圓盤式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)

圓盤式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì),圓盤,核桃,破殼機(jī),設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 .1 1.1 研究的目的和意義 .1 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 .2 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀及分析 .2 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 .2 1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 .3 2 圓盤式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇 .3 2.1 圓盤式核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 .3 2.2 圓盤式核桃破殼機(jī)的工作原理 .3 2.3 圓盤式核桃破殼裝置的設(shè)計(jì) .3 2.3.1 破殼裝置的材料及表面形狀 .3 2.3.2 核桃進(jìn)入破殼盤間隙的條件 .3 2.3.4 擠壓間隙計(jì)算 .5 2.3.5 擠壓盤尺寸及速度 .5 2.3.6 破殼盤的硬度 .6 2.3.7 進(jìn)料口的設(shè)計(jì) .6 2.3.8 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .7 3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) .10 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 .10 3.2 減速器的選擇 .10 3.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .10 3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .12 4 其它一些零部件的選擇 .12 4.1 軸承與軸承座的選擇 .12 4.2 鍵、圓螺母、止動(dòng)墊圈、彈性擋圈的選擇 .12 4.2.1 鍵的型號(hào) .12 4.2.3 彈性擋圈的型號(hào) .13 5 總結(jié) .13 致 謝 .14 參考文獻(xiàn) .15 1 緒論 1.1 研究的目的和意義 核桃是世界著名四大干果之一，2010 年，中國核桃以種植面積 3600 萬畝、產(chǎn)量超過百萬噸 雄踞全球之首，主要種植在西北西南。核桃是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的食品，核桃仁中含有豐富的脂 肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物及微量元素，除此之外，還含有對(duì)人體有特殊功效的營養(yǎng)物質(zhì)。在當(dāng)今 發(fā)達(dá)國家和地區(qū)視核桃油為高級(jí)保健專用油脂，核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認(rèn)識(shí)了。核桃 是我國傳統(tǒng)的出口商品，我國的核桃仁品質(zhì)好。在國際上聲譽(yù)很高，主要出口到德國、英國、瑞 士、新加坡、加拿大、敘利亞、約旦、科威特、澳大利亞等國家。出口量約占世界核桃市場的 40一 50，但是出口的核桃?guī)缀醵家栽闲问?，造成核桃的附加值?1。而目前市售的核桃仁 幾乎全部是手工砸取，勞動(dòng)生產(chǎn)率極其低下，這就迫切需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出能進(jìn)行機(jī)械或半機(jī)械化加 工的核桃破殼機(jī)，以提高核桃剝殼的生產(chǎn)效率。 針對(duì)核桃破殼的生產(chǎn)效率低下，破殼難，成本高，加工存在的問題和市場的需求，現(xiàn)在不得 不設(shè)計(jì)出適合市場的核桃破殼機(jī) 2。本課題利用碾搓和剪切共同作用，設(shè)計(jì)出圓盤式核桃破殼機(jī)。 此種核桃破殼機(jī)可以破殼品種繁雜，尺寸差異較大、形狀不規(guī)則的核桃，并在使用中破殼率低， 破殼后的籽仁破碎率高，損失小，成本低，機(jī)具的運(yùn)動(dòng)性穩(wěn)定，能夠投入生產(chǎn)。則該方法破殼值 得投入設(shè)計(jì)，具有很好的前景。 研制圓盤式核桃破殼機(jī)械，提高手剝核桃加工的機(jī)械化與自動(dòng)化水平，對(duì)提高生產(chǎn)效率與增 加產(chǎn)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民收入提高有重要意義。 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀及分析 國外早在20世紀(jì)60年代，就著手研制核桃破殼機(jī)具，至80年代，美國、意大利、法國等 已相繼推出了各種破殼機(jī)。經(jīng)過這么多年，核桃破殼機(jī)以及堅(jiān)果破殼機(jī)具已日趨成熟。主要的核 桃破殼機(jī)研究有：JEAN-PIERRE LACOMBE 研制的申請(qǐng)?zhí)枮?FR9009864A 核桃破殼機(jī) 3。該機(jī)包括一 四周封閉,底部連接出料斗,頂部設(shè) 置喂料斗的長方形空腔體?？涨惑w的底部靠支腿支撐?？涨恢?安置有 上、下傳動(dòng)軸,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)上傳動(dòng)軸一起運(yùn)動(dòng)。上、下傳動(dòng)軸依靠輸送鏈實(shí) 現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在上傳動(dòng)軸的一端上裝設(shè)有支撐法蘭盤。在支撐法蘭盤的一周上固定若干個(gè)小氣缸。 每個(gè)小氣缸內(nèi)裝設(shè)有一個(gè)氣錘。氣泵工作時(shí),通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣氣壓、復(fù)位氣壓、泄氣氣壓的壓力大小 可實(shí)現(xiàn)高壓氣流在小氣缸內(nèi)推動(dòng)氣錘做往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)氣錘的撞擊破殼。輸送鏈和氣錘的運(yùn)動(dòng) 依靠電磁閥來實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,操作輕便省力,破殼速度快且核桃的破損率低。 MTCHEDLIDZE VAKHTAN 研制的申請(qǐng)?zhí)?KR20097000061核桃破殼機(jī) 4。該機(jī)包括機(jī)架、主軸、核桃 夾持裝置、擊打裝置、料箱、撥輪、出料裝置、減速器、輸送裝置等；擊打裝置進(jìn)氣管、夾持裝 置進(jìn)氣管、擊打氣缸穩(wěn)壓罐、夾持氣缸穩(wěn)壓罐組成核桃破殼裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)；擊打裝置控制閥、 夾持裝置控制閥、傳感器和控制器組成核桃破殼裝置的控制系統(tǒng)；導(dǎo)向滾輪驅(qū)動(dòng)鏈、輸送裝置驅(qū) 動(dòng)鏈輪、毛刷、護(hù)板、核桃壓板等組成核桃破殼裝置的輸送系統(tǒng)；核桃夾持裝置、擊打裝置在主 軸驅(qū)動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)下隨著主軸一同旋轉(zhuǎn)構(gòu)成一個(gè)多工位氣動(dòng)式核桃破殼裝置,該裝置與核桃輸送裝 置同步運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)核桃輸送、定位、喂入夾持、破殼和卸料的連續(xù)作業(yè)。VAN RIPER CLIFF 研 制的公開號(hào)為 US4246699 核桃破殼機(jī) 5。該機(jī)是螺旋碾桶和軋輥配合,實(shí)現(xiàn)核桃破殼。選擇軋楞 傾角、碾桶螺距和軋輥轉(zhuǎn)速為正交試驗(yàn)的3個(gè)因素,并通過極差分析和方差分析,確定軋楞傾角為 15、軋輥轉(zhuǎn)速20 r/m in 和碾桶螺距為2倍柵格寬度為其最優(yōu)組合。試驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)備破殼 率99.4%、碎仁率為0.6%,改善了破殼質(zhì)量,并提升了核桃破殼機(jī)械化生產(chǎn)水平。 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 我國在傳統(tǒng)的脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡管正在研制和開發(fā)各種類破殼機(jī)械，但其發(fā)展相當(dāng) 緩慢，同時(shí)成熟的機(jī)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： （1）破殼率低，破殼后的籽仁破碎率高，損失大。 （2）機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。 （3）作業(yè)成本偏高，我國破殼機(jī)械尚未形成規(guī)模和系列，多數(shù)單機(jī)制造，制造工藝水平較低，故 制造成本偏高。 （4）有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)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。 目前，具有代表性的核桃破殼機(jī)主要有：史建新,董詩韓等研制一種核桃剝殼機(jī),該機(jī)包括機(jī) 架、喂料斗、定錐形筒、動(dòng)錐形筒、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、出料斗、布料蓋板、帶傳動(dòng)、電機(jī)等。動(dòng)錐形筒 上部安裝有布料蓋板；定錐形筒同心套裝在動(dòng)錐形筒外部,形成錐環(huán)形核桃剝殼型腔；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可 上下移動(dòng)定錐形筒,從而改變錐環(huán)形核桃剝殼型腔大小；當(dāng)動(dòng)錐形筒旋轉(zhuǎn)時(shí)核桃依靠動(dòng)錐形筒和定 錐形筒對(duì)核桃的擠壓和剪切作用下破裂核桃,破裂的核桃從出料口排出。本核桃剝殼機(jī),結(jié)構(gòu)簡單、 破殼品種多樣化,能實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械化剝殼 6。李長泰發(fā)明的一種自動(dòng)核桃破殼機(jī),該機(jī)解決了現(xiàn) 有核桃破殼設(shè)備勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低的問題。自動(dòng)核桃破殼機(jī),包括可間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的送料盤,送料盤上 沿圓形軌跡均布有若干圓孔,送料盤的下方為工作面,送料盤的上方為可間歇升降的壓頭。自動(dòng)化 程度高,破殼效率高,破殼質(zhì)量好 7。李忠新,楊軍,楊莉玲,帕哈爾鼎,楊忠強(qiáng),劉奎,崔寬波,劉佳, 沈曉賀,朱占江,買合木江等研制的一種核桃破殼機(jī)，該機(jī)由進(jìn)料口、轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)向板、通風(fēng)道、機(jī) 體、導(dǎo)料板、出料口、電機(jī)、皮帶輪、軸等組成；機(jī)體頂部連接有箱蓋,在箱蓋的中間部位連接有 進(jìn)料口；轉(zhuǎn)盤在軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),導(dǎo)料板焊接在機(jī)體上?？蓪?duì)不同種類核桃進(jìn)行破殼,核桃仁破碎 率低,表面磨損少、生產(chǎn)率高 8。李忠新,楊軍,韓小軍,楊莉玲,李新明,王釗英,齊新洲等人員研 制的平板擠壓式核桃破殼機(jī)。該機(jī)包括殼體、底座、傳動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)破殼板、被動(dòng)破殼板、調(diào)距 手輪、進(jìn)料斗、導(dǎo)料斗組成。殼體頂部設(shè)置進(jìn)料斗,殼體的底部靠底座支撐。殼體空腔中分別裝設(shè) 有主動(dòng)、被動(dòng)破殼板,主動(dòng)破殼板通過偏心軸的從動(dòng)齒輪與調(diào)速電機(jī)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)齒輪嚙合一起 運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)破殼板與殼體外側(cè)的螺紋管連接,螺紋管與螺紋頂桿相配合,螺紋頂桿的外側(cè)固定一調(diào) 距手輪,通過調(diào)距手輪的旋轉(zhuǎn),可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)兩破殼板之間的間隙?？蓪?duì)各種類 型的堅(jiān)果類進(jìn)行破殼,不 會(huì)將果仁破碎,破殼時(shí)果殼不會(huì)四處飛濺,該機(jī)使用安全、可靠、方便,特別適合于核桃種植戶和核 桃加工企業(yè)使用 9。 1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 重點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)架部分和工作部分，機(jī)架內(nèi)容要包含核桃破殼整體裝置，以實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)、定位 準(zhǔn)確的整體，以及破殼的受力分析，確定破殼的形狀大小。 核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，所牽涉的問題也很多，如功能、強(qiáng)度、可靠 性、經(jīng)濟(jì)性和標(biāo)準(zhǔn)化等。無論是總體布局、傳動(dòng)方式還是零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都必須綜合考慮各方 面的因素，仔細(xì)分析比較，選擇最優(yōu)化方案，選出了圓盤式核桃破殼機(jī)。 2 圓盤式核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案選擇 2.1 圓盤式核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 經(jīng)過探討，確定圓盤式核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括圓盤、破殼軸軸、喂料口、閘板、出料 口、破殼室、機(jī)架等。 1.快盤破殼軸 2.慢盤破殼軸 3.快破殼盤 4.慢破殼盤 5.減速器 6.萬向節(jié) 7.軸承座 8.帶輪 9.機(jī)架 圖 2-1 圓盤式核桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.2 圓盤式核桃破殼機(jī)的工作原理 該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、破殼圓盤、輔助破殼圓盤、擠壓間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、擋板、出料斗、 軸、帶、電機(jī)等。破殼圓盤與輔助破殼圓盤的主要部件，兩圓盤構(gòu)成連續(xù)碾挫破殼工作區(qū)，核桃 在該區(qū)受到連續(xù)碾挫，受碾挫的核桃沒有很快進(jìn)行二次碾挫，核桃仁損傷程度??；伸進(jìn)喂料斗內(nèi) 的輔助破殼圓盤有助于均勻單層喂料；當(dāng)兩圓盤以一定速度相對(duì)旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)核桃受力方向一致， 不會(huì)造成核桃的兩半破裂，擠壓間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可改變擠壓破殼工作區(qū)的大小，以適應(yīng)不同大小的 核桃。 2.3 圓盤式核桃破殼裝置的設(shè)計(jì) 2.3.1 破殼裝置的材料及表面形狀 破殼裝置的材料選用 45 號(hào)鋼,可在破殼盤表面焊三角形凸起。45 鋼的硬度較高 ,但彈性較差 ,破 殼變形小,對(duì)核桃的擠壓力大,容易使核桃充分破殼。 2.3.2 核桃進(jìn)入破殼盤間隙的條件 核桃能否順利地進(jìn)入核桃盤擠壓間隙,取決于核桃盤間隙大小以及與核桃接觸的情況。核桃以 厚度方向進(jìn)入擠壓間隙 ,其受力分析如圖 2-2 所示。 圖 2-2 核桃的受力分析圖 要使核桃能在兩搓破殼盤的間隙被擠壓破殼 ,核桃首先必須被進(jìn)入破殼盤間 ,然后卷入兩板 間隙被擠壓破殼。在進(jìn)入瞬間 ,可按剛性體分析受力情況。在這個(gè)過程中 ,單個(gè)核桃要受到 5 個(gè) 力的作用 ,分別是核桃的重力 mg、 快破殼盤對(duì)核桃的正壓力 R、慢破殼盤對(duì)核桃的正壓力 N 及 快盤和慢盤與核桃表面間的摩擦力 和 。力 R 在 Y 軸上的分量 R sin 的方向向上 ,有阻rFn 止核桃進(jìn)入間隙的作用。核桃剛喂入時(shí) ,受 R 和 N 力的作用 ,有脫離破殼區(qū)的趨勢 ,故摩擦力方 向向下 ,力 mg、 和 方向向下 ,有促使核桃進(jìn)入間隙的作用。其中 , , cosrFn rFR , 為摩擦系數(shù)。欲使核桃能順利地進(jìn)入擠壓間隙 ,則必須使nN (2-1)cosinmg 由于 ,將 帶入式(2-1)得0 xsiR (2-2)22iiR 式 (2-2)中 , R, m , g 為已知量; 角為變量 ,它隨破殼盤的間隙和角度的改變而改變 ,從 式 (2-2 )中可求出 值。 (2-2)式移項(xiàng)得 (2-3)2cos1sin/mgR 將 代入式 (2-3) ,整理后得tan (2-4)arcsino2mgR 式中 R 慢破殼盤對(duì)核桃的正壓力; N 快破殼盤對(duì)核桃的正壓力; - 正壓力 R 與水平線的夾角 ,也稱進(jìn)入角; -兩破殼盤與核桃表面間的摩擦角; - 兩破殼盤與核桃表面間的摩擦系數(shù) , ;tan mg 核桃的質(zhì)量。 式 (2-4)為破殼盤夾住核桃的條件。 由圖可知 ,當(dāng)兩破殼盤的間隙越小時(shí) , 角越大 ,使得 時(shí)不能正rcsio2mgR 常工作。實(shí)際上 ,在破殼機(jī)構(gòu)上方的核桃群體物料對(duì)兩破殼盤間隙上的核桃有一定的壓力 ,這個(gè) 壓力促使核桃進(jìn)入兩盤的間隙，再加上慢盤的引入作用。因此 ,實(shí)際的 角可以比理論的計(jì)算值 大 ,即最小破殼間隙可以比理論計(jì)算值小。 2.3.4 擠壓間隙計(jì)算 快圓盤和慢圓盤之間的間隙大小直接關(guān)系到核桃的整仁率和核桃的脫殼率。碾搓盤之間的間 隙如圖2-2示。擠壓盤之間間隙由入口間隙 逐漸減小到出口間隙 。 ， 為maxemineaxmine 核桃破殼加工時(shí)的擠壓平均變形量。 、 和 值均由核桃的幾何參數(shù)確定。in (2-5)axD (2-6)mie 式中D 核桃的平均寬度，mm 慢盤引料端的平均寬度，mm 殼內(nèi)表面與核桃仁之間的平均間隙，mm 一般情況下入口間隙 可適當(dāng)增大有利于核桃進(jìn)入擠壓區(qū), 出口間隙 可根據(jù)核桃的品maxe mine 種增大或減小, 增大有利于提高整仁率但脫殼率將降低, 反之 減小有利于提高脫殼率但in in 整仁率有可能降低。 根據(jù)使用要求和使用者提供的核桃, 經(jīng)測定分組 10，核桃核桃的尺寸一般在 2737mm 之間。 則 ， ， 。根據(jù)（式(2-5)和(2-6)） ，由 D、 、 的值，得：32D48 max502einm 為保證進(jìn)料口的暢通和進(jìn)料量適當(dāng)，本設(shè)計(jì)入口間隙 適當(dāng)增大，有利于核桃進(jìn)入擠壓區(qū)。maxe 為提高整仁率和脫殼率可適當(dāng)調(diào)整，由于地區(qū)核桃較飽滿, 出口間隙 適當(dāng)增大, 以保證mine 脫殼率核整仁率的要求。 2.3.5 擠壓盤尺寸及速度 擠壓盤的直徑和速度由生產(chǎn)率確定。生產(chǎn)率由兩擠壓盤的線速度和核桃的數(shù)量共同決定, 即 由每小時(shí)能夠進(jìn)入擠壓區(qū)核桃的個(gè)數(shù)決定。 快擠壓盤的線速度為： (2-7)D60nv快快 慢擠壓盤的線速度為： (2-8)慢慢 式中 、 分別是快、慢盤的線速度( m/ s)v快 慢 D 兩擠壓盤的直徑( m) 、 - 分別為快、慢擠壓盤的轉(zhuǎn)速( r/ min)n快 慢 核桃擠壓碾搓的平均速度 (2-9)2cpv快 慢 核桃進(jìn)入破殼區(qū)，圓盤式核桃破殼機(jī)的生產(chǎn)率可用下式近似計(jì)算： (2-10)1360Q=2cpvDdb 式中 生產(chǎn)率（kg/h） 核桃擠壓碾搓的平均速度( m/s) ；cpv D兩擠壓盤的直徑 ( m)； 核桃的長度( m)；12d 核桃的寬度( m)；b 物料密度( kg / 粒)； 核桃進(jìn)入破殼區(qū)的連續(xù)系數(shù)，一般為0.5； 物料進(jìn)入破殼區(qū)的充滿系數(shù)，可取0.60.7 破殼率（%） 由式(2-10) 可知: 擠壓盤的直徑和速度與生產(chǎn)率成正比, 擠壓盤直徑大生產(chǎn)率高, 有利于核桃的 夾持、擠壓和多工位加工, 但結(jié)構(gòu)尺寸，較低的速度可提高機(jī)器工作的平穩(wěn)性。因 此, 在滿足生產(chǎn)率的條件下, 應(yīng)盡量采用較大的擠壓盤直徑和較低的速度。 根據(jù)生產(chǎn)率要求, 取擠壓盤直徑 D= 800mm, n = 80r/min 時(shí), 核桃填充系數(shù) = 0. 7,并考慮時(shí) 間利用系數(shù)取為 0. 7 11, 由式(2-10)計(jì)算 12可得該機(jī)的生產(chǎn)率約為:10.2Nkgh 生產(chǎn)率滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 2-3 慢破殼盤的圖 圖 2-4 快破殼盤的圖 2.3.6 破殼盤的硬度 破殼盤硬度對(duì)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 ,破殼盤容易摩擦受熱發(fā)軟而過快磨損 ,使用壽命短; 若硬度太大 ,則彈性差 ,對(duì)核桃擠壓力 大容易傷核桃仁 ,同時(shí)變形小 ,與核桃殼之間摩擦減小,使搓剝作用相對(duì)較弱 ,影響破殼。試驗(yàn)結(jié)果 證明 ,采用 HRC 硬度為 4050 的 45 鋼較合適。 2.3.7 進(jìn)料口的設(shè)計(jì) 經(jīng)過查找資料，我們可以知道當(dāng)進(jìn)料口與水平面夾角為 時(shí)，更加的有利于核桃的導(dǎo)向與37 進(jìn)入工作區(qū) 6。因此設(shè)計(jì)的進(jìn)料口一邊與水平面夾角為 ，另一邊為與水平面垂直，與輔料斗 相貼，與箱體用螺栓連接。其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 2-5 核桃破殼機(jī)進(jìn)料口結(jié)構(gòu)圖 圖 2-6 核桃破殼機(jī)出料口結(jié)構(gòu)圖 2.3.8 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1、選擇軸的材料 由于該軸沒有特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼 2、求軸的功率 P 和扭矩 T KW 2.0971.34663 0551238.TNmn 3、初步估算最小軸徑 33min45.8.PdC 4、主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下圖給出了軸上主要零件的相互位置關(guān)系，軸兩端用軸承固定，軸承裝在軸承座上，還裝有 彈性擋圈，圓螺母，皮帶輪，破殼盤等，設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的尺寸確定軸上主要零件的相互位置， 根據(jù)要求確定了各軸段的直徑和長度，如下圖所示。 圖 2-7 軸的結(jié)構(gòu)圖 裝圓盤段 1-2， ；121230,45dml 裝軸承段 2-3 ； 7 裝帶輪段 3-4， ； 3434,l 軸環(huán)段 4-5， ；55 自由段 5-6， ；660,1dl 裝軸承段 6-7， ；770m 5、軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 1）帶輪上作用力的大小 帶輪的分度圓直徑為 28tdz 則 321038tTFN an5cosrttan41FN 2）計(jì)算軸承的支反力 (1)水平面上支反力 32081627tHBFLR 3 94tDN (2)垂直面上支反力 231356410732raVBdFLR N 223716raVD (3)畫彎矩圖 （1）水平面上的彎矩 40HCMNm 圖 2-8 軸的受力圖 （2）垂平面上的彎矩 1340VCMNm21640VCMNm （3）合成彎矩 M 22135HCV 2C 4）扭矩 130TN 5）計(jì)算彎矩 因單向回轉(zhuǎn)，可將扭矩視為脈動(dòng)循環(huán)則截面 D 處的當(dāng)量彎矩為 21536eCMNm 6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 截面 D 的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度 13984.70.eMPaW 。因 ，故安全160bPab 3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 綜合考慮效率、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V 帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)具有良好的撓性， 可緩和沖擊，吸收振動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn) 13。 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 (1)配用的電動(dòng)機(jī)的功率 P(KW)的大小，要根據(jù)核桃破殼機(jī)的生產(chǎn)能力 Q(t/h)來決定，不宜 過大或過小。一般應(yīng)按下式計(jì)算：P=(6.410.5)Q 。如要求破殼得較多，系數(shù)的值可取大一點(diǎn)， ， 如要求破殼得較少，系數(shù)的值可取小一點(diǎn)。 ，按照經(jīng)驗(yàn)取 Q=100kg/h，則電動(dòng)機(jī)的功率 P=10.5100103=1.05kw，查機(jī)械手冊 14綜合考慮選用 Y 型三相異步電動(dòng)機(jī) Y90s-2。 表 3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能 型 號(hào) 額定功率 kw滿載轉(zhuǎn)速 minr額定電流 A 效 率 % 功率因數(shù) 額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 kg Y90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22 表 3-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸 電動(dòng)機(jī)主要外形安裝尺寸如圖 3-1 圖 3-1 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 3.2 減速器的選擇 由實(shí)驗(yàn) 15得核桃平均 92 個(gè)/kg,為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)率,在并排兩個(gè)圓盤的條件下，每個(gè)圓 盤每小時(shí)應(yīng)完成 4600 個(gè)。 每個(gè)工作循環(huán)周期為 0.75s 減速器的傳動(dòng)比為 i=910/80.08=11.363 由以上數(shù)據(jù)按強(qiáng)度并校核散熱功率，確定選擇減速器 ZLA112-11.2 3.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 、確定計(jì)算功率 cP =1.1KWAK （2） 、選擇 V 帶型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速c1n 中心高 H 外形尺寸 L(AC/2+AD)HD 底腳安裝尺寸 AB 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 DE 裝鍵部位尺 寸 F 90 310245190 190140 10 2450 8 當(dāng)在兩種型號(hào)的交線附近時(shí)，可以對(duì)兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算，最后選擇較好的一種。 （3） 、確定帶輪基準(zhǔn)直徑 和1d2 為了減小帶的彎曲應(yīng)力應(yīng)采用較大的帶輪直徑，但這使傳動(dòng)的輪廓尺寸增大。一般取 ，并取標(biāo)準(zhǔn)值1mind （4） 、驗(yàn)算帶的速度 v 由 可知，當(dāng)傳遞的功率一定時(shí)，帶速愈高，則所需有效圓周力 F 愈小，因而 V 帶的0 FVP 根數(shù)可減少。此處 =0.37（m/s） 160dn （5） 、確定中心距 和 V 帶基準(zhǔn)長度adL 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求初定中心距 。中心距小則結(jié)構(gòu)緊湊，但使小帶輪上包角減小，降低傳動(dòng)的工 作能力，同時(shí)由于中心距小，V 帶的長度短，在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多而 導(dǎo)致使用壽命的降低，所以中心距不宜取得太小。 一般初定中心距 為可取012012.7dda 初選 后，V 帶初算的基準(zhǔn)長度 可根據(jù)幾何關(guān)系由下式計(jì)算：acL 21010584dcd ma 由于 V 帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，所以可用下式近似計(jì)算 值 0312dcLam 考慮到為安裝 V 帶而必須的調(diào)整余量，因此，最小中心距為考慮到為安裝 V 帶而必須的調(diào)整 余量，因此，最小中心距為 in0.1580daLm 如 V 帶的初拉力靠加大中心距獲得，則實(shí)際中心距應(yīng)能調(diào)大。又考慮到使用中的多次調(diào)整， 最大中心距應(yīng)為 max.321d （6） 、計(jì)算小帶輪上的包角 1 小帶輪上的包角 可按式 1 218057.80ood （7） 、確定 V 帶根數(shù) z 根據(jù)計(jì)算功率 由下式確定cP 00 3ccaLPzvK （8） 、確定初拉力 0F 適當(dāng)?shù)某趵κ潜ＷC帶傳動(dòng)正常工作的重要因素之一。初拉力小，則摩擦力小，易出現(xiàn)打滑。 反之，初拉力過大，會(huì)使 V 帶的拉應(yīng)力增加而降低壽命，并使軸和軸承的壓力增大。對(duì)于非自動(dòng) 張緊的帶傳動(dòng)，由于帶的松馳作用，過高的初拉力也不易保持。為了保證所需的傳遞功率，又不 出現(xiàn)打滑，并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根 V 帶適當(dāng)?shù)某趵?205.13cPKFqvNzv （9） 、確定作用在軸上的壓力 Q 傳動(dòng)帶的緊邊拉力和松邊拉力對(duì)軸產(chǎn)生壓力，它等于緊邊和松邊拉力的向量和。但一般多用 初拉力 用下式求得QF 102sin798QFzN （10） 、V 帶傳動(dòng)的張緊、安裝及維護(hù) 膠帶經(jīng)過一段時(shí)間的工作后，其塑性變形和磨損會(huì)導(dǎo)致帶松弛，張緊力減小，帶的傳動(dòng)能力 因之下降。因此偉動(dòng)機(jī)構(gòu)必須具有將帶再度張緊的裝置，使帶保持傳動(dòng)所需的張緊力，定期檢查 膠帶，發(fā)現(xiàn)其中一根松弛或有損壞，就應(yīng)該全部換上新帶，不能新舊帶并用。舊膠帶如尚可使用， 可測量其長度，先長度相同的舊帶組合使用。嚴(yán)防膠帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)； 膠帶不宜在陽光下暴曬。 3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準(zhǔn)直徑 =40mm2.5d=2.520=50mm，因此小帶輪1d 可采用實(shí)心式；由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表810得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=40+21.6=43.2mm， B=(Z1)e2f=(21)8+26=20mm。 大帶輪的材料選擇HT150，由大帶輪的基準(zhǔn)直徑 =100mm2.5d=2.524=60mm，因此大帶2d 輪可采用腹板式,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表810得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺 bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=100+21.6=103.2mm，B=(Z1)e2f=(21) 8+26=20mm。 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu) 4 其它一些零部件的選擇 4.1 軸承與軸承座的選擇 軸承是用來支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損，滾 動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)低，起動(dòng)阻力小等，在一般的機(jī)器中獲得了廣泛應(yīng)用。 在這里選用滾動(dòng)軸承 7207AC GB/T292，該軸承的基本尺寸為： 35dm72D17Bm 將軸承放在軸承座里，利用兩邊支承固定一根軸，這里選用 CKS1507 型向心球面滾動(dòng)軸承座 4.2 鍵、圓螺母、止動(dòng)墊圈、彈性擋圈的選擇 4.2.1 鍵的型號(hào) 軸上的零件與軸應(yīng)有可靠的定位和固定，這樣才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸上的零件與軸的定位 和固定分為軸向和周向兩個(gè)方面：軸向的定位和固定常使用軸肩和套筒等；周向的定位和固定則 常用鍵和花鍵以及其他的連接方式，這里周向定位和固定選用鍵，選用了鍵 8 25GB/T 1096- 2003，鍵 12 36 GB/T 1096-2003，鍵 12 28GB/T 1096-2003。如下圖： 圖 4-1 鍵的結(jié)構(gòu)圖 4.2.2 圓螺母和止動(dòng)墊圈的型號(hào) 左凸輪的右邊用軸肩定位，左邊用圓螺母定位，圓螺母用止動(dòng)墊圈，如下圖： 圖 4-2 圓螺母的結(jié)構(gòu)圖 這里選用了螺母 GB/T 812 M42 1.5 和墊圈 GB/T 858-1988 40，螺母 GB/T 812 M27 1.5 和 墊圈 GB/T 858-1988 24，螺母 GB/T 812 M33 1.5 和墊圈 GB/T 858-1988 24 4.2.3 彈性擋圈的型號(hào) 利用彈性擋圈也是軸向固定的一種方法，一般用于結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、裝拆方便，但受力較小， 且軸上切槽將引起應(yīng)力集中。選用了擋圈 GB/T 894.1 24, 擋圈 GB/T 894.1 30, 擋圈 GB/T 894.1 40, 如下圖： 圖 4-3 彈性擋圈的結(jié)構(gòu)圖 5 總結(jié) 通過此次設(shè)計(jì)使我掌握了科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，在以后的 日子我將會(huì)繼續(xù)保持這份做學(xué)問的態(tài)度和熱情。 我所選設(shè)計(jì)題目是“圓盤式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)”，之所以選擇這個(gè)題目，是因?yàn)槲覍?duì)這個(gè)課 題比較的感興趣。在我的生活里，核桃破殼主要是在門縫里夾碎，這樣力道不容易把握，不是夾 得太碎就是破裂程度很小，同時(shí)對(duì)門也造成了一定程度的破壞。因此，就想設(shè)計(jì)一款既省力又快 速且破殼完整的機(jī)械。 經(jīng)過查找資料和老師的指導(dǎo)，以及上網(wǎng)搜集更多的相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等，終于 對(duì)核桃破殼機(jī)有了一定得了解，心里有了大體的思路。根據(jù)核桃破殼機(jī)有幾種形式：最終確定為 圓盤式核桃破殼機(jī)。對(duì)于這一破殼機(jī)械有以下的結(jié)論： （1）通過對(duì)核桃物理機(jī)械特性的測定和內(nèi)力分析，提出了剝殼取仁原理破裂核桃殼，并研制了圓 盤破殼裝置 ；對(duì)盤的作用機(jī)理進(jìn)行分析，認(rèn)為采用大尺寸的盤和低的轉(zhuǎn)速，有利于裂紋的產(chǎn)生與 擴(kuò)展，提高破殼性能。 （2）最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)：圓盤半徑 800mm，進(jìn)料間隙為 82mm，擠壓間隙為 28mm，生產(chǎn)率為 100kg/h。 致 謝 經(jīng)過近半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。首先感謝我的指導(dǎo)老師蘭海鵬老師，本設(shè)計(jì)是 在蘭老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從整理資料，到設(shè)計(jì)的畫圖，說明書的編寫都給予我精心的指導(dǎo)， 到后期的說明書的排版和設(shè)計(jì)圖紙的查缺補(bǔ)漏，蘭老師都給予我很大的鼓勵(lì)和幫助，同時(shí)也感謝 教機(jī)械制圖的馬少輝老師、教畫法幾何的李平老師、教機(jī)械工程材料的張有強(qiáng)老師、 教液壓與傳動(dòng)的萬暢老師、教互換性與技術(shù)測量的王旭峰老師和教機(jī)械基礎(chǔ)和設(shè)計(jì) 的張涵老師，有了你們的傳道授業(yè)才能讓我順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 畢業(yè)在即，謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！同時(shí)也向支持、關(guān)心、幫助過我的 人表示感謝!祝他們健康、工作順利、前程似錦! 參考文獻(xiàn) 1李曉霞,郭玉明.帶殼物料脫殼方法及脫殼裝備現(xiàn)狀與分析J.農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2007， （04）: 2325. 2王高平. 一種新型核桃加工設(shè)備的研究J. 南方農(nóng)機(jī),2002,2(2):2932. 3JEAN-PIERRE LACOMBE. 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