花生脱壳机结构造型设计.doc

摘 要 花生脱壳机是将花生荚果去掉外壳而得到花生仁的场上作业机械。由于花生自身的生理特点决定了花生脱壳不能与花生的田间收获一起进行联合作业，而只能在花生荚果的含水率降到一定限度后才干进行脱壳。随着花生种植业的不断发展，花生手工脱壳已无法满足高效生产的规定，实行脱壳机械化迫在眉睫。 刮板式花生去壳机能否正常运转，看的是其重要部件的设计，假如设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对花生果进行剥壳。因此，刮板式花生去壳机的重要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供应使用者更多的方便和实惠。【关键词】花生去壳机；机械化；高效生产。AbstractPeanut huller is the fruit throw away outer shell but get shelled peanut of field top homework machine. Because the physiology characteristics of peanut comes to a decision peanut to take off hull and cant be together carry on uniting homework with the in the field results of peanut, but can then can carry on taking off hull after the peanut the contain of the fruit water rate decline to certain degree. Because the peanut plants a continuously develop of the industry, peanut handicrafts taking off hull has already cant satisfy to efficiently produce of request, practice to turn of the utmost urgency.Pare off a plank type peanut to deny a normal operation to the hull function, what to see is it the design of main parts, if design not reasonable, the machine cant normally revolve perhaps say that cant revolve, so the production come out of this set machine is a heap of fee article. Design reasonable, machine ability normal of operation to also carry on shelling hull to the peanut fruit. Pare off a plank type peanut to the design of the main parts of hull machine in the whole design process seem to be is importance, reasonable of the design will provide more to the user of convenience and real benefit.KeywordPeanut huller; Mechanization; High-efficient production第1章 花生脱壳机械的研究应用现状1.1目前花生脱壳机采用的脱壳原理 目前应用比较广泛的花生机械脱壳原理有以下几种。撞击法脱壳 撞击法脱壳是物料高速运动时忽然受阻而受到冲击力，使外壳破碎而实现脱壳的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周边的粗糙壁板组成的离心脱壳机。甩料盘使花生荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大，荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚果所受到的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小，仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果。影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。碾搓法脱壳 花生荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果的外壳被撕裂而实现脱壳。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥壳机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂，并与壳仁脱离，达成脱壳的目的。该种方法影响因素有，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。剪切法脱壳 花生荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用，外壳被切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为重要工作部件的刀板剥壳机。在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据花生荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外壳破裂和脱落。重要合用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥壳，剥壳效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素有，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。挤压法脱壳 挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，调整到适当间隙，使花生荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。荚果能否顺利地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果一方面必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱壳率高低的重要因素。搓撕法脱壳 搓撕法脱壳是运用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱壳的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性其摩擦系数较大。花生荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，假如此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问此时荚果在被拉人辊间的同时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；此外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，荚果受压产生弹性 塑性变形，此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完毕脱壳过程。影响脱壳性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。 1.2新型脱壳技术压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入花生壳内，维持一段时间，以使花生荚果内外达成气压平衡，然后瞬间卸压，内外压力平衡打破，壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳体，从而达成脱壳的目的。重要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。真空法 将花生荚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有相称水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，其韧性与强度减少，脆性大大增长；真空作用又使壳外压力减少，壳内部相对处在较高压力状态。壳内的压力达成一定数值时，就会使外壳爆裂。激光法 用激光逐个切割坚果外壳。实验显示，用这种方法几乎可以达成100 96的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等因素，很难得到推广。1.3 花生脱壳机械的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。分级解决 物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行脱壳，才干提高脱壳率，减少破损率。水分含量 花生荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增长；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，脱壳时能被充足破裂，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。1.4 花生脱壳机械存在的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，资金投入也局限性，脱壳部件的研制仍在2O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： 脱壳率低，脱壳后的果仁破损率高，损失大。 机具性能不稳定，适应性差。 通用性差，运用率低。 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。 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。第2章 刮板式花生去壳机的结构及工作原理 2.1 刮板式花生去壳机的结构根据刮板式花生去壳机的剥壳原理可知道，花生是从上至下依次通过集料斗、剥壳箱、栅格、下箱出口、分选口，花生仁收集斗这些部件的，因此设计剥壳机的整体结构的依据就出来了。设计过程是从上往下，从花生的装集开始，最上面是集料斗，集料斗下方是剥壳箱，集料斗可与剥壳箱设计为一个整体。在剥壳箱内，花生必须通过刮板的撞击和挤压作用才干进行剥壳，因此，将刮板设计置在剥壳箱内。花生通过刮板的撞击和挤压进行剥壳后，要通过位于剥壳箱底部的栅格，于是可以把栅格设计成一个半圆栅笼，将其固定在剥壳箱的下半箱内。花生穿过栅格后通过剥壳箱底部的出口往下落，在下落过程中，设计一个风机的吹入口，其作用是将通过剥壳的花生壳与花生仁进行分离，重量稍重的不被风吹走，而重量较轻的花生壳将被风机吹来的气流带入到花生壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。通过度离的花生仁往下落，落入花生仁收集通道，将此通道与花生壳收集通道的底面设计成一个整体，这样的设计可以让被风吹走的花生仁通过自身的重量往下回滚到花仁收集通道。为保证整机的各部分的安装，需设计一个机架，机架起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面，剥壳机安装在机架的上方。其结构简图如图2-1所示。图2-12.2 工作原理刮板式花生去壳机以前也称为刀笼剥壳机，是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将花生果外壳破碎的一种机械设备，其特点是结构简朴、操作方便。其结构如图2-2所示。它重要由进料机构、剥壳机构和支承机构等部分组成。图2-2花生果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥壳箱内，与高速旋转的刮板互相碰撞，在刮板的锤击下，花生壳发生破裂，从而进行第一次剥壳。部分花生果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而花生壳却未撞裂，这部分花生落入到由圆钢棒排列成的栅格上，由于栅格顶部与刮板的旋转外径间的间距局限性以容纳一个花生果，因此花生果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些花生果的果壳也被压碎。剥壳后的仁与壳通过栅格间的间隙落下，在下落的同时，受到风机吹来的经调节好的气流作用，果壳因重量轻而被气流送入集壳通道，而花生仁因重量大，继续往下落，从而达成了壳仁分离的目的。第3章 刮板式花生去壳机重要部件的结构设计31设计前各项参数的拟定 3.1.1 刮板的半径及转速初定刮板的旋转必须保证能将部分花生壳撞碎，当花生果与钢质物体相对速度达成5时，可使花生壳破碎而不会破坏到花生仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。如图3-1所示，花生下落位置在之间，设计时采用最小碰撞半径为计算半径取半径R=250mm，则n=382.2r/min结论：R=250mm，n=382.2r/min 图3-13.1.2 刮板所需功率计算根据公式可计算出刮板所需的功率刮板对花生做功：刮板改变花生的动能：刮板改变花生的势能 根据所给产量规定 1500kg/h,即0.417kg/s,此为花生仁的产量，折合花生果产量为0.417/纯仁率,根据国家标准，湖南所处地理位置可取花生的纯仁率为69%,折合花生果产量为0.604kg/s,此即每秒进入剥壳箱内被破碎的花生果的重量。花生接触刮板时初速度设为1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为500mmt=1sm=0.604kg/s=1m/s=15m/sR=0.5m=(0.302+67.95+2.96)W=71.212w加上刮板与花生在栅格中挤压所需要的能量，P也不会超过500w。为计算电动机的所需工率Pd，先要拟定从电动机到工作机之间的总效率。设、分别为滚动轴承和V带传动的效率，于是有=-0.8668电动机所需功率不会超过700W，由于给定电动机的功率为1.5kW，远大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合规定。3.1.3 传动方案拟定由于刮板式花生去壳机的工作轴旋转速度较高，达成=382.2r/min可有两种选择，第一种是采用一级V带传动，第二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，并且成本升高，所以选用一级V带传动。314 电动机的选择根据所给的功率及同步转速，可选用的电机型号有两种：Y90L-4型和Y100L-6型。根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于下表方案号电机型号额定功率kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比 i1Y100L-615100094024592Y90L-415150014003663由上表可知：方案1总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案2，即电机型号为Y90L-4。查表得此种电动机的中心高H=90mm，外伸轴径为24mm，轴的外伸长度为50mm。3.1.5 传动装置的运动和参数计算轴的转速轴的输入功率=1.35kw轴的转矩32 V带传动一方面列出设计的基本条件电机型号：Y90L-4额定功率：1.5kw转速：=1400r/min传动比：=3.663假设天天运转时间t10h1.拟定计算功率查表得工作情况系数 =1.1=1.11.5=1.65(kw)2选择V带带型根据、查得最适合的带型为A型3拟定带轮基准直径由积极轮基准直径系中选取，从动轮基准直径为验算带的速度v=因此所选带的速度合适4拟定中心距a和带的基准长度根据初步拟定中心距，计算带的基准长度=1972.36mm由V带的基准长度系中选取基准长度计算实际中心距a5验算积极轮上的包角积极轮包角合适6计算V带的根数z由,=3.663查表得，代入数值，经计算Z=1.984取z=27.计算预紧力8计算作用在轴上的压轴力代入数值计算得=482.7N9.V带轮的结构尺寸计算及选用带轮材料选用HT200根据基准直径的大小选用不同的带轮类型，小径带轮采用实心式，大径带轮采用轮辐式，重要结构尺寸如下单位：mm尺寸类型小带轮大带轮75280基准宽度11.011.0基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距e150.3150.3第一槽对称面至端面距离f轮缘厚d1212带轮宽B3535外径80.5285.5轮槽角极限偏差孔径2616轮毂长50354832轮辐厚82016230.5具体结构设计见零件图3.3 轴轴的转速轴的输入功率=1.35kw轴的转矩1 初步拟定轴的最小直径先按经验公式算邮轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质解决。查表选取，于是得2拟定轴上零件的装配方案通过对各种方案的比较，现选用图3-3所示装配方案图3-33 根据轴向定位的规定拟定轴的各段直径和长度（1）为满足V带轮的轴向定位，1-2轴右端制一轴肩，故取2-3段直径=22mm，左端用轴端挡圈定位，取直径D=22mm。V带轮与轴配合的毂孔长试为35mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故1-2段长度取为（2）初步选择滚动轴承 因轴承只承受径向力，故先用深沟球轴承。参照工作规定并根据，初步选取深沟球轴承6205,其基本参数如下表6204基本尺寸安装尺寸极限转速DB脂润滑油润滑2552151314611202316000（3）安装刮板架段轴直径。刮板架段安装宽度取，（4） 轴承端盖总厚度20mm，取端盖外端与V带轮右端面间的距离，故取（5）取刮板距箱体内壁，取，。至此，已初步拟定了轴的各段直径和长度。（6）轴上零件的周向固定V带轮与轴的周向定位采用平键联接，按其直径查手册得平键截面如下 长度取22mmV带轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。（7）拟定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角，各轴肩处圆角半径见零件图3.4 刮板结构刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对花生果进行剥壳。此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上，其结构如图3-4所示图3-4图3-3由于采用的是打击和挤压两种方式配合进行剥壳，所以对刮板的强度有一定规定，采用材料是45号钢，并且刮板的表面必须进行解决，表面渗碳1-1.5mm，热解决硬度HRC56-62。刮板选用四块8mm厚钢板，长宽=500mm129mm，刮板外缘距旋转中心距离250mm。固定刮板的筒架结构，其内径为26mm，外径120mm，刮板固定支架长度为140mm，截面尺寸40mm20mm，每块刮板由两根固定支架固定，两者间采用M10螺栓联接。3.5 半栅笼半栅笼在机器中的作用是让已经被剥壳的花生与未被剥壳的花生进行分离，其分离的原理就是“小个通过，大个但是”。半栅笼的每一个栅格都只能允许一个花生仁大小的物体通过，被剥壳的花生由于花生壳的破裂，被变成破碎的花生壳和整粒的花生仁，花生仁的大小刚好可以穿过栅格，而花生果由于太大，无法通过栅格，将被阻挡在剥壳箱内，继续进行剥壳直到其外壳破碎为止。其结构如图3-5所示。图3-5栅条是运用两块墙板对两端进行固定的，墙板材料为HT200，栅条材料为20号钢。栅条采用圆截面长条，长度为538mm，因其特殊的作用，还需对其进行表面解决，规定渗碳1-1.5mm，热解决硬度HRC56-62。栅条的两头装砌在墙板的圆形槽内，组成半圆栅笼，栅条间距为10mm，这样可使剥出的花生仁能通过栅格，而未剥壳的刚不能通过。装砌完毕后要太上锁紧条，防止栅条松动。半栅笼内径为。3.6 箱体箱体的作用是提供应刮板一个封闭的剥壳环境，并对相关结构起到支承和定位作用。为了便于轴系部件的安装和拆卸，将箱体做成剖分式，箱由箱座和箱盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。箱体的材料选用HT200，铸导致型。具体结构设计见零件图。3.7 壳仁分离装置壳仁分离装置分为两个部分，一个是气流通道，它的一端接风机，另一端安装在箱体的下方，尚有就是壳与仁的收集板，它同样也安装在箱体下方。花生通过箱体内的剥壳过程后，将由此装置对其进行壳仁分离，分离的基本原理是运用花生壳与花生仁的重量及受力面积的不同，用气流对其进行分离。重量稍重的不被气流吹走，直接下落到花生仁收集通道，而重量较轻的花生壳将被风机吹来的气流带入到花生壳收集通道。具体结构见装配图。3.8机架整个机架采用L63*63*6角钢焊接而成，起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面。剥壳机安装在机架上面，联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图。第4章 总结本文是围绕农用机械产品花生去壳机的设计，实现了花生剥壳的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，由于花生剥壳的整个过程都是由这两部分完毕的，剥出来的花生能不能符合规定，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达成规定。本文也介绍了目前各种花生剥壳原理及装备，并对花生剥壳机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。本次设计是对我的四年的大学生活做出的总结,同时为将来工作进行了一次适应性训练，从中锻炼自己解分析问题、解决问题的能力，为此后自己的研究生生活打下一个良好的基础。从这次设计也可以看出一些问题:1.心态:应当保持认真的态度,坚持冷静独立的解决问题2.基本:认真学好基本知识,扎实自己的基本知识,使面对问题时不会碰到很多挫折,从而打击自己的信心,结果使自己很浮躁,越来越不想搞这设计,故应当好好学习基本知识,一步一步的来,不要急功近利!3.树立自己的良好形象,乐观的面对生活,坚持自己的想法和意识总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的局限性和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应当更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情!参考文献1 周瑞宝 花生加工技术 M 北京：化学工业出版社 2023.12 段淑芬，胡文广，李秀平，等世界花生生产现状分析J花生学报，1999，(增刊) 3 孟宪珍花生脱壳机的设计和实验J国外农机。19804 尚书旗，刘曙光，王方燕花生生产机械的应用现状与进展分析J花生学报，2023，(增刊)5 张效鹏，张嘉玉花生脱壳机的不同部件对花生脱壳性能的影响J莱阳农学院学报，1990，7(1) 6 王延耀，张岩，尚书旗，等气爆式花生脱壳性能的实验研究J农业工程学报，1998，14(1)7 王智才我国农机市场需求及发展前景J农机质量与监督，2023，(5)8 石一兵 食品机械与设备M 北京：中国商业出版社 1992.69 肖旭霖 食品机械与设备M 北京：科学出版社，202310 中国标准出版社第一编辑室 中国食品工业标准汇编M 北京：中国标准出版社，202311 唐增宝，何永然，刘安俊 机械设计课程设计M 武汉：华中理工大学出版社 1999.312 濮良贵，纪名刚 机械设计M 北京：高等教育出版社，202313 成大先 机械设计手册.单行本.机械传动M 北京：化学工业出版社 2023.1致谢本文是在老师的精心指导和关怀下完毕的，老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、高度的责任心对我产生了深深的震撼。在老师的培养和教育不仅使我顺利完毕了论文，并且将继续激励我在此后的人生旅途上不断进取。 最后，谨向所有给我关心、理解、支持和帮助的人们!