2型花生脱壳机等,技术参数见附表,其作业效率为人工作业效率的20-60倍以上。6HB-180型花生脱壳机械采用了三轧鲲混合脱壳结构,能够进行二次脱壳。而随着我国花生产业的进一步调整,花生产量逐年增加,花生的机械化脱壳程度将大幅提高,花生脱壳机械将拥有广阔的发展前景。花生剥壳的原理很多,因此产生了很多种不同的花生剥壳机械。花生剥壳部件是花生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花生仁破碎率、花生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,花生仁破碎率是社会最为关心的主要指标。八十年代以前的花生剥壳机械，破碎率一般都大于8%有时高达15%以上。加工出的花生仁,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,便成为花生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,栅条凹板式花生剥壳机。自1983年以来,在已有的花生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。2.花生脱壳机械研究重点国内外关于花生脱壳机械的开发与推广应用日益增多。针对现有花生脱壳机械存在的优点与不足,在未来的发展过程中,对花生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。提高花生脱壳机械的通用性和兼容性,使研制的花生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。花生脱壳机械能否适应这种发展趋势,将直接影响到花生脱壳机械能否更好的推广应用与健康发展。提高机械脱壳率。降低破损率,对花生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。目前国内外的花生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花生脱壳机械的发展前景。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花生机械的研制开发中,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,也是目前花生脱壳机械需要尽快解决的问题。3。花生脱壳机械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。水分含量惇花生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。因此应使花生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。4.花生脱壳机械前景展望花生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，花生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，虽然目前花生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花生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，我国花生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，也对花生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，而且构筑了适合花生生产机械化发展的新舞台，为花生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。在一些地区推进花生生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民购买花生机械、开展花生机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买花生机械的积极性，形成了新的市场需求。随着花生种植业的不断发展，国内外对花生深加工产品的需求不断增大，提高花生脱壳机械化作业水平成为必然。花生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，促进了花生加工业的科技进步，为花生脱壳机械的发展提供了空间。参考文献[1]张龙勋．机械制造工艺学课程设计指导书．机械工业出版社，1999[2]文坚，刘小康．机械设计方法学．广州:华南理工大学出版社，2006[3]李益民．机械制造工艺设计简明手册．机械工业出版社，1998[4]机械工程手册编委会．机械工程手册．机械工业出版社，1999[5]周霭明．机械制图．同济大学出版社，2001[6]成大先．机械设计手册．北京:化学工业出版社，2002[7]祝毓琥．机械原理．北京︰高等教育出版社,1986[8]黄鹤汀．机械制造装备．北京:予机械汇业出版社下2001六、外文翻译班巴拉花生剥壳机的设计修改和性能测试离心式Bambara花生荚果脱壳机是较早设计和制造的，可以破碎各种大小和品种的Bambara花生。脱壳机是用当地可用的材料制造和设计的。该机器由三个主要单元组成，即料斗，脱壳单元和动力传输单元。脱壳机仅将坚果与壳和果仁结合在一起就使产品开裂。试验结果表明，开裂率，种子破裂，部分去壳的豆荚，去壳的豆荚和机械容量分别为83.2％，17.4％，7.8％，9％和75000种子/小时。对该设计进行了修改，以合并一个分离单元，以节省操作的及时性并增强Bambara花生的高效加工。从当地市场购买的大量Bambara花生荚。班巴拉花生荚果的水分含量在五个不同的水平上有所不同。5.2、8.9、12.9、17.2和21.4％（d.b）。为每个豆荚样品选择一百个豆荚，并将其引入离心裂化器中。结果表明，水分含量为5.2％时，最佳脱壳效率为87.5％，破损率为2.8％，未去壳荚果为4.5％，部分去壳荚果为5.2％，风选效率为86.7％。鼓风机速度分别在三个不同的级别（1800、1450、1000rpm）变化。结果表明，鼓风机转速为1800rpm时，风选效率最高，为86.7％。1.引言班巴拉花生作为一种粮食作物已经引起了研究人员的新兴趣。作物非常重要，因为它能够更好地利用受干旱限制和固氮的环境受限区域，从而保护并增加自然土壤的肥力和健康（Dimakatso，2006年）。班巴拉花生（Vignasubterranea）是一种自花授粉的一年生豆类作物，以前被称为Voandzeiasubterranea（L.）。它用于人类和动物消费。该作物在非洲很受欢迎，因为它具有抗干旱和害虫的能力，并且在贫瘠的土壤上生长时能够产生合理的单产。图1显示了Bambara花生。长期以来，班巴拉花生一直被用作动物饲料，种子已被成功地用于喂养雏鸡（Linnemann，1992）。叶子富含氮和磷，适合动物放牧。人们发现这些作物的口感可口（Atiku，2000年），并且是干旱季节牲畜饲料的重要来源。班巴拉花生是一种高营养作物，在人们的饮食中起着重要作用。种子含有约63％的碳水化合物，19％的蛋白质和6.5％的油（Goli，1997），并以不同的形式消耗。班巴拉花生的去壳过程中仍采用传统技术。这些措施包括用研杵捣碎研钵，在平坦的表面上用棍子打浆以及在另一块石头或坚硬的平坦表面上用一块石头开裂。这些技术不仅费时费力，而且浪费。结果，Bambara花生荚的脱壳成为作物大规模生产和加工的瓶颈（Atiku等，2004）。为了解决这个问题，很少有人进行研究，开发，设计，构造和测试使用具有分离单元和不具有分离单元的几种裂化模式的班巴拉花生脱壳机的性能。其中一些工作包括Atiku等人（2004），Oluwole等人（2007）和Atale等人（2016）。Dordoni等。（2015）设计和开发了一种生态创新的高粱小吃，而Gomez-Pastora等人（2016）使用功能化磁性纳米粒子设计了新颖的吸附工艺，用于从受污染的地下水中去除砷Alonge等人（2016）对Bambara花生脱壳机的配置和操作进行的仔细分析表明，采用冲击技术的脱壳机设计用于有效脱壳Bambara花生，并消除了与传统豆类脱壳方法相关的繁重工作。该机由进料斗、裂解室、叶轮、轴、轴承、滑轮、机架、电动机组成。这台机器只进行裂解操作，不把谷壳和谷粒分开。Alonge等人（2016）设计的现有Bambara裂解机仅裂解坚果，其产品为壳和核的结合。这要求分离操作使用单独的机器。这将导致时间浪费和多余的电力使用的操作的分离机。为了改进Alonge（2016）的现有设计，Bambara坚果破碎机的改进设计和结构旨在将分离装置并入机器，以节省时间和功率。本研究的目的是通过加入分离装置来改进现有的Bambara坚果裂解机的设计并改善其性能2.材料和方法2.1设计理念Bambara花生饼干是由Alongeet等人（2016）设计的改进。因此，该设计将气动分离装置与机器结合起来，以提高现有Bambara裂解机的性能。本决定采用正压气动分离系统的Bambara坚果饼干。设计考虑因素如Alongeet等人（2016）所述3.设计方法该机器的设计是Oluwoleet进行的。f9c70961157847f3a678c882eafaf63b（2007）。机器由料斗，冲击鼓，叶轮，轴，轴承，滑轮，V-皮带，电动机，支撑框架，空气管道（分离单元）和鼓风机组成。3.1水分含量测定进行了测试以评估BambaraTroundnutShamper的性能。使用AviaraetAl的方法，多种荚的水分含量变化为具有五种水分水平。（2002）和Oluwoleetal（2004）。该方法涉及分别浸出普通水60,90,120,150,180分钟在普通水60,90,20,150,180分钟中的散装量的浸出量。在每个浸泡的末端，豆荚在其中层散布在天然空气中干燥约8小时。然后将荚在标记的聚乙烯袋中密封并以相同的条件储存另外24小时。这使得在袋中可以实现荚的稳定和均匀的水分含量。使用沥鹿（2006）和OJE（1993）描述的方法测定每个样品的水分含量。该方法涉及POD样品在130℃下用重量损失水分的烘箱干燥，以给出重量开始保持恒定的时间的理想。烘箱干燥6小时后，使用电动称重平衡称重豆荚，以确定最终的重量。使用OluwoleetAl给出的公式测定水分含量。MC=[（WI-WF）/WF]×100％（D.B）其中M=水分含量%Wi=初始质量的豆荚gWF=最终质量的豆荚g4.设计分析和计算4.1分离室的有效体积分离室或空气管道的体积将被评价为如下三（3）个形状的组成梯形棱镜的体积矩形棱镜槽的体积矩形棱镜的体积因此，分离室的有效体积4.2屏幕坡度屏幕的坡度是根据Bambara果仁的休止角20°以及风管的倾斜角度130°来选择的4.3风管横截面积管道的横截面是矩形，因此计算矩形区域的公式如EQ5所示4.4种子和壳的终端速度如下所示，根据Amereissa（2009）计算终端速度。4.5流速通过腔室的凹槽的流速基于在EQ7中提出的流量的速度和放电管道的速度来评估4.6特定功耗将使用下面的等式计算机器的特定功耗。4.7机器容量的测定机器容量估计如下4.8撞击器的描述该机器由馈电料斗，裂缝室，叶轮，轴，轴承，滑轮，框架，分离单元，鼓风机和电动机组成。机器有四个主要部分;料斗，吊舱壳单元，分离单元和动力传递单元。脱壳单元由400mm直径组成，由温和钢板制成的100mm高度圆柱形壳体，其内表面用作裂化表面和叶轮由25乘50mm矩形钢管制成。分离单元包括过渡通道（种子的混合物和来自炮击室的破碎的荚流入分离室）。分离室具有鼓风机（其中种子和豆荚通过空气电流分离），并在种子出口处丝网，防止种子落在鼓风机上。5.运营原则当主控制开关接通以及鼓风机开关时，叶轮达到操作速度。随机选择的豆荚将被倒入料斗中。当它们流入叶轮眼睛时，进入的螺母滑动并滚动在矩形管的内表面上。由于叶轮的全部