弧板-滾筒式核桃破殼機設(shè)計
弧板-滾筒式核桃破殼機設(shè)計,弧板-滾筒式核桃破殼機設(shè)計,弧板,滾筒,核桃,破殼機,設(shè)計
弧板-滾筒式核桃破殼機 姓名:李文正 學(xué)號:8011208215 指導(dǎo)老師:張宏 日期:2012-05- PPT模板下載基地1.設(shè)計主要內(nèi)容(1)設(shè)計的原理。(2)電動機的選取帶輪以及帶的選擇。(3)軸的設(shè)計以及固定。(4)滾筒和箱體的設(shè)計。(5)氣動裝置的選取。2.弧板-滾筒式核桃破殼機原理該裝置是由弧形板2 和滾筒 1 組成 如左圖,在滾筒上裝有兩個角度成180的活塞,兩活塞由彈簧支撐。當(dāng)分級后的核桃喂入旋轉(zhuǎn)滾筒后,自行定位在活塞的頂端,隨滾筒轉(zhuǎn)動,在活塞和弧板的共同擠壓下破裂,而后進(jìn)入料斗。半仁以上的占 75%,碎仁占 15%,未破殼的約占6%,生產(chǎn)能力 30kg/h。3.電動機的選取由于軸轉(zhuǎn)速在800-1000左右轉(zhuǎn)分,所需功率較低,傳動比為2-5,所以選取電動機為:Y90S-4 額定功率1.1PKW,滿載轉(zhuǎn)速1400rmin,效率79%,功率因數(shù)0.79.4.整體裝配思路 本裝置主要是利用電機帶動滾筒轉(zhuǎn)動,滾筒每轉(zhuǎn)90度,氣缸就撞擊一次。為了提高效率,我們在滾筒上對稱的開了兩對凹槽,一排初步設(shè)計13個。通過汽缸上的撞針和弧板的擠壓力,來實現(xiàn)核桃的破殼。本裝置由于氣動裝置在滾筒的內(nèi)部,給設(shè)計帶來很大的困難,張老師建議我使用懸臂軸,來達(dá)到設(shè)計要求。滾筒的另一端,也就是左圖的上端,利用螺栓把滾筒和側(cè)端面連接,采用此種設(shè)計主要是為了實現(xiàn)內(nèi)部的氣動裝置的固定。5.軸的設(shè)計6.氣缸的選取 由于本裝置體積限制,滾筒設(shè)計直徑大概在10-20厘米左右,所以氣缸選微型氣缸,通過查詢我們選取單作用基本型氣缸,型號為:CDJ2B 10-15 SR-C73 D:有無內(nèi)置磁環(huán) B:表示基本型 10:缸徑 15:行程 R:軸向 C73:磁性開關(guān)的型號 7.本設(shè)計的優(yōu)點和缺點優(yōu)點:本裝置噪聲低體積較小、生產(chǎn)率較高,既適合工廠使用也適用家庭使用。缺點:碎仁率有待提高。8.總結(jié) 由于本設(shè)計沒有具體的實物圖作參考,設(shè)計中難免會存在錯誤和不足之處,希望老師們批評指正。
12屆畢業(yè)設(shè)計
弧板-滾筒式核桃破殼機
設(shè)計說明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
指導(dǎo)教師
日 期
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
前 言
核桃,是人們常見的食物。它營養(yǎng)豐富,具有健腦、補腎、美容、降血脂四大功效。核桃和核桃仁還是我國傳統(tǒng)的出口商品。但是,由于核桃殼堅硬,手工剝核極其不便而且費時費力。因此,提高核桃取仁的機械化程度,是生產(chǎn)過程中急需解決的問題。鑒于此,本設(shè)計根據(jù)以往的研究與資料,提出了弧板—滾筒式核桃破殼原理,研制了核桃破殼機。本機能完美的解決核桃難剝核和人工剝核不能保證仁的完全性難題,且又有較高的生產(chǎn)率和較高的高路仁率。
本次設(shè)計采用常見的電機作動力源,利用V帶傳遞功率。利用軸旋轉(zhuǎn)帶動滾筒的轉(zhuǎn)動,利用氣缸實現(xiàn)破殼,從而使機器能夠連續(xù)的工作,大大提高了生產(chǎn)率。
目錄
1在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析·······································1
1.1堅果類破殼機現(xiàn)狀··············································1
1.1.1堅果類破殼機常見的機械脫殼方法 ································1
1.1.2新型核桃脫殼方法·············································1
1.1.3幾種典型的堅果類破殼機·······································2
1.2對堅果類破殼機械未來展望分析···································2
2破殼機設(shè)計的目的、意義···········································3
3弧板-滾筒式破殼機工作原理········································3
3.1破殼機的總體裝配思路··········································4
4氣動裝置的選取···················································4
5弧板-滾筒式核桃破殼機的設(shè)計·····································5
5.1電動機的選擇·················································5
6帶及設(shè)計··················································5
6.1傳動帶的設(shè)計·············································6
6.1.1確定計算功率················································6
6.1.2選擇V帶的型號·············································6
6.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑···········································6
6.1.4確定傳動中心距和帶長·········································6
6.1.5驗算主動輪上的包角···········································7
6.1.6確定V帶的根數(shù)·············································7
6.1.7確定帶的初拉力···············································7
6.1.8求V帶傳動作用在軸上的壓力····································8
7V帶帶輪的設(shè)計····················································8
7.1帶輪的材料選擇···············································8
7.2結(jié)構(gòu)設(shè)計·····················································8
7.3 從動帶輪的設(shè)計················································9
8傳動軸的設(shè)計·····················································9
8.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度·························10
8.2初步選擇輸出軸系··············································10
8.3確定輸出軸上的圓角半徑······································10
8.4 按彎扭合成條件校核軸的強度·····································11
8.4.1求輸出軸上的所受作用力的大小··································11
8.4.2求滾筒上所受的的合力·········································11
8.4.3軸上水平面內(nèi)所受支反力如圖···································11
8.4.4軸在垂直面內(nèi)所受的支反力·····································11
8.4.5作彎矩圖···················································12
8.4.6軸的載荷分析················································12
8.4.7當(dāng)量彎矩計算················································12
8.5 校核軸的強度·················································13
9入料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計···············································13
10滾筒的設(shè)計····················································13
11軸承端蓋······················································14
12氣缸撞擊裝置················································14
13影響核桃破殼的因素··········································14
13.1核桃的性質(zhì)···············································14
13.1.2核桃飽滿程度和均勻度····································14
13.1.3核桃的濕度要適中········································15
13.1.4破殼板的硬度···········································15
13.2 喂料速度對破殼效果的影響··································15
14結(jié)論························································16
14.1本課題所完成的工作········································16
14.2需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路·······················16
14.2.1目前核桃破殼取仁機械存在的主要問題························16
15致謝························································17
16參考文獻(xiàn)····················································18
弧板--滾筒式核桃破殼機
學(xué)生:李文正
指導(dǎo)老師:張宏
(塔里木大學(xué),阿拉爾)
摘 要:本文首先提出核桃機械剝核取仁的必要性和重要性。提出了弧板--滾筒式剝核原理及最優(yōu)設(shè)計方案,并研制了核桃脫殼機。其中主要包括總體方案的確定,各部件的設(shè)計與計算,總裝與零部件裝圖紙;完成設(shè)計后,分析了它的特點、優(yōu)勢,以及存在的不足,需要改進(jìn),提出了一些改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞:核桃;機械;剝核
1引言
核桃,是人們常見的食物。它營養(yǎng)豐富,具有健腦、補腎、美容、降血脂四大功效。核桃和核桃仁還是我國傳統(tǒng)的出口商品。但是,由于核桃殼堅硬,手工剝核極其不便而且費時費力。因此,提高核桃取仁的機械化程度,是生產(chǎn)過程中急需解決的問題。鑒于此,本設(shè)計根據(jù)以往的研究與資料,提出了弧板—滾筒式核桃破殼原理,研制了核桃破殼機。本機能完美的解決核桃難剝核和人工剝核不能保證仁的完全性難題,且又有較高的生產(chǎn)率和較高的高路仁率。
本次設(shè)計采用常見的電機作動力源,利用V帶傳遞功率。利用軸旋轉(zhuǎn)帶動滾筒的轉(zhuǎn)動,利用氣缸和弧板的擠壓力來實現(xiàn)破殼,從而使機器能夠連續(xù)的工作,大大提高了生產(chǎn)率。
2國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析
2.1堅果類破殼機現(xiàn)狀
國外早在20世紀(jì)60年代初,就著手研制堅果破殼機具,至80年代初,美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機,如夏威夷果破殼機、杏仁破殼機等。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,堅果破殼機具已日趨成熟,目前,正朝著機電一體化方向發(fā)展。近幾年來,國內(nèi)有些加工企業(yè)和科研院所已逐步研制開發(fā)出一些堅果類破殼加工設(shè)備,但多數(shù)破殼機具一次性破殼率偏低,碎仁率偏高,致使生產(chǎn)效率低,加工損失大。我國在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上,盡管正在積極研制和開發(fā)各種類型脫殼機械,但其發(fā)展相當(dāng)緩慢,同時成熟的機型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術(shù)上還存在如下問題: a)脫殼率低,脫殼后的籽仁破碎率高,損失大; b)機具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差; c)通用性差:多數(shù)脫殼機只適應(yīng)某一種籽粒的脫殼作業(yè),而不能夠通過更換主要工作部件來適應(yīng)其他籽粒的脫殼,利用率低; d)作業(yè)成本偏高:我國脫殼機械尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高; e)有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機試制或少量試生產(chǎn),未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用, 作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問題。
2.2堅果類破殼機常見的機械脫殼方法
(1)撞擊法脫殼:撞擊法脫殼是物料籽粒高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力, 使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼。物料由高速回轉(zhuǎn)甩料盤使籽粒產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會產(chǎn)生較大的變形,進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)籽粒離開壁面時,由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度,籽仁受到的彈性力較小,運動速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開,從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小,仁殼間隙較大且外殼較脆的籽粒。(2)碾搓法脫殼:物料籽粒在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動磨的間隙中,動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運動,也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時,磨片上的牙齒不斷對外殼進(jìn)行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁脫離,達(dá)到脫殼的目的。(3)剪切法脫殼:籽粒在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓之間受到相對運動刀板的剪切力作用,外殼被切裂并破開,實現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件,在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{(diào)節(jié)機構(gòu),可根據(jù)籽粒堅果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時,與刀板之間產(chǎn)生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。(4)擠壓法脫殼:擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥,調(diào)整到適當(dāng)間隙,使籽粒通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。在破殼的過程中籽粒能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與籽粒接觸的情況。要使籽粒在兩擠壓輥間被擠壓破殼,籽粒首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙被擠壓破殼。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破碎率和脫殼率高低的重要因素。(5)搓撕法脫殼:搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼。兩膠輥水平放置,分別以不同轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)動,輥面之間存在一定的線速差,橡膠輥具有一定的彈性,其摩擦系數(shù)較大。籽粒進(jìn)入膠輥工作區(qū)時,與兩輥面相接觸,如果此時籽粒符合被輥子嚙入的條件,即嚙入角小于摩擦角,就能順 利進(jìn)入兩輥間。此時籽粒在被拉入輥間的同時,受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,籽粒又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當(dāng)籽粒到達(dá)輥子中心連線 附近時法向擠壓力最大,籽粒受壓產(chǎn)生彈性——塑性變形,此時籽粒的外殼也將在擠壓作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。
3弧板-滾筒式核桃破殼機的工作原理
1.滾筒 2.弧板 3.活塞 4.彈簧 5.氣壓裝載系統(tǒng)
圖3-1 設(shè)計原理圖
該裝置是由弧形板2和滾筒1組成,在滾筒上裝有兩個角度成180°的活塞,兩活塞由彈簧支撐。 當(dāng)分級后的核桃喂入旋轉(zhuǎn)滾筒后, 自行定位在活塞的頂端,隨滾筒轉(zhuǎn)動,在活塞和弧板的共同擠壓下破裂,而后進(jìn)入料斗。半仁以上的占75%,碎仁占15%,未破殼的約占6%,生產(chǎn)能力30kg/h。
3.1破殼機的總體裝配思路
本裝置主要有入料斗﹑上箱蓋﹑箱體﹑滾筒﹑弧板﹑氣缸等組成。入料斗和上箱蓋通過螺紋連接,然后和箱體連接,在滾筒上有對稱的四排凹槽,用來固定從入料斗下來的核桃,然后電機通過V帶帶動滾筒轉(zhuǎn)動,當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動90度的的時候,氣動裝置打擊一次核桃,通過氣動裝置上的撞針和弧板的擠壓力實現(xiàn)對核桃的破殼。破殼以后的核桃隨著滾筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動,然后掉落,最后通過出料斗輸出。
如圖3-2:
圖3-2 總裝圖
4氣動裝置的選取
由于本裝置設(shè)計體積不大,所使用的氣缸又必須能到實驗的要求,綜合考慮本裝置選取單作用微型氣缸。
型號表示方法:C D J 2 B 16 - 45 S R - C73 s/n
D處:無標(biāo)記表示無內(nèi)置磁環(huán),有符號D則表示內(nèi)置磁環(huán)。
B表示安裝形式:B是基本型,F(xiàn)表示桿側(cè)法蘭型,L表示腳座型,D表示雙耳環(huán)型。
16表示缸徑
45表示行程
R表示軸向,無R表示徑向
C73表示磁性開關(guān)的型號,如果無型號則表示無磁性開關(guān)
C73后面如果無標(biāo)記則表示有2個磁性開關(guān),是s則表示磁性開關(guān)個數(shù)是1,是n則表示有n個磁性開關(guān)[2]。
本裝置綜合考慮選取的氣缸型號為:CDJ2B16-35 SR-C73
5電動機的選擇
根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在800-1000轉(zhuǎn)/分,按《機械設(shè)計實用手冊》推薦的傳動比合理取值范圍,取V帶的傳動比為2~4,即可滿足電動機的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。由《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》查出三種適宜的電動機型號,因此有三種不同的傳動比方案,如表:
表5-1 電動機的型號和技術(shù)參數(shù)及傳動比
方案
電動機型號
額定
功率P/kW
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載
轉(zhuǎn)速
r/min
效率(%)
電動機重量(KG)
功率因數(shù)
1
Y90S-2
1.5
3000
2840
78
22
0.85
2
Y90S-4
1.1
3000
1400
79
27
0.79
3
Y90S-6
0.75
1000
910
82
25
0.86
綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動的傳動比,可知方案2比較適合,因此選定電動機型號為Y90S-4。所選電動機的額定功率 P=1.1kw,滿載轉(zhuǎn)速 n=1400r/min,總傳動比適中,傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表5-2:
表5-2 Y90S-4主要參數(shù)如下表
型 號
額定功率KW
轉(zhuǎn)速r/min
電流/A
效率(%)
功率因數(shù)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y90S-4
1.1
1400
3.65
82
0.86
6.5
2.0
2.0
表5-3 電動機尺寸列表 單位mm
中心高
H
外形尺寸
底腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
90
10
6帶及帶輪的設(shè)計
表6-1 V帶主要參數(shù)如下表
P(KW)
V帶轉(zhuǎn)速(m/s)
從動輪直徑(mm)
傳動中心距(mm)
帶長(mm)
上包角
V帶根數(shù)
V帶初拉力(N)
軸上的壓力(N)
1.298
5.35
224
400
1258
3
73.5
433.93
7 V帶帶輪的設(shè)計
7.1帶輪的材料選擇
因為帶輪的轉(zhuǎn)速,即,轉(zhuǎn)速比較底,所以材料選定為灰鑄鐵,硬度為。
7.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑,選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸,設(shè)計如下:
主動帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸,而與主動帶輪配合的電動機軸的直徑是,因此根據(jù)經(jīng)驗公式,所以主動 帶輪采用腹板式。
帶輪參數(shù)的選擇:通過查《機械設(shè)計手冊》一書,可以確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù),結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表,其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得。
表7-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位(mm)
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
主動帶輪的厚度可以由計算公式: 求得 (7-1)
即 :
主動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖7-1:
圖7-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)
7.3 從動帶輪的設(shè)計
從動帶輪的結(jié)果選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動比來確定,即 ,,所以從動帶輪采用腹板式。
從動帶輪的參數(shù)選擇:通過查《機械設(shè)計手冊》一書,可查得帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表,其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得:
表7-2 從動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位(mm)
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
從動帶輪的厚度可以由計算公式: ,當(dāng)B<1.5d是,L=B 求得
即 :
從動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖6-2:
圖7-2 從動帶輪的結(jié)構(gòu)
8傳動軸的設(shè)計
根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑,可利用經(jīng)驗公式:
(8-1)
其中:—軸常用的幾種材料的的值
—主軸上的功率
—主軸上的轉(zhuǎn)速
軸上的材料由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》一書中表18—1 可以查到,應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號鋼,,書中表18—2取,于是得 :
輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)孔,必在軸上開有鍵槽,因此,為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強度,可以使周的直徑增加7%以上,這樣增加輸出軸的尺寸,因而可以提高軸的工作強度。即:
主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑,為了使所選的軸直徑與帶輪相配合,故使輸出軸端的軸徑選為20。在《機械設(shè)計手冊》一書。查表可以得知帶輪的厚度,則取輸出軸的次段軸徑為,其長度為。
8.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
為了滿足帶輪的軸向定位要求,Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個軸肩,故?、瘛蚨魏廷鳌妮S直徑 ,輸出軸的徑向定位由普通平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵為。鍵的型號可以通過查《機械設(shè)計實用手冊》一書取得。
8.2初步選擇輸出軸系
由破殼機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計的軸上裝有帶輪和滾筒,根據(jù),初步選取支撐的軸承為角接觸球軸承,在《機械設(shè)實用冊》查得7202AC型角接觸球軸承,由手冊中查得a=21mm,它的結(jié)構(gòu)尺寸為,?、颉蠖蔚闹睆较嗟?,即。
考慮到機體的制造誤差等原因造成的安裝錯位或是借口不齊等,滾動軸承應(yīng)在機體內(nèi)有一段移動的位移,查《機械設(shè)計手冊》可等位移量。
又因為此次設(shè)計所使用的軸為懸臂軸,因此軸的設(shè)計很有講究,綜合考慮,設(shè)計圖形如下:
圖8-2 懸臂軸
8影響核桃破殼的因素
多次試驗的結(jié)果證明,破殼效果與多種因素有關(guān)。機械的結(jié)構(gòu)因素有進(jìn)入角、摩擦角、電機轉(zhuǎn)速、破殼板間隙﹑破殼板硬度、破殼板上網(wǎng)格形狀和大小等;物料因素有品種﹑含水率、粒型大小、飽滿程度、均勻度、表面粗糙度、殼的厚薄和內(nèi)隔膜面積等。除此之外,還和喂料速度有關(guān)。
13.1核桃的性質(zhì)
13.1.1核桃的品種
由于核桃品種繁雜,形狀不規(guī)則,尺寸差異較大,殼仁間隙小,殼完全破裂所要求的變形量大于殼仁間隙,所以破殼取仁難度較大。核桃仁與殼之間的空隙大,仁殼結(jié)合松懈,易剝殼分離,否則難以剝殼分離。因此,應(yīng)盡量選擇殼薄與橫隔膜(夾層)退化的核桃,從而易于破出更多的整仁或半仁。
8.1.2 核桃飽滿程度和均勻度
核桃飽滿程度和均勻度對剝殼效果也產(chǎn)生影響。核桃粒度不均勻,剝殼設(shè)備最佳操作條件的確定困難,使剝殼效率和粉末度無法達(dá)到最佳的平衡,剝殼效果下降。為提高剝殼效果,可采取循環(huán)剝殼和二次剝殼的工藝,當(dāng)粒度相差太大時,最好采取分級剝殼,才能達(dá)到好的工藝效果。
8.1.3核桃的濕度要適中
核桃水分含量對外殼的強度、彈性、塑性以及仁的粉碎度都有直接影響。一般情況下,核桃含水量越低,其外殼越脆,剝殼時易破殼,但剝殼后混合物的粉末度增加;反之,外殼的韌性好,剝殼時的破殼率低,但剝殼后的整仁率提高。在核桃剝殼時,應(yīng)保持最適
當(dāng)?shù)乃趾?使外殼和仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異,這樣一方面使外殼含水量低到使其具有最大的脆性更易破碎剝殼,另一方面又不致于使仁在機械外力的作用下粉末度太大。因此,控制核桃剝殼時的最佳水分含量,對提高剝殼效率和減少粉末度都十分重要。試驗結(jié)果證明,核桃濕度15%左右時破殼較為合適。
8.1.4破殼板的硬度
破殼板硬度對破殼有較大影響,適當(dāng)?shù)挠捕燃皬椥钥色@得與核桃殼之間所需的摩擦力。若硬度太低,破殼板容易摩擦受熱發(fā)軟而過快磨損,使用壽命短;若硬度太大,則彈性差,對核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時變形小,與核桃殼之間摩擦減小,使撕剝作用相對較弱,影響破殼。試驗結(jié)果證明,采用HRC硬度40-50的45號鋼較合適。
8.2喂料速度對破殼效果的影響
在兩板間隙不變的情況下,喂料速度越高,單位時間通過的核桃量越多,生產(chǎn)率越高。但經(jīng)過實驗證明,當(dāng)喂料速度遠(yuǎn)大于生產(chǎn)率時,核桃破碎率增加,而破殼質(zhì)量則嚴(yán)重下降。因此,喂料速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。
9對堅果類破殼機械未來展望分析
堅果生產(chǎn)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,堅果機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進(jìn)一步提高,社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴大,雖然目前堅果破殼機械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(qū),特殊用途的堅果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動生產(chǎn)率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì),我國堅果生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化,也對堅果機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響,不僅拉動了新的有效需求,而且構(gòu)筑了適合堅果生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺,為堅果生產(chǎn)機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)堅果生產(chǎn)機械化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買堅果機械、開展堅果機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動了農(nóng)民購買堅果機械的積極性,形成了新的市場需求。隨著堅果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)外對堅果深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高堅果破殼機械化作業(yè)水平成為必然。堅果破殼機在提高勞動生產(chǎn)率,減輕勞動強度方面起到了積極的作用,促進(jìn)了堅果加工業(yè)的科技進(jìn)步,為堅果破殼機械的發(fā)展提供了空間。綜上所述,在堅果的破殼設(shè)備中,更多的為機械擠壓設(shè)備,與傳統(tǒng)手工法相比,機械法省工、省力、高效、環(huán)保,但這種設(shè)備仍存在著破殼率低、碎仁率高、機械適性差等缺點。而對于堅果破殼設(shè)備及破殼技術(shù)的研究,均基于堅果的機理研究。我認(rèn)為在堅果破殼技術(shù)與破殼機理的研究中,尚存在著以下幾方面需要解決的問題,這也是將來堅果破殼機械研究的發(fā)展方向。
a)堅果的微觀結(jié)構(gòu)研究。微觀結(jié)構(gòu)是宏觀性能的決定因素,堅果的破殼力學(xué)變形都是基于其可破殼的微觀結(jié)構(gòu)組成,但可惜的是目前人們對此尚未研究。由于這一根本性問題的存在,使人們進(jìn)一步在理論上研究堅果破殼力學(xué)特性時遇到了很大困難。
b)破殼力學(xué)特性研究。目前,人們對堅果的破殼物理力學(xué)性能、機械性能的研究主要采用實驗的方法進(jìn)行定性分析,從理論上進(jìn)行定量研究的很少。而堅果破殼可破殼性機理復(fù)雜,力學(xué)特性參數(shù)甚多。因此,這方面問題的解決僅靠實驗研究 是不夠的。
c)影響因素的確定與控制。影響堅果破殼開口的因素眾多,各因素之間相互影響,關(guān)系極為復(fù)雜。在某一特定破殼操作中,對影響參數(shù)條件的控制操作不易掌握,這就使得堅果的破殼設(shè)備在很大范圍內(nèi)推廣使用受到限制。
參考文獻(xiàn)
[1]鐘海雁等. 核桃生產(chǎn)加工利用研究的現(xiàn)狀與前景[J]. 食品與機械,2008,(04).
[2]吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京:高等教育出版社,2009.
[3]成大先.機械設(shè)計圖冊:第1卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.
[4]濮良貴.機械零件.5版.北京:高等教育出版社,1989.
[5]辛動軍,史建新. 核桃剝殼機導(dǎo)向裝置試驗研究[J]. 農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2008,(03).
[6]于俊一,鄒青.機械設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社.2010.
[7]喬園園,史建新,董遠(yuǎn)德.影響核桃殼仁脫離的主要因素[J].農(nóng)機化研究,2008,(04).
弧板-滾筒式核桃破殼機設(shè)計
1國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析
1.1堅果類破殼機現(xiàn)狀
國外早在20世紀(jì)60年代初,就著手研制堅果破殼機具,至80年代初,美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機,如夏威夷果破殼機、杏仁破殼機等。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,堅果破殼機具已日趨成熟,目前,正朝著機電一體化方向發(fā)展。近幾年來,國內(nèi)有些加工企業(yè)和科研院所已逐步研制開發(fā)出一些堅果類破殼加工設(shè)備,但多數(shù)破殼機具一次性破殼率偏低,碎仁率偏高,致使生產(chǎn)效率低,加工損失大。堅果主要是指具有堅硬外殼的果實。我國生產(chǎn)的最有代表性的堅果有干殼蓮子、核桃、杏仁、白果和松子等,在進(jìn)行深加工的過程中,脫殼是一個關(guān)鍵工序。因堅果果殼主要由纖維素和半纖維素組成,殼仁間隙小、殼堅硬,難以剝離,而且 堅果品種繁雜,尺寸差異較大、形狀不規(guī)則;剝殼的同時不能破壞果仁的品質(zhì),而物理剝殼法都對果仁品質(zhì)有不同程度的破壞,所以堅果的破殼取仁難度較大。我國在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上,盡管正在積極研制和開發(fā)各種類型脫殼機械,但其發(fā)展相當(dāng)緩慢,同時成熟的機型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術(shù)上還存在如下問題: a)脫殼率低,脫殼后的籽仁破碎率高,損失大; b)機具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差; c)通用性差:多數(shù)脫殼機只適應(yīng)某一種籽粒的脫殼作業(yè),而不能夠通過更換主要工作部件來適應(yīng)其他籽粒的脫殼,利用率低; d)作業(yè)成本偏高:我國脫殼機械尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高; e)有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機試制或少量試生產(chǎn),未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用, 作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問題。
1.1.1堅果類破殼機常見的機械脫殼方法
(1)撞擊法脫殼:撞擊法脫殼是物料籽粒高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力, 使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼。物料由高速回轉(zhuǎn)甩料盤使籽粒產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會產(chǎn)生較大的變形,進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)籽粒離開壁面時,由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度,籽仁受到的彈性力較小,運動速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開,從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小,仁殼間隙較大且外殼較脆的籽粒。
(2)碾搓法脫殼:物料籽粒在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動磨的間隙中,動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運動,也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時,磨片上的牙齒不斷對外殼進(jìn)行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁脫離,達(dá)到脫殼的目的。
(3)剪切法脫殼:籽粒在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓之間受到相對運動刀板的剪切力作用,外殼被切裂并破開,實現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件,在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{(diào)節(jié)機構(gòu),可根據(jù)籽粒堅果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時,與刀板之間產(chǎn)生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。
(4)擠壓法脫殼:擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥,調(diào)整到適當(dāng)間隙,使籽粒通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。
(5)搓撕法脫殼:搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼。
1.1.2新型核桃脫殼方法
(1)微波法:原理主要是通過微波加熱籽粒內(nèi)部形成高壓水氣,當(dāng)高壓水氣對 果皮壓力大于果皮的拉伸極限應(yīng)力時,果皮破裂,實現(xiàn)破殼。微波法破殼過程中,堅果果皮的致密結(jié)構(gòu)是其內(nèi)部形成高壓的重要保證;堅果含的水分是內(nèi)部產(chǎn)生高壓水氣的物質(zhì)基礎(chǔ);微波的加熱溫度則是導(dǎo)致產(chǎn)生高壓水氣的外部動力。但是快速加熱會造成產(chǎn)品的過渡膨脹甚至爆炸。
(2)高壓膨脹法:原理是使果實處于很高的壓力室中,讓果實在其中停留較長時間,以使籽粒內(nèi)外達(dá)到氣壓平衡,然后瞬間卸壓,內(nèi)外壓力平衡打破,殼體內(nèi)氣體在高壓作用下產(chǎn)生較大的爆破力而沖破殼體,從而達(dá)到脫殼的目的。
(3)能量法:原理是讓堅果進(jìn)入一個高壓高溫環(huán)境中經(jīng)受一定時間的高壓高溫作用,使大量熱量聚集于堅果殼內(nèi),隨后籽粒瞬間脫離高溫高壓環(huán)境,此時,聚集在堅果殼與仁間的壓力瞬時爆破,實現(xiàn)脫殼的目的,此法適宜于加工熟食品。
(4)高真空度法:將堅果放在真空爆殼機中,在真空條件下,將具有一定水分的堅果加熱到一定溫度,在真空泵的抽吸下,堅果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被去除,其韌性與強度降低,脆性大大增加;真空作用又使殼外壓力降低,殼內(nèi)部處于較高壓力狀態(tài)。在內(nèi)外壓力差的作用下,殼內(nèi)的壓力達(dá)到一定數(shù)值時,就會使外殼爆裂,使外殼脫去。
(5)激光法:用激光逐個切割堅果外殼。試驗顯示,用這種方法幾乎能夠達(dá)到 100%的整仁率,但因其費用昂貴、效率較低等原因,很難得到推廣。
(6)超聲波法:采用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生大于20kHz的超聲波作用在堅果籽粒外表面上,經(jīng)沖擊、碰撞、摩擦等多種力綜合作用進(jìn)行破殼??蓱?yīng)用于果皮結(jié)構(gòu) 不太堅硬的堅果。
(7)燃燒法:該法用液化氣火焰在高溫下將堅果物料外殼燒掉,然后對未燒盡的物料進(jìn)行擠壓刮皮,使仁、皮分離,將仁、皮一起進(jìn)入分離器,仁在此被分離出,再將仁進(jìn)行清洗即可。這種方法脫殼率高,但燃燒溫度較難控制,很容易使物料熟化甚至焦化,這種脫殼工藝獨特,是國外技術(shù)專利,故整套設(shè)備價格昂貴。
(8)化學(xué)腐蝕法:化學(xué)脫殼主要是將待脫殼的堅果浸入脫殼溶液中。該溶液用來軟化物料外殼并溶去一部分外殼,然后取出果實再利用機械方式脫去外殼。這種方法需添加其它化學(xué)成分如堿、酶等,這些添加物會使產(chǎn)品具有異味異質(zhì),影響成品品質(zhì)風(fēng)味,但此方法整仁率較高。
(9)復(fù)合型:對一些堅果使用一種方法不能達(dá)到很好的破殼效果時,可利用幾種破殼原理,合理地組合在一起,以克服和彌補單一脫殼法的不足,實現(xiàn)堅果的高效脫殼。
1.1.3幾種典型的堅果類破殼機
(1)擠壓式破殼機:主要由分級滾筒、導(dǎo)向機構(gòu)、破殼機構(gòu)、傳動機構(gòu)和動力所組成,它們依靠物料自身的重力自上而下形成一個系統(tǒng)作業(yè)流水線。工作時,核桃從料斗進(jìn)入錐形分級滾筒,不同尺寸大小的核桃經(jīng)錐分級滾筒分級,核桃按從大到小沿錐體軸線從小錐向大錐排列,隨錐形滾筒旋轉(zhuǎn)落到導(dǎo)向輥, 然后進(jìn)入擠壓滾筒,經(jīng)擠壓滾筒擠壓破殼后排出機外。擠壓式核桃破殼機的剝殼原理為:齒盤和弧齒板的斜面倒角45°,間距為L=8mm,在倒角面上分布著一定尺寸的小齒。當(dāng)核桃進(jìn)入擠壓滾筒中,齒盤的旋轉(zhuǎn) 帶動核桃邊旋轉(zhuǎn)邊向下擠入,一定間距的齒尖不斷地沿著殼表面滾壓,隨著擠壓變形量的增加,殼表面變平甚至出現(xiàn)凹坑,核桃接觸的齒數(shù)由1個增加到 2、3個甚至 4、5個。這樣在接觸處產(chǎn)生的初始裂紋不斷擴展,裂紋條數(shù)變得又多又長,由于核桃的旋轉(zhuǎn)使整個圓周都產(chǎn)生裂紋,使殼完全均勻地破裂,碎殼和仁通過最小間隙向下掉出來。
(2)撞擊式破殼機:撞擊式破殼機結(jié)構(gòu)。工作部件是轉(zhuǎn)盤(甩盤)和擋板。果實一般以0.037m/s 的速度通過可調(diào)節(jié)料門落下,從轉(zhuǎn)盤中心進(jìn)入后,經(jīng)高速轉(zhuǎn)盤的擋塊或葉片的導(dǎo)向及加速作用,高速脫離轉(zhuǎn)盤。當(dāng)果實以較大的離心力撞擊壁面時,壁面對果實產(chǎn)生一個同樣大小的反作用力,使果實外殼產(chǎn)生變形和裂紋。外殼彈性變形的恢復(fù) 使果實離開壁面,而果仁因慣性力的作用繼續(xù)向前運動,并在緊靠外殼變形處產(chǎn)生了彈性變形。當(dāng)果實離開壁面時,由于外殼與果仁具有不同的彈性,其運動速度也不同,果仁將阻止外殼迅速向回移動致使外殼在裂紋處拉開破裂,完成外殼的剝離。
(3)剪切式破殼機:板栗被提升機構(gòu)從料斗裝入后,提升至分料管,分別被導(dǎo)入兩個刀盤。在刀盤上,板栗受旋轉(zhuǎn)刀盤離心力的作用,向邊緣高速滾動。安裝在盤面成輪輻狀的鋸齒刀對板栗外殼進(jìn)行不斷的鉤削、剪切,最終把殼剝離。一定的時間間隔后,出料口開啟,殼和仁從出料口排出,從而完成一個破殼循環(huán)(提升、導(dǎo)料、破殼和出料)。
1.2對堅果類破殼機械未來展望分析
堅果生產(chǎn)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,堅果機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進(jìn)一步提高,社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴大,雖然目前堅果破殼機械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(qū),特殊用途的堅果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動生產(chǎn)率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì),我國堅果生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化,也對堅果機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響,不僅拉動了新的有效需求,而且構(gòu)筑了適合堅果生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺,為堅果生產(chǎn)機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。隨著堅果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)外對堅果深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高堅果破殼機械化作業(yè)水平成為必然。堅果破殼機在提高勞動生產(chǎn)率,減輕勞動強度方面起到了積極的作用,促進(jìn)了堅果加工業(yè)的科技進(jìn)步,為堅果破殼機械的發(fā)展提供了空間。綜上所述,在堅果的破殼設(shè)備中,更多的為機械擠壓設(shè)備,與傳統(tǒng)手工法相比,機械法省工、省力、高效、環(huán)保,但這種設(shè)備仍存在著破殼率低、碎仁率高、機械適性差等缺點。而對于堅果破殼設(shè)備及破殼技術(shù)的研究,均基于堅果的機理研究。我認(rèn)為在堅果破殼技術(shù)與破殼機理的研究中,尚存在著以下幾方面需要解決的問題,這也是將來堅果破殼機械研究的發(fā)展方向。
a)堅果的微觀結(jié)構(gòu)研究。微觀結(jié)構(gòu)是宏觀性能的決定因素,堅果的破殼力學(xué)變形都是基于其可破殼的微觀結(jié)構(gòu)組成,但可惜的是目前人們對此尚未研究。由于這一根本性問題的存在,使人們進(jìn)一步在理論上研究堅果破殼力學(xué)特性時遇到了很大困難。
b)破殼力學(xué)特性研究。目前,人們對堅果的破殼物理力學(xué)性能、機械性能的研究主要采用實驗的方法進(jìn)行定性分析,從理論上進(jìn)行定量研究的很少。而堅果破殼可破殼性機理復(fù)雜,力學(xué)特性參數(shù)甚多。因此,這方面問題的解決僅靠實驗研究 是不夠的。
c)影響因素的確定與控制。影響堅果破殼開口的因素眾多,各因素之間相互影響,關(guān)系極為復(fù)雜。在某一特定破殼操作中,對影響參數(shù)條件的控制操作不易掌握,這就使得堅果的破殼設(shè)備在很大范圍內(nèi)推廣使用受到限制。
2核桃破殼的機設(shè)計目的、意義
核桃,在我國已有兩千多年的栽培歷史,并逐漸由我國的西部擴展到黃河流域。目前我國的核桃栽培面積約130萬km2以上,產(chǎn)量數(shù)十萬噸,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上,核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界4大干果,核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認(rèn)識[1]。在,2000年年初自治區(qū)政府在下發(fā)的《關(guān)于調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展特色農(nóng)業(yè)的意見》中提出,要加快作為五大基地建設(shè)之一的林果業(yè)的發(fā)展,使其成為本世紀(jì)初自治區(qū)的優(yōu)勢支柱產(chǎn)業(yè)。核桃和核桃仁是我國傳統(tǒng)的出口商品,外貿(mào)部門根據(jù)核桃仁的完整程度將其分為一路仁、二路仁和碎仁。一路仁是指半仁及大半仁,二路仁是指四分仁以及比1/4大的三角仁,比1/4還小的仁稱為碎仁。二路仁與二路之和統(tǒng)稱為高路仁。高路仁重與仁總重的比值稱為高路仁率,這是評價核桃脫核機的一個重要指標(biāo),另一個指標(biāo)是:
剝核率=(核桃總量—含仁的核重)/核桃總重
核桃的總類:核桃劃分為四個品種群,(如表2-1)
表2-1 核桃品種群
品種群 核桃殼厚度 含仁率(%) 橫膈膜 內(nèi)褶壁 取出仁
(mm)
紙皮核桃 <0.9 >65 退化 退化 全仁
薄殼核桃 1~1.5 50~64 呈膜質(zhì) 退化 半仁
中殼核桃 1.6~2.0 41~49 呈革質(zhì) 不發(fā)達(dá) 1/4仁
后殼核桃 >2.1 <41 呈骨質(zhì) 發(fā)達(dá) 碎仁
由此可見,對核桃的生產(chǎn)以及加工已越來越迫切。然而,核桃外殼堅硬,不宜取仁,給我們的生產(chǎn)帶來了很大的困難。因此,我們考慮可以通過機器來達(dá)到破殼取仁的目的。目前,常見的破殼裝置有圓盤剝殼裝置、齒輥剝殼裝置、離心剝殼裝置、錘擊式剝殼裝置、軋輥式剝殼裝置、對輥窩眼式開口裝置、沖壓式破殼裝置、核桃鋸口破殼裝置、核桃破殼挖核裝置以及平板擠壓式破殼裝置。本課題選擇的是沖壓式破殼,核桃主要以的薄皮核桃作為研究對象。
3弧板-滾筒式核桃破殼機的工作原理
1.滾筒 2.弧板 3.活塞 4.彈簧 5.氣壓裝載系統(tǒng)
圖3-1 設(shè)計原理圖
該裝置是由弧形板2和滾筒1組成,在滾筒上裝有兩個角度成180°的活塞,兩活塞由彈簧支撐。 當(dāng)分級后的核桃喂入旋轉(zhuǎn)滾筒后, 自行定位在活塞的頂端,隨滾筒轉(zhuǎn)動,在活塞和弧板的共同擠壓下破裂,而后進(jìn)入料斗。半仁以上的占75%,碎仁占15%,未破殼的約占6%,生產(chǎn)能力30kg/h。
3.1破殼機的總體裝配思路
本裝置主要有入料斗﹑上箱蓋﹑箱體﹑滾筒﹑弧板﹑氣缸等組成。入料斗和上箱蓋通過螺紋連接,然后和箱體連接,在滾筒上有對稱的四排凹槽,用來固定從入料斗下來的核桃,然后電機通過V帶帶動滾筒轉(zhuǎn)動,當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動90度的的時候,氣動裝置打擊一次核桃,通過氣動裝置上的撞針和弧板的擠壓力實現(xiàn)對核桃的破殼。破殼以后的核桃隨著滾筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動,然后掉落,最后通過出料斗輸出。
如圖3-2:
圖3-2 設(shè)計總裝圖
4氣動裝置的選取
由于本裝置設(shè)計體積不大,所使用的氣缸又必須能到實驗的要求,綜合考慮本裝置選取單作用微型氣缸。
型號表示方法:C D J 2 B 16 - 45 S R - C73 s/n
D處:無標(biāo)記表示無內(nèi)置磁環(huán),有符號D則表示內(nèi)置磁環(huán)。
B表示安裝形式:B是基本型,F(xiàn)表示桿側(cè)法蘭型,L表示腳座型,D表示雙耳環(huán)型。
16表示缸徑
45表示行程
R表示軸向,無R表示徑向
C73表示磁性開關(guān)的型號,如果無型號則表示無磁性開關(guān)
C73后面如果無標(biāo)記則表示有2個磁性開關(guān),是s則表示磁性開關(guān)個數(shù)是1,是n則表示有n個磁性開關(guān)[2]。
本裝置綜合考慮選取的氣缸型號為:CDJ2B16-35 SR-C73
圖4-1 CDJ2B10-15 S-C73氣缸
5弧板-滾筒式核桃破殼機的設(shè)計
5.1電動機的選擇
根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在800-1000轉(zhuǎn)/分,按《機械設(shè)計實用手冊》推薦的傳動比合理取值范圍,取V帶的傳動比為2~4,即可滿足電動機的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。由《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》查出三種適宜的電動機型號,因此有三種不同的傳動比方案,如表5-1:
表5-1 電動機的型號和技術(shù)參數(shù)及傳動比
方案
電動機型號
額定
功率P/kW
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載
轉(zhuǎn)速
r/min
效率(%)
電動機重量(Kg)
功率因數(shù)
1
Y90S-2
1.5
3000
2840
78
22
0.85
2
Y90S-4
1.1
3000
1400
79
27
0.79
3
Y90S-6
0.75
1000
910
82
25
0.86
綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動的傳動比,可知方案2比較適合,因此選定電動機型號為Y90S-4。所選電動機的額定功率 P=1.1kw,滿載轉(zhuǎn)速 n=1400r/min,總傳動比適中,傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表5-2:
表5-2 Y90S-4主要參數(shù)如下表
型 號
額定功率KW
轉(zhuǎn)速r/min
電流/A
效率
(%)
功率因數(shù)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y90S-4
1.1
1400
3.65
82
0.86
6.5
2.0
2.0
表5-3 電動機尺寸列表 單位mm
中心高(H)
外形尺寸
底腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
90
10
6帶及帶輪的設(shè)計
根據(jù)核桃破殼機的具體傳動要求,可選取電動機和主軸之間用V帶和帶輪的傳動方式傳動,因為在破殼機的工作過程中,傳動件V帶是一個撓性件,它賦有彈性,能緩和沖擊,吸收震動,因而使破殼機工作平穩(wěn),噪音小等優(yōu)點。雖然在傳動過程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦,導(dǎo)致兩者的相對滑動,使傳動比不精確但不會影響破殼機的傳動,因為破殼機不需要精確的傳動比,只要傳動比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求,而且V帶的彈性滑動對破殼機的一些重要部件是一種過載保護(hù),不會造成機體部件的嚴(yán)重?fù)p壞,還有V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝,所以,在電動機與核桃破殼機之間選用V帶與帶輪的傳動配合是很合理的。
選擇V帶和帶輪因當(dāng)從它的傳動參數(shù)入手,來確定V帶的型號、長度和根數(shù),再來確定導(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸(輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等),傳動中心距(安裝尺寸),帶輪作用在軸的壓力(為設(shè)計軸承作好準(zhǔn)備)。
6.1傳動帶的設(shè)計
6.1.1 確定計算功率
(6-1)
其中:—工作情況系數(shù)
—電動機的功率
查《機械設(shè)計手冊》一書中的表8-7可知:=1.18
6.1.2選擇V帶的型號
取傳動比為5轉(zhuǎn)速合適。 根據(jù)計算得知的功率和電動機上帶輪(小帶輪)的轉(zhuǎn)速(與電動機一樣的速度),查《機械設(shè)計手冊》圖8-10,可以選擇V帶的型號為Z型。
6.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
(1)初選主動帶輪的基準(zhǔn)直徑:根據(jù)《機械設(shè)計手冊》一書,可選擇V帶的型號參考表8-6和表8-8,選取小帶輪直徑=71mm。
(2)計算V帶的速度V:
(6-2)
V帶在~的范圍內(nèi),速度V符合要求
(3)計算從動輪的直徑
(6-3)
根據(jù)表8-8取=224mm
實際傳動比i=3.15
6.1.4 確定傳動中心距a和帶長L
?。?
即:
得:
取:
帶長: (6-4)
即:
得:
按《機械設(shè)計手冊》一書中查表8-2[4],選擇想近的基本長度可查得: 。
實際的中心距可按下列公式求得:
(6-5)
中心距范圍377.25~433.50mm。
6.1.5 驗算主動輪上的包角
(6-6)
即:
求得 : 滿足V帶傳動的包角要求。
6.1.6 確定V帶的根數(shù)
V帶的根數(shù)由下列公式確定: (6-7)
其中 : —單根普通V帶的許用功率值
—考慮包角不同大的影響系數(shù),簡稱包角系數(shù)
—V帶的基準(zhǔn)長度系數(shù),取。
—計入傳動比的影響時,單根普通V帶所能傳遞的功率的增量。
由和查表8-4a得
由和i=3.15 查表8-4b
查表取值:
(6-8)
所以:
即: 取 根。
6.1.7 確定帶的初拉力
單根V帶適當(dāng)?shù)某趵?由下列公式求得
(6-9)
其中:—傳動帶單位長度的質(zhì)量,
即:
6.1.8求V帶傳動作用在軸上的壓力
為了設(shè)計安裝帶輪軸和軸承,比需確定V帶作用在軸上的壓力,它等于V帶兩邊的初拉力之和,忽略V帶兩邊的拉力差,則值可以近似由下式算出:
即:
7 V帶帶輪的設(shè)計
7.1帶輪的材料選擇
因為帶輪的轉(zhuǎn)速,即,轉(zhuǎn)速比較底,所以材料選定為灰鑄鐵,硬度為。
7.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑,選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸,設(shè)計如下:
主動帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸,而與主動帶輪配合的電動機軸的直徑是,因此根據(jù)經(jīng)驗公式,所以主動 帶輪采用腹板式。
帶輪參數(shù)的選擇:通過查《機械設(shè)計手冊》一書,可以確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù),結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表,其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得?! ?
表6-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位(mm)
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
主動帶輪的厚度可以由計算公式: 求得 (7-1)
即 :
主動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖7-1:
圖7-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)
7.3 從動帶輪的設(shè)計
從動帶輪的結(jié)果選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動比來確定,即 ,,所以從動帶輪采用腹板式。
從動帶輪的參數(shù)選擇:通過查《機械設(shè)計手冊》一書,可查得帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表,其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得:
表7-2 從動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位(mm)
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
從動帶輪的厚度可以由計算公式: ,當(dāng)B<1.5d是,L=B 求得
即 :
從動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖7-2:
圖7-2 從動帶輪的結(jié)構(gòu)
8傳動軸的設(shè)計
傳動軸是核桃破殼機的主要設(shè)計部件之一,它在核桃破殼機正常工作過程中,承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)零件,核桃破殼是瞬時沖擊很大,而且沖擊次數(shù)很頻繁的工作環(huán)境,因此傳動軸的設(shè)計是很關(guān)鍵的一個步驟。它的主要公用是:一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件,使其有確定的工作位置;而是傳遞軸上的運動和動力。軸按照軸線形狀的不同,可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓形軸等,根據(jù)核桃破殼機的結(jié)構(gòu)特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求,核桃破殼機的主軸選用直軸形式傳遞,而且選用直軸中的階梯軸。此軸的設(shè)計如下:
根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑,可利用經(jīng)驗公式:
(8-1)
其中:—軸常用的幾種材料的的值
—主軸上的功率
—主軸上的轉(zhuǎn)速
軸上的材料由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》一書中表18—1 可以查到,應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號鋼,,書中表18—2取,于是得 :
輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)孔,必在軸上開有鍵槽,因此,為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強度,可以使周的直徑增加7%以上,這樣增加輸出軸的尺寸,因而可以提高軸的工作強度。即:
主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑,為了使所選的軸直徑與帶輪相配合,故使輸出軸端的軸徑選為20mm。在《機械設(shè)計手冊》一書。查表可以得知帶輪的厚度,則取輸出軸的次段軸徑為,其長度為。
8.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
為了滿足帶輪的軸向定位要求,Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個軸肩,故?、瘛蚨魏廷鳌妮S直徑 ,輸出軸的徑向定位由普通平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵為。鍵的型號可以通過查《機械設(shè)計實用手冊》一書取得。
8.2初步選擇輸出軸系
由破殼機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計的軸上裝有帶輪和滾筒,根據(jù),初步選取支撐的軸承為角接觸球軸承,在《機械設(shè)實用冊》查得7202AC型角接觸球軸承,由手冊中查得a=21mm,它的結(jié)構(gòu)尺寸為,?、颉蠖蔚闹睆较嗟?,即。
考慮到機體的制造誤差等原因造成的安裝錯位或是借口不齊等,滾動軸承應(yīng)在機體內(nèi)有一段移動的位移,查《機械設(shè)計手冊》可等位移量。
基本結(jié)構(gòu)如圖8-1:
圖8-1 軸的結(jié)構(gòu)與裝配
又因為此次設(shè)計所使用的軸為懸臂軸,因此軸的設(shè)計很有講究,綜合考慮,設(shè)計圖形如下:
圖8-2 懸臂軸
8.3確定輸出軸上的圓角半徑值
按前面所述的原則,求出軸肩處的圓角半徑的值,詳細(xì)見圖。軸端倒角在軸的兩端均為,小軸肩為軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應(yīng)力集中。
8.4 按彎扭合成條件校核軸的強度
8.4.1 求輸出軸上的所受作用力的大小
根據(jù)公式: (8-2)
求得:
其中:—電動機的額定功率
—主軸的轉(zhuǎn)速
即:
8.4.2求滾筒上所受的的合力
根據(jù)公式: (8-3)
求得:
其中 :—輸出軸的軸心到釘齒定的距離
即 :
根據(jù)受力分析
即 :
由于核桃破殼機的主軸軸向不受力。 則取
圓周力 徑向力 軸向力 的方向如圖8-3所示
圖8-3 受力分析
8.4.3軸上水平面內(nèi)所受支反力如圖
根據(jù)公式: (8-4)
求得:
其中:—是輸出軸上Ⅲ—Ⅳ段的中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處的距離
—是輸出軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離
即 :
根據(jù)公式:求得
即 :
8.4.4軸在垂直面內(nèi)所受的支反力
根據(jù)公式: 求得
即 :
根據(jù)公式 : 求得
即 :
8.4.5 作彎矩圖
在水平面內(nèi),軸上、、三點的彎矩為 :
根據(jù)公式 : (8-5)
求得:
即:
作水平面內(nèi)彎矩圖如圖1(b)所示
在垂直面內(nèi),軸上、、三點的彎矩為 :
根據(jù)公式 : (8-6)
求得
即 :
根據(jù)公式: 求得
即 :
合成的彎矩為 :
根據(jù)公式 : 求得
其中 : —電動機的額定功率
—主軸轉(zhuǎn)速
作軸的彎矩圖8-5所示
圖8-5 軸的彎矩分析
8.4.6 軸的載荷分析
8.4.7當(dāng)量彎矩計算(彎矩、扭矩合成圖)
B 點:
C點左側(cè) :
D點右側(cè) :。
8.5 校核軸的強度
進(jìn)行校核時,通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強度(既危險截面c的強度)。由經(jīng)驗公式及上面計算出的數(shù)值可得出。
公式 : (8-7)
式中 : —軸的抗彎拋面模量,
—軸的許用應(yīng)力,。按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性,在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值,從《機械設(shè)計基礎(chǔ)》可以查出。
按《機械設(shè)計手冊》書中查得,對于的碳鋼,承受對稱循環(huán)變應(yīng)力。
9入料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計
入料斗(如圖9-1)是保證進(jìn)料順利,起定料的作用,根據(jù)本機的整體特點,入料斗設(shè)計成矩形和梯形相結(jié)合的形狀,且矩形的寬度為400mm,能保證剛好一個核桃進(jìn)入滾筒進(jìn)行剝殼。
圖9-1 入料斗
10滾筒的設(shè)計
滾筒是核桃破殼機的主要部件之一,它直接關(guān)系到核桃破殼機正常工作時整體的破殼效果情況,它的功能是采用滾筒上的凹槽,均勻快速的轉(zhuǎn)動情況下,將進(jìn)入的核桃運到指定位置,然后通過撞針的撞擊從而實現(xiàn)破殼。
1.螺栓 2.滾筒端蓋 3.滾筒
圖9-2 滾筒
11軸承端蓋
由于左端軸承需要固定,所以左端的軸承端蓋設(shè)計成螺紋結(jié)構(gòu),以此把左端軸承固定死。如圖11-1所示:
圖11-1 軸承端蓋
12氣缸撞擊裝置
氣缸撞擊裝置主要是選用和核桃半徑差不多的撞針,使其焊接在氣缸的前部,可以根據(jù)自己的實際需求來選擇撞擊裝置的撞針數(shù)量。由于整個的設(shè)計裝置不大,而且氣缸又是選取的微型氣缸,壓力有限。所以,不能安裝很多的撞針,安裝很多的話有可能減少使用壽命。
圖12-1 氣動撞擊裝置
13影響核桃破殼的因素
多次試驗的結(jié)果證明,破殼效果與多種因素有關(guān)。機械的結(jié)構(gòu)因素有進(jìn)入角、摩擦角、電機轉(zhuǎn)速、破殼板間隙﹑破殼板硬度、破殼板上網(wǎng)格形狀和大小等;物料因素有品種﹑含水率、粒型大小、飽滿程度、均勻度、表面粗糙度、殼的厚薄和內(nèi)隔膜面積等。除此之外,還和喂料速度有關(guān)。
13.1核桃的性質(zhì)
13.1.1核桃的品種
由于核桃品種繁雜,形狀不規(guī)則,尺寸差異較大,殼仁間隙小,殼完全破裂所要求的變形量大于殼仁間隙,所以破殼取仁難度較大[4]。核桃仁與殼之間的空隙大,仁殼結(jié)合松懈,易剝殼分離,否則難以剝殼分離。因此,應(yīng)盡量選擇殼薄與橫隔膜(夾層)退化的核桃,從而易于破出更多的整仁或半仁。
13.1.2核桃飽滿程度和均勻度
核桃飽滿程度和均勻度對剝殼效果也產(chǎn)生影響。核桃粒度不均勻,剝殼設(shè)備最佳操作條件的確定困難,使剝殼效率和粉末度無法達(dá)到最佳的平衡,剝殼效果下降。為提高剝殼效果,可采取循環(huán)剝殼和二次剝殼的工藝,當(dāng)粒度相差太大時,最好采取分級剝殼,才能達(dá)到好的工藝效果。
13.1.3核桃的濕度要適中
核桃水分含量對外殼的強度、彈性、塑性以及仁的粉碎度都有直接影響。一般情況下,核桃含水量越低,其外殼越脆,剝殼時易破殼,但剝殼后混合物的粉末度增加;反之,外殼的韌性好,剝殼時的破殼率低,但剝殼后的整仁率提高。在核桃剝殼時,應(yīng)保持最適
當(dāng)?shù)乃趾?使外殼和仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異,這樣一方面使外殼含水量低到使其具有最大的脆性更易破碎剝殼,另一方面又不致于使仁在機械外力的作用下粉末度太大。因此,控制核桃剝殼時的最佳水分含量,對提高剝殼效率和減少粉末度都十分重要。試驗結(jié)果證明,核桃濕度15%左右時破殼較為合適。
13.1.4破殼板的硬度
破殼板硬度對破殼有較大影響,適當(dāng)?shù)挠捕燃皬椥钥色@得與核桃殼之間所需的摩擦力。若硬度太低,破殼板容易摩擦受熱發(fā)軟而過快磨損,使用壽命短;若硬度太大,則彈性差,對核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時變形小,與核桃殼之間摩擦減小,使撕剝作用相對較弱,影響破殼。試驗結(jié)果證明,采用HRC硬度40-50的45號鋼較合適。
13.2喂料速度對破殼效果的影響
在兩板間隙不變的情況下,喂料速度越高,單位時間通過的核桃量越多,生產(chǎn)率越高。但經(jīng)過實驗證明,當(dāng)喂料速度遠(yuǎn)大于生產(chǎn)率時,核桃破碎率增加,而破殼質(zhì)量則嚴(yán)重下降。因此,喂料速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。
結(jié) 論
(1)本課題所完成的工作主要由以下幾的點
1)在核桃破殼原理及試驗分析這一部分,主要做如下工作:首先,利用薄殼理論和動態(tài)裂紋擴展理論,分析了核桃的破殼原理。通過分析得出:①核桃在兩對法向集中力的作用下較易十破裂;②實現(xiàn)核桃破裂時的轉(zhuǎn)動,即在破裂核桃時,給核桃殼施加一交變應(yīng)力,有利于殼的破裂和裂紋的擴展,從而更有利于核桃的破裂;在核桃破殼時如能滿足上述兩個條件,則能夠?qū)崿F(xiàn)用最小的擠壓力,達(dá)到合適的擠壓量,對理論分析不變考慮的因素。
2)在核桃破殼機裝置試驗研究這一部分,主要做如下工作:首先,分別從理論和試驗兩個角度,分析了破殼前對核桃進(jìn)行導(dǎo)向的必要性,認(rèn)為在破殼前對核桃進(jìn)行導(dǎo)向是非常必要的;其次,分析了核桃的可導(dǎo)向性;第二,設(shè)計了核桃導(dǎo)向定位試驗裝置;最后,通過正交試驗,一方面驗證了上述理論分析的正確性,另一方面對核桃進(jìn)行了一、二次導(dǎo)向分析,優(yōu)選出了一、二次導(dǎo)向槽水平導(dǎo)向角和導(dǎo)向輥轉(zhuǎn)速的合適參數(shù);
3)在核桃殼仁分離試驗這一部分,主要做了如下工作:首先,分別測定了幾種典型核桃的殼和仁的密度,測量結(jié)果表明殼和仁密度相差不大。對核桃殼、仁的分離進(jìn)行了試驗研究。通過試驗說明了殼、仁分離的可能性。
本課題完全可以實現(xiàn),在國內(nèi)外已有先例。隨著核桃產(chǎn)量的逐年增加, 如何對核桃進(jìn)行深加工, 以提高它的附加值等問題就突現(xiàn)出來。 核桃脫殼取仁是核桃深加工的第一步, 人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求, 故研制高效剝殼機已成當(dāng)務(wù)之急。 設(shè)計和改進(jìn)破殼機械要結(jié)合核桃的品種和破殼方式進(jìn)行考慮, 同時破殼機械要向?qū)I(yè)化、 規(guī)?;较虬l(fā)展,以降低破殼機械的制造成本;研制適合山區(qū)核桃破殼取仁的小型移動式機械也是核桃破殼機的發(fā)展方向。如果能實現(xiàn)本課題大批量生產(chǎn)的話,不經(jīng)能節(jié)約較大的勞動力,而且效率也會大大的提高,不僅提高了個人效益更提高了社會效益,不僅有利于促進(jìn)核桃產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展更加快了社會經(jīng)濟(jì)的快速提高。
(2) 需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
1)破殼理論的研究與實踐的聯(lián)系不夠緊密。由十實際中的核桃尺寸大小不一、球度不同,殼的厚度也不一樣,建模比較困難。因此,為了研究的需要,所建立起來的模型一般都太理想化,與實際情況有一定差距,難以充分反映核桃的主要特征。為了使所建立起來的模型能應(yīng)用到實際中去,還需對破殼原理進(jìn)行深入分析。
2)核桃品種、形狀、尺寸、殼的厚度等方面的差異,對破殼取仁質(zhì)量的影響的研究還不夠深入。由于品種的差異,不同品種的核桃大小不一致,甚至同一品種的核桃,大小也不一致,對于固定間隙的核桃破殼機來說,每一固定間隙只適合破同一大小的核桃,因此,在破殼前需對核桃進(jìn)行分級,但目前已研制開發(fā)出的核桃分級機構(gòu),分級效果還不夠理想。從理論上講,進(jìn)入固定間隙破殼裝置的核桃,都能很好的破殼,不存在進(jìn)入方向問題,但對于近似呈橢球形的核桃來說,當(dāng)其長軸方向與擠壓輥軸線平行或呈較小角度時,核桃可隨擠壓輥一起轉(zhuǎn)動,核桃破殼完全,取仁容易,破碎少;反之,核桃不能隨擠壓輥轉(zhuǎn)動造成沿核桃長軸方向的剪切破裂,出現(xiàn)兩半破裂,造成仁殼分離困難和仁的破碎,從降低了高路仁率??梢姡瑢τ诠潭ㄩg隙的核桃破殼機來說,核桃進(jìn)入破殼機構(gòu)的姿態(tài),對破殼率和高路仁率有很大影響,因此,有必要對核桃導(dǎo)向進(jìn)行研究。
3)還未有找出經(jīng)濟(jì)有效的殼、仁分離方法。目前國內(nèi)尚未見到好的分離方法和分離設(shè)備的報道, 而國外雖然很好地解決了殼仁分離的問題,但設(shè)備成本高,工藝復(fù)雜,對于加工能力有限的工廠和個人來說是很難接受的。對于固定間隙核桃來說,核桃分選的好壞,直接影響破殼質(zhì)量,核桃進(jìn)入擠壓空間的姿態(tài)不同,也將會影響破殼質(zhì)量。不同的擠壓方式一一滾動擠壓與固定擠壓,對破殼取仁質(zhì)量有一定影響。當(dāng)呈橢圓形核桃的長軸與擠壓滾筒軸線平行時,核桃可隨擠壓滾筒一起轉(zhuǎn)動,核桃破殼完全,取仁容易,破碎少;反之,核桃不能隨滾筒轉(zhuǎn)動造成沿核桃長軸方向的剪切破裂,出現(xiàn)兩半破裂,造成仁殼分離困難,但由于目前導(dǎo)向裝置定向喂入的可靠性不高,導(dǎo)致輥壓擠碎效果不好,核仁破碎率較高,因此有必要對分選和導(dǎo)向裝置進(jìn)行研究。為此,本課題欲對核桃殼和仁的分離進(jìn)行研究,以期找到合適的殼仁分離方法。
致 謝
經(jīng)過近半學(xué)期的忙碌和工作,本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計,由于經(jīng)驗的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo),以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持,想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師張宏老師。張老師平日里工作繁多,但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段,從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改,中期檢查,后期詳細(xì)設(shè)計,裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為簡潔,但是高老師仍然細(xì)心地糾正設(shè)計內(nèi)容中的錯誤。除了敬佩張老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路也給予我無盡的啟迪。并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助,特別是在非標(biāo)準(zhǔn)件尺寸確定方面,正因為如此我才能順利的完成設(shè)計。最后我要感謝我的母校——塔里木大學(xué),是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境;另外,我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師,是你們教會我專業(yè)知識。在此,我謝謝大家!
參考文獻(xiàn)
[1]鐘海雁等.核桃生產(chǎn)加工利用研究的現(xiàn)狀與前景[J].食品與機械,2008,(4):28-29.
[2]吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京:高等教育出版社,2009.
[3]成大先.機械設(shè)計圖冊:第1卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.
[4]郗榮庭,劉夢軍.中國干果[M].北京:中國林業(yè)出版社,2005.
[5]濮良貴.機械零件.5版.北京:高等教育出版社,1989.
[6]濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計.8版.北京:高等教育出版社,2005.
[7]辛動軍,史建新.核桃剝殼機導(dǎo)向裝置試驗研究[J].農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,(3):1-2.
[8]于俊一,鄒青.機械設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社.2010.
[9]喬園園,史建新,董遠(yuǎn)德.影響核桃殼仁脫離的主要因素[J].農(nóng)機化研究,2008,(4):23-25.
18
收藏