椰子剝殼機的設(shè)計

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1、椰子剝殼機的設(shè)計摘要椰子(Cocos nucifera L.)是棕櫚科椰子屬植物，為多年生常綠喬木，廣泛分布于世界上近100個地處熱帶的國家和地區(qū)，其中主產(chǎn)國是印尼、菲律賓、印度和斯里蘭卡等，我國椰子的主要種植區(qū)在海南，種植面積和果實產(chǎn)量均占全國的90以上。椰子果是椰子樹的果實，俗稱椰子國人對于椰子的利用傳統(tǒng)上采用剖切的方式只是能攝取汁液，剩余果皮殘渣就隨處丟棄嚴重制造污染，因此椰農(nóng)轉(zhuǎn)型推出剝殼椰子，即先行剝除椰子外殼僅存內(nèi)果皮（硬殼）再加以冷藏保鮮販?zhǔn)?，果皮殘渣再?jīng)粉碎后當(dāng)介質(zhì)利用，作法上較為環(huán)保，目前剝殼方式仍以人工為主。本研究針對椰子基本物性加以探討分析，進而規(guī)劃設(shè)計剝殼機構(gòu)。調(diào)查顯示椰

2、子外觀大部分呈三稜形，果實由外果皮、中果皮、內(nèi)果皮組成，外果皮呈綠色或淺黃色，光滑堅實，富韌性，中果皮屬纖維層含軟木屑包覆著內(nèi)果皮。經(jīng)試驗結(jié)果顯示果皮含水率變化與破壞力之間有密切關(guān)系，即外果皮破壞力隨著含水率下降有逐漸增大現(xiàn)象，中果皮破壞力與含水率多寡無直接關(guān)系，但與纖維條數(shù)、厚度有關(guān)。本研究設(shè)計三角錐型齒剝殼機構(gòu)以拉扯方式將椰皮撕裂，椰子剝衣工序由人工操作變?yōu)闄C器操作，不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，為后期工序提供充足的原材料，更重要的是能夠保證操作人員的人身安全，減少傷殘事故的發(fā)生。同時由于前期工序采用了自動化，不僅可以節(jié)省大批的勞動力，而且解決了椰子生產(chǎn)企業(yè)擴大生產(chǎn)規(guī)模的瓶頸問題，為企業(yè)擴大生

3、產(chǎn)規(guī)模，提高經(jīng)濟效益開辟新的途徑。關(guān)鍵字： 椰子剝衣機 ； 滾切式 ；刀架 ； 空氣吹掃。AbstractCoconut (Cocos nucifera L.) is a coconut palm species, is a perennial evergreen tree , widely distributed in the worlds nearly 100 countries and regions located in the tropics , where the main producing countries are Indonesia, the Philippines , I

4、ndia and Sri Lanka , our main coconut growing areas in Hainan, planted area and yield fruits account for more than 90 % of the country . Coconut fruit is the fruit of the coconut tree , commonly known as coconut. For people using traditional cut way using only capable of taking on the coconut juice

5、, peel residue remaining on everywhere discarded serious polluters , so coconut husking coconuts agricultural transformation launch that first strip of coconut shell remaining endocarp ( hard shell ) coupled with cold storage to sell , then peel residue after crushing when the media use , the more e

6、nvironmentally friendly practices , there is still labor -based sheller way . In this study, to investigate the analysis of the basic physical properties of coconut , and then peel the planning and design agency . Survey shows that the appearance of most of the three prism coconut , fruit from the e

7、xocarp , mesocarp , endocarp composed husk green or pale yellow , smooth and solid , rich toughness, mesocarp endocarp fiber -containing layer is a soft wood covered with . The test results showed close relationship between the peel and destructive changes in moisture content , that husk destructive

8、 moisture content decreased gradually with increasing phenomenon , mesocarp destructive and not directly related to the amount of moisture , but the number of fibers , thickness. The study was designed triangular pyramidal teeth pulled way Sheller institutions coconut skin torn clothing coconut peel

9、ing process by a human operator into a machine operator , not only can greatly increase productivity, provide adequate raw materials for the latter process is more important to ensure the safety of the operator, reduce the incidence of disability accidents. At the same time due to the early adoption

10、 of automated processes , can not only save a lot of labor , but also to solve the coconut production enterprises to expand the scale of production bottlenecks for enterprises to expand production scale , opening up new ways to improve economic efficiency . Keywords: Coconut stripping clothes dryers

11、; roll-cut; knife; air purge.目錄摘要21.概述41.1 引言41.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)試驗52. 椰子剝殼機的總體設(shè)計102.1椰子剝殼機的設(shè)計理念102.2椰子剝殼機所采用的結(jié)構(gòu)103.主要參數(shù)設(shè)計163.1殼機所需功率計算163.2電動機的選擇163.3減速器的選擇173.4驗算剝皮機的剝皮速度183.5風(fēng)機的選擇183.6聯(lián)軸器的選型計算.193.7滾珠絲杠的選擇設(shè)計.204.結(jié)構(gòu)設(shè)計284.1面板的設(shè)計284.2刀具的選擇295.主要零部件的強度計算315.1滾動軸承的校核315.2滑動軸承的校核345.3軸的校核345.4 鍵連接的選擇及校核376、結(jié) 論38參

12、考文獻39致謝391.概述1.1 引言可可椰子屬棕櫚科大型熱帶植物，分佈范圍涵蓋熱帶亞洲、大洋洲、拉丁美洲及非洲，極限緯度在南北緯27，理想的緯度則在南北緯20，柯(1980)，其中臺灣產(chǎn)區(qū)分佈之緯度在北緯23.6。椰子自古即有天堂樹之美稱，具有商業(yè)及工業(yè)用途。如椰子水含多種生長激素及維生素C，可作清涼飲料，椰纖可作栽培介質(zhì)及墊片，椰子殼則含灰分、木質(zhì)素、纖維素、戊聚糖等成份可作工藝品或椰雕，椰肉可生食、做菜或加工製作成椰油、椰子粉、椰脂等利用價值非常高。對于椰子利用方式國人仍以攝取汁液當(dāng)作飲料為主，由于椰子之外皮光滑堅實，富韌性、造成消費者處理上的困擾，因此只好購買路邊攤販將椰子剖切后瓶裝之

13、椰子水，其馀椰纖或椰殼均未善加利用，隨便丟棄于山溝、河床或路邊，制造環(huán)境污染。以海南省2010年農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年報椰果產(chǎn)量49,522噸，農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年報(2011)，則一年大約要製造32,932噸污染物，確實會造成環(huán)保問題?；谏鲜鲈蚣凹尤隬TO國外椰子進口后之沖擊下，椰價每況愈下，促使椰農(nóng)轉(zhuǎn)型推出剝殼椰子（即先行去除椰子外殼僅存內(nèi)果核），此產(chǎn)品經(jīng)冷藏保鮮后販?zhǔn)垲H受消費大眾歡迎，其原因為體積減少，攜帶方便，消費者只要將吸管插入果核芽眼即可攝取到椰子汁液，方便又環(huán)保，此加工后之剝殼椰子產(chǎn)品為椰農(nóng)帶來商機。以目前一年大約可生產(chǎn)1萬8千余噸剝殼椰子，每公斤單價以23元計，則產(chǎn)值約4億1千多萬元，若再將去除

14、之果皮纖維粉碎后作為其他用途之質(zhì)材販賣，每公斤市價4元計，產(chǎn)值達1億2千余萬元，合計加工后總產(chǎn)值達5億3千余萬元，（其他副加產(chǎn)物尚未包括椰殼及椰肉），比未加工前以鮮椰果販賣時每公斤市價6元計，總產(chǎn)值約2億9千余萬元高出2億4千余萬元（表1）。目前椰子剝殼方式系利用一支固定三角架上焊接尖扁型齒，以手持椰子往下重擊尖扁型齒將堅實外皮刺破后再分層剝除（圖1-1），每小時大約可處理6080粒，此人工作業(yè)方式費時耗工，操作過程危險性高。圖1-1 人工剝殼的方式國內(nèi)有關(guān)椰子剝殼機械可供參考資料甚少，因此本研究擬針對椰子基本物性加以探討分析，希望設(shè)計出可取代人工之剝殼機構(gòu)，提升作業(yè)效率及降低加工成本，使椰子

15、產(chǎn)業(yè)得以永續(xù)經(jīng)營。1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)試驗1.2.1 外觀及組織結(jié)構(gòu)隨機抽取大、中、小各30粒椰果，將其切成剖面，如圖所示。圖1-2 椰果剖面圖用游標(biāo)卡尺對外果皮及中果皮之厚度加以測量，外果皮測量外緣皮，中果皮測量區(qū)域從果蒂起始點、尾端起始點、二側(cè)外緣（離內(nèi)果核最接近點）等各取6點加以測量，由于中果皮組織含軟木屑，纖維呈條形，測量時將軟木屑刮除后再量取纖維厚度。由表3得知外果皮平均厚度0.5mm，中果皮部分為果蒂起始點平均厚度39.8mm、尾端起始點平均厚度19.8mm、外緣a值及b值平均厚度分別為21.2mm；18.6mm，纖維平均厚度0.23mm，從測量結(jié)果由中果皮外緣周厚度椰子因生長環(huán)境條件

16、及栽培技術(shù)或品種之不同外觀呈不規(guī)則狀，海南所栽培之綠色品種通常呈三棱形，外果皮色澤亦因品種不同大約有綠色、黃色、橙色等，椰子果實結(jié)構(gòu)組織可分為外果皮、果皮（纖維）、內(nèi)果皮（硬殼）等，外果皮表面光滑堅實，富韌性，中果皮由纖維構(gòu)成內(nèi)含軟木屑，纖維呈長條狀形，內(nèi)果皮則為堅實的硬殼內(nèi)含椰子汁液及果肉。由（表2）得知大粒果平均每粒重在4,260g，外中果皮占69%汁液含量占17.3%；中粒果平均每粒重在3,200g，外中果皮占64.1%，汁液含量占25.4%；小粒果平均每粒重在1,800g，外中果皮占64.9%，汁液含量占14.3%，顯見消費者若要購買椰子或剝殼椰子以選擇中粒果最經(jīng)濟，利用性較佳。1.2

17、.2 椰果表皮含水率變化一般椰農(nóng)將採下來的鮮椰果及時完成剝殼可保椰汁新鮮度，經(jīng)觀察椰子若在常溫2528存放10天后表皮或果蒂部分開始脫水形成離層現(xiàn)象，可能影響椰汁品質(zhì)或發(fā)生異味。本試驗隨機抽取採收后大、中、小椰果各30 粒，按照110 天數(shù)逢機取外、中果皮樣品數(shù)，以攝氏1032，烘干時間為4小時以上，到結(jié)干恒重止，測試果皮10天內(nèi)含水率之變化。為椰子採收后第1天至第10天外果皮及中果皮所作的含水率測定結(jié)果及變化情形外果皮含水率從第一天68.5降為48.9，降幅達19.6，中果皮含水率從第一天88.6降為77.2，降幅僅達11.4，由試驗結(jié)果得知中果皮水份變化較小，顯示保水性相當(dāng)好，作為農(nóng)園作物

18、栽培利用上頗佳之質(zhì)材。圖1-3 椰子采摘10天含水率變化圖1.2.3 椰皮破斷力測量以隨機取樣方式將外果皮切成10cm 2cm0.50.6mm；中果皮由外層往內(nèi)切成10cm 2cm56mm試片各30片，兩種果皮第一片不乾燥先行利用械械式拉力計測試破斷拉力及利用切斷試驗機，將試片擺放在塑膠板上，利用刀具由上往下將果皮切斷為止，計算其最大切斷力，其馀分批置入乾燥箱內(nèi)，經(jīng)預(yù)備試驗結(jié)果以乾燥速率較接近自然乾燥之溫度外果皮以25、中果皮以35進行乾燥，每隔30分鐘依序取出以同樣步驟加以測試，兩種果皮試片共做10次3重復(fù)。外果皮及中果皮破斷拉力測試外果皮含水率從未乾燥前之63.5下降至24.9時，其破斷拉

19、力值從8.25kg增至10kg，最大破斷拉力為13.25kg，單位面積平均抗拉力為1.02kg/mm抗拉力隨著果皮含水率下降有逐漸增大的現(xiàn)象；中果皮含水率從未乾燥前之85.2下降至70.2 時，破斷拉力值則介于2140kg之間，平均值為30.34kg，單位面積平均抗拉力為0.29kg/mm2，顯示中果皮之抗拉力與含水率無直接關(guān)系，但與纖維分佈條數(shù)及厚度有直接關(guān)系R20.85，即纖維條數(shù)越多或纖維的厚度越厚，抗拉力越大。果皮（硬殼）等，外果皮表面光滑堅實，富韌性，中果皮由纖維構(gòu)成內(nèi)含軟木屑，纖維呈長條狀形，內(nèi)果皮則為堅實的硬殼內(nèi)含椰子汁液及果肉。由得知大粒果平均每粒重在4,260g，外中果皮占6

20、9%汁液含量占17.3%；中粒果平均每粒重在3,200g，外中果皮占64.1%，汁液含量占25.4%；小粒果平均每粒重在1,800g，外中果皮占64.9%，汁液含量占14.3%，顯見消費者若要購買椰子或剝殼椰子以選擇中粒果最經(jīng)濟，利用性較佳。外果皮及中果皮切斷力測試，由刀具對椰子外果皮及中果皮切斷力試驗，結(jié)果顯示外果皮切斷力隨著含水率下降呈現(xiàn)需較大切斷力現(xiàn)象；中果皮切斷力則與含水率無直接關(guān)系，仍與纖維條數(shù)及厚度有關(guān)，R20.86。剝殼機構(gòu)規(guī)劃設(shè)計與性能測試第一階段機構(gòu)設(shè)計與測試外果皮光滑堅實又富韌性，依前項物性測試值其最大破斷拉力達13.25 kg；中果皮最大破斷拉力高達40kg，因此初步設(shè)計

21、一組弧輪，在弧輪上等距排列方式銲接9支長5cm字錐型齒，并以2HP馬達及鏈條帶動弧輪滾動，將椰子擺放在字錐型齒上，測試結(jié)果利用其齒牙滾動可將椰子堅實果皮分塊撕裂，但連帶容易將椰子內(nèi)果核撕破，造成椰子汁液外溢，由以上第一階段設(shè)計及試驗，可得到以下結(jié)論：進行剝殼作業(yè)時必須要將椰子上下挾持及旋轉(zhuǎn)，防止椰子被弧輪上的錐形齒刺破或撕裂后卡住，而無法進行二次撕裂動作。2. 椰子剝殼機的總體設(shè)計2.1椰子剝殼機的設(shè)計理念椰子屬棕櫚科椰子屬單子葉多年生常綠喬木，是一種典型的熱帶木本油料作物。椰衣表皮厚1-2mm。它是由革質(zhì)粗纖維組成。強度大、韌性強、木質(zhì)素含量較高。椰衣纖維堅韌而富有彈性、耐腐蝕、具有較高商業(yè)

22、價值。目前海南省有椰子加工企業(yè)近300家.但是大部分企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)薄弱，產(chǎn)品加工的機械化水平較低，難以提高經(jīng)濟效益和資源利用率。對此，國內(nèi)外很多相關(guān)機構(gòu)和人員都在從事這方面的研究，也取得了一些成果。比如有用三角錐型齒剝殼機構(gòu)以拉扯方式將椰皮撕裂后，又改用高速旋轉(zhuǎn)的盤刀以切削方式對椰皮進行破壞的剝衣機。剝衣率僅為57.3%，有利用高速旋轉(zhuǎn)盤刀切削破壞椰衣，殘余的果皮纖維再通過旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絲輪加以去除的旋切式剝衣機和基于對椰子的幾何，物理機械特性的研究后用帶釘齒的雙齒輥并壓框?qū)崿F(xiàn)剝衣的新式設(shè)計剝衣機，剝衣率都約為85%。但剝殼后椰衣纖維被嚴重破壞，產(chǎn)品的經(jīng)濟價值減少。有利用六角刀具扎入椰衣旋轉(zhuǎn)剝開椰

23、衣的自動剝衣機。但是裝夾椰子操作復(fù)雜，操作人員的勞動強度較大。以上的椰殼剝衣機，雖然都實現(xiàn)了對椰衣的剝除。但剝衣效果差異較大，都有不同程度的缺陷。相對市場化還有很遠的距離。所以海南的大部分椰子產(chǎn)品還是采用傳統(tǒng)的手工或者半手工的方式加工。這種方式工人勞動強度大，效率低，安全性差，極大地制約了椰子產(chǎn)業(yè)化，商品化的發(fā)展。研究設(shè)計一種綜合考慮上述諸多剝衣缺陷的新型高效剝衣機是椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的急需解決的問題。本設(shè)計將要設(shè)計一種椰子剝殼機，該機由傳動系統(tǒng)、喂入裝置、剝衣裝置、高壓氣流、儲料箱機架組成。工作時，首先，開啟高壓空氣把剝衣釘板吹掃干凈，之后椰子通過喂料口進入剝衣裝置的兩個剝衣釘板之間，通過伺服電動

24、機的帶動及螺桿的傳動，使得左側(cè)豎直釘板和右側(cè)傾斜釘板依次移動。椰子被剝除干凈后，左側(cè)的剝衣釘板退回。光滑的椰子落到過濾網(wǎng)上，滾落下來，方便工人收集。被剝除的椰衣會透過過濾網(wǎng)落入下面的皮屑收集箱中，保證了操作車間的整潔。然后兩個釘板復(fù)位，進入下一個剝衣過程。 該機具有生產(chǎn)率和剝殼率較高，剝殼后椰衣纖維破壞較輕的優(yōu)點，適用于中小型企業(yè)使用。 2.2椰子剝殼機所采用的結(jié)構(gòu)2.2.1動力機構(gòu)本次設(shè)計選取兩臺伺服電機，配兩個NGW72-15型減速器。伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓

25、信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機的優(yōu)點：1、精度：實現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進電機失步的問題；2、轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達到20003000轉(zhuǎn)；3、適應(yīng)性：抗過載能力強，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；4、穩(wěn)定：低速運行平穩(wěn)，低速運行

26、時不會產(chǎn)生類似于步進電機的步進運行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；5、及時性：電機加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。簡單點說就是：平?？吹降哪欠N普通的電機，斷電后它還會因為自身的慣性再轉(zhuǎn)一會兒，然后停下。而伺服電機和步進電機是說停就停，說走就走，反應(yīng)極快。但步進電機存在失步現(xiàn)象。本次選用無錫信捷電氣股份有限公司所生產(chǎn)的伺服電機Ys-90S-8。減速機在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，上海長城減速機蝸桿減速機和行星齒輪減速機；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機廠輪形狀可分為

27、圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐圓柱齒引輪減速機；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置 。本次設(shè)計選用的減速器的型號為NGW72-15。2.2.2傳動機構(gòu)聯(lián)軸器聯(lián)軸器是一個可以連接二個不同機器的軸，在傳動過程中一起旋轉(zhuǎn)的機械元件。一般來說在聯(lián)軸器運作過程中，二個軸不會脫開，不過有些有扭力限制功能的聯(lián)軸器，在扭力過大時會使二軸有速度差，甚至脫開的功能。在加工車間和工廠內(nèi),也被廣泛稱為“靠背輪”。聯(lián)軸器的主要用途是結(jié)合二個旋轉(zhuǎn)件，在一定程度的軸向、角度

28、偏差或端面位移時仍能正常的運作。若妥善的選擇、安裝及維護聯(lián)軸器，可以減少大量的維修費用及停機時間。聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來連接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的連接部件。本次選用ML系列梅花形彈性聯(lián)軸器。ML型梅花形彈性聯(lián)軸器適用于聯(lián)結(jié)兩同軸線的傳動軸系，具有補償兩軸相對偏移，減震，耐磨及緩沖性能，工作溫度為：-35+80，傳 遞公稱轉(zhuǎn)矩為1625000N.m。

29、ML系列梅花形彈性聯(lián)軸器主要由兩個帶凸齒密切嚙合并承受徑向擠壓以傳遞扭矩，當(dāng)兩軸線有相對偏移時，彈性元件發(fā)生相應(yīng)的彈性變形 ，起到自動補償作用。絲杠 絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是艾克姆螺桿的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滑動動作變成滾動動作。絲杠的原理1、按照國標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實例，滾珠絲杠（已基本取代梯形絲桿，俗稱絲桿）是用來將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效率高，定位準(zhǔn)

30、確等2、當(dāng)滾珠絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲桿的轉(zhuǎn)動角度按照對應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運動，被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實現(xiàn)對應(yīng)的直線運動。本次設(shè)計利用絲杠，把原動機的圓周運動，轉(zhuǎn)化為了剝殼機構(gòu)的直線運動。剝殼機構(gòu)剝衣釘板部分主要包括釘板，兩側(cè)護板，刀片，活板，內(nèi)孔氣道，擋塊釘板大小約50X50mm。釘板由鋼板加工而成。工作表面鑲?cè)胩刂频牡镀敯迩斑呌脧椈陕?lián)接活板?；畎逯虚g開有高壓氣道，表面開有氣孔孔與孔之間，刀片與刀片之間都間隔。左右釘板背面上接絲杠裝置，活板下邊接高壓送氣裝置當(dāng)切削完畢，椰子離開釘板，活板通過彈簧彈力復(fù)位!把少量纏裹在刀片上的椰衣纖維推離刀片，然后由高壓氣體吹掃干凈

31、。剝衣釘板兩側(cè)有護板，以防止椰子或椰衣碎片意外飛出護板上有擋塊。調(diào)整擋塊位置，可以限定活板活動范圍，進而決定刀片剝衣時的切入深度為了縮減釘板的大小和行程。兩塊頂板錯開放在機架上，并且為了釘板運行平穩(wěn)，頂板的底部連有滑塊，可以在機架的滑軌上滑動，同時為了最大面積的接觸剝除椰衣，左側(cè)釘板豎直放置，右側(cè)釘板傾斜放置，并且傾斜角度可以通過后邊的斜度調(diào)節(jié)旋鈕適當(dāng)調(diào)節(jié)，與護板的擋塊配合，可以滿足不同品種，形狀差異較大的椰子剝衣。吹掃風(fēng)機，在剝皮之后，風(fēng)機將椰子皮吹往指定位置，便于清潔，保護環(huán)境。參數(shù)利用機械和電動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制工作，該設(shè)備配備總動力為680W。對由于椰子品種差異和含水量造成的形狀，硬度不同的

32、，本椰子剝衣機均能調(diào)整適用根據(jù)工人操作的熟練度，該剝衣機每小時可剝衣500-600個小時。3.主要參數(shù)設(shè)計椰子剝殼機能否正常運轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計，如果設(shè)計不合理，機器就不能正常運轉(zhuǎn)或者說不能運轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機器就是一堆費品。設(shè)計合理，機器就能正常的運轉(zhuǎn)對并對椰子進行剝殼。因此，椰子剝殼機的主要部件的設(shè)計在整個設(shè)計過程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計將提供給使用者更多的方便和實惠。3.1殼機所需功率計算由果皮破斷力測量可知椰果皮最大破斷力為40kg即：F=4010=400N根據(jù)所給產(chǎn)量要求500-600個小時,此為椰子仁的產(chǎn)量，此即每6S就要完成一次剝殼。左邊剝殼機構(gòu)刀片進給量至少為0

33、.5m/s，方向為X軸方向，右邊剝殼機構(gòu)刀片進給量至少為0.5m/s，方向為Y軸方向。由此可知剝一個椰子需要的功率為：=4000.5=200W3.2電動機的選擇傳動裝置總效率： 由滾珠絲杠導(dǎo)程公式： 選取則絲杠的轉(zhuǎn)速至少為由機械設(shè)計手冊查得行星齒輪減速器傳動比范圍為40400則至少需要電機的轉(zhuǎn)速范圍為結(jié)合所計算的電機功率，可選電機型號為Ys-90S8具體參數(shù)如下： 品牌：奉微 型號：YS-90S8 額定功率：370（W） 產(chǎn)品類型：三相異步電動機 額定電壓：380（V） 額定電流：1.38（A） 額定轉(zhuǎn)速：700（rpm） 額定轉(zhuǎn)矩：5.048（NM） 3.3減速器的選擇由于電機轉(zhuǎn)速為700r

34、/min,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速為10r/min則傳動比選70先按初選：查表8-465，剝皮機工作負荷平穩(wěn)，且為連續(xù)工作10-24小時，得：K1=1.12=3701.12=414.4W查表8-462，初選減速器型號為NGW72-15，其n1=600r/min, =5.6KW按進行校核查表8-460，按，查表8-464，得已知電動機轉(zhuǎn)速為700r/min，所以V=V700/600=0.701700/600=0.818m/s查表8-466，得 =3701.12=414.4WNGW72-15在電機轉(zhuǎn)速700r/min時，=5.67/6=6.53KW 所以滿足要求。3.4驗算剝皮機的剝皮速度根據(jù)所選電機及減速

35、器的相關(guān)參數(shù)計算得滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)速度：其中 為減速器的實際傳動比計算得刀具的進給速度為，大于上述中所需要的進給速度0.5m/s，所以滿足設(shè)計要求。3.5 風(fēng)機的選擇由上表2、3椰子基本物性及外果皮厚度的測量表可計算出椰子皮的密度為：=m/vm=2051g-每粒椰果外果皮加中皮的平均重量V=1223.30.5+（39.8+19.8+21.2+18.6）/4+0.24/10 =3130cm3 則椰果皮的密度=0.66g/ cm3根據(jù)釘板的排布可知，所剝的椰果皮的截面尺寸為30mm30mm，椰果皮最大厚度為39.8mm，從而計算出剝掉的椰果皮最大質(zhì)量為：m=v=0.6693.98=23.65g欲將椰

36、果皮往排渣口吹掃，需要克服椰果皮與集渣箱的摩擦力，其最大摩擦力為： 其中u為摩擦系數(shù)，取經(jīng)驗值0.5。將最大質(zhì)量的椰果皮按最小截面計算，其截面面積為： S=33=9cm2欲克服最大摩擦力則所需風(fēng)壓Pf/s=0.12/（910-4）=133pa可選風(fēng)機型號為Y4-73-10D其參數(shù)為：3.6聯(lián)軸器的選型計算聯(lián)軸器是機械傳動常用的部件，它主要用來是聯(lián)接軸與軸（有時也聯(lián)接其它回轉(zhuǎn)零件）。以傳遞運動與轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器連接的兩根軸只有在機器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離。 結(jié)構(gòu)如下圖： 校核公式： = 公稱轉(zhuǎn)矩 T=5.048N.mm查表11-1得=1.5 =1.55.048=7.572N.mm =7.

37、572N.m根據(jù)工作要求，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號為ML1.聯(lián)軸器的型號具體參數(shù)如下 型 號公稱轉(zhuǎn)矩Tn N.m 許用轉(zhuǎn)速鋼nr/min軸孔直徑d1、d2、dz軸孔長度J型ML1251150016，1830由所選聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為25N.m，許用轉(zhuǎn)速11500r/min700r/min，滿足設(shè)計的性能要求。3.7滾珠絲杠的選擇設(shè)計在一般情況下，設(shè)計滾珠絲杠時，必須知道下列條件：最大工作負載 Fmax（或平均工作負載Fm）作用下的使用壽命T，絲杠的工作長度L（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速n（平均轉(zhuǎn)速n），滾道的硬度HRC及絲杠的運轉(zhuǎn)情況，然后按下列步驟進行設(shè)計。1、 計算作用在滾珠絲杠上的最

38、大動負載Ca的數(shù)值。2、 從滾珠絲杠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，找出相應(yīng)尺寸系列對應(yīng)的最大動載荷Ca的相近值，并初選型號。3、 根據(jù)具體工作要求，對于結(jié)果尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動效率等方面的要求，從初選的幾個型號中再挑選出比較合適的公稱直徑d0、導(dǎo)程L0、滾珠列數(shù)k、滾珠圈數(shù)j等確定某一型號。4、 根據(jù)所選出的型號，列出（或算出）其主要參數(shù)的數(shù)值；驗算其剛度及穩(wěn)定性系數(shù)是否滿足要求。若不滿足要求，則需要另選其它型號，再做上述的計算和驗算直至滿足要求為止。3.7.1確定滾珠絲杠的支承方式：一、 滾珠絲杠常用的支承方式見下圖。圖a為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和豎直安裝的絲杠。圖為一端固定一端簡支，常

39、用于較長的臥式安裝絲杠。圖c為兩端固定，常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、要求高速精度、高剛度的地方。這種方式還可以預(yù)拉伸。這種安裝方式雖優(yōu)點顯著，但工藝比較困難。滾珠絲杠都用滾動軸承支承?？捎玫臐L動軸承種類很多。從目前情況看來，本課題可選用角接觸球軸承：這種軸承可以組配。( a )圖為一對背靠背，( b )圖為一以面對面。都承受兩個方向的載荷。由于螺母（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床身上）的同軸度難免有某些誤差，希望軸承有一定的自動調(diào)心作用。面對面組配時，兩接觸線與軸線交點之間的距離比背靠背時小，調(diào)心較易。所以絲杠軸承面對面配用得比較多。這種軸承是在預(yù)加載荷的條件下組配的。背靠背組

40、配時，內(nèi)圈端面各磨去裝配時壓緊內(nèi)圈。就可施加預(yù)加載荷。簡支端常用深溝球軸承，不預(yù)緊。本課題設(shè)計采用的是角接觸球軸承，原因在于： 1.橫向進給系統(tǒng)既承受縱向的力，又要承受橫向進給力，考慮到系統(tǒng)受力情況； 2. 為了保證加工精度，橫向進給系統(tǒng)的運動軌跡范圍決定了采用角接觸球軸承。 3.7.2滾珠絲杠副額定載荷：（1）額定動載荷Ca即在一組有相同參數(shù)的滾珠死杠副中，把90%達到10轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞剝傷所能承受的純軸向載荷稱為額定動載，以Ca表示。（2）額定靜載荷Cao:在滾珠絲杠副靜止（或轉(zhuǎn)速10r/min狀態(tài)下，承受最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾道接觸面的塑性變形量只和為滾珠直徑0.00001倍時的軸向載荷

41、，稱為額定靜載荷，以Cao表示。3.7.3滾珠絲杠幅主要參數(shù)的確定：（1）按預(yù)期壽命Ln及軸向載荷Fa進行選擇：Ln=(Ca/Fa)10（轉(zhuǎn)）1 （3-1）一般情況下，F(xiàn)a可以用平均載荷Fm予以代替：Fm= 1 （3-2）式中；Ln為預(yù)期設(shè)計壽命，F(xiàn)max為最大軸向載荷，F(xiàn)min為最小軸向載荷。對于機床Ln通常取Ln=2010（轉(zhuǎn)）則：Ca=Fm:2.71Fm 1 （3-3）本課題設(shè)計的要求，系統(tǒng)最大進給力為2750N，橫向進給為一半即1375N，所以得：Fmax=680N（經(jīng)驗值）Fmin=35%Fmax =238N所以Fm=537.7N故：Ca=2.71Fm=2.71237.7=644.2

42、N(2)按承受的最大軸向力Fmax確定參數(shù)計算靜負荷Cmo：Cmo=KKFmax即CmoCmo=1.52680=2062.5N故；絲杠的額定動載荷Ca644.2N 絲杠的額定靜載荷Ca2062.5N選擇：代號為2505-4型的滾珠絲杠，其基本直徑25mm，大徑24.5mm基本導(dǎo)程5mm3.7.4對選定的滾珠絲杠幅參數(shù)進行核算：（1）最大軸向壓縮載荷F滾珠絲杠受壓力作用后，在彈性范圍內(nèi)的臨界穩(wěn)定載荷Fc由下式計算：Fc= 4 （3-4）式中：m=2010（N/mm）dc為公稱直徑（mm）.d為滾珠直徑（mm） Ls為絲杠軸的支撐距離（mm） 則： 水平安置時n=4 n許用穩(wěn)定安全系數(shù) F 即F為

43、最大載向壓縮載荷Fa(2). 極限轉(zhuǎn)速的計算為使絲杠副在高速運轉(zhuǎn)時不發(fā)生共振現(xiàn)象，應(yīng)對其極限轉(zhuǎn)速進行核算。當(dāng)絲杠發(fā)生共振時轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，以Nc表示： Nc=121 4 （3-5）式中：為公稱直徑； d為滾珠直徑為支承結(jié)構(gòu)系數(shù) K=2.5 極限轉(zhuǎn)速n滿足：n e 則有X=0.56，利用插值法：Y=2.16 由公式P=(X+Y)可得 P=1.2（0.56318+2.16198）=726.912由公式h12000h 所以滿足要求。即高速級選用6204型號的軸承5.2滑動軸承的校核滑動軸承的選擇分析（1）滑動軸承根據(jù)摩擦狀態(tài)不同可分為非液體潤滑軸承和完全液體潤滑受軸承。完全液體潤滑軸承又分為動壓潤

44、滑軸承與靜壓潤滑軸承。工程上大多用非液體潤滑軸承?；瑒虞S承有多種結(jié)構(gòu)型式：整體式、剖分式、自動調(diào)心式等。由于滑動軸承本身有一些獨特的優(yōu)勢，適用于一些特殊的場合，如高速、重載、高精。（2）軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)對滑動軸承的性能影響較大，應(yīng)綜合考慮多方面因素選定軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)。（3）非液體摩擦滑動軸承計算和校核時，限制壓強p，以保證潤滑油膜不被破壞；限制pv值，以保證軸承溫升不至于太高，因為，溫度太高，容易引起邊界油膜的破裂。（4）根據(jù)流體動壓潤滑的形成原理設(shè)計出的動壓潤滑滑動軸承，主要用于連續(xù)高速運轉(zhuǎn)的場合。本次設(shè)計選擇40X30X20mm尺寸的滑動軸承，材料為錫青銅。5.3軸的校核對減速器與聯(lián)

45、軸器之間的連接軸進行校核。校核軸的強度 (1) 計算支反力。 在垂直面上 在水平面上軸的彎矩和扭矩軸的扭矩與彎矩圖如下：力的單位（N），扭矩（N.M） 校核軸的強度從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出小齒輪所在截面為危險截面。先將計算出的截面處的值列于下表： 載 荷 水平面H 垂直面V支反力 F彎矩 M總彎矩扭矩 T按第三強度理論,計算應(yīng)力 式1通常用由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)應(yīng)力,而由扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力.為了考慮兩者循環(huán)特性的不同影響,引入折合系數(shù),則計算應(yīng)力為 式2扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為,扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為，將和代入式2，則軸的彎

46、扭合成強度條件為，前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故安全。5.4 鍵連接的選擇及校核齒輪鍵寬鍵高鍵長聯(lián)軸器左端10832聯(lián)軸器有段10840聯(lián)軸器左端鍵的校核（1）鍵的類型及尺寸 選用 A型 （2）強度校核 l = L-b= 32-10=22mm k = 0.5h = 4mm 鍵安全適用聯(lián)軸器左端鍵的校核（1）鍵的類型及尺寸 選用 A型 （2）強度校核 l = L-b= 43-10=33mm k = 0.5h = 4mm 鍵安全適用6、結(jié) 論本研究針對椰子基本物性的測量與分析，進而規(guī)劃設(shè)計剝殼機構(gòu)并加以測試，獲得以下結(jié)論：以椰子基本物性分析顯示中粒果平均汁液含量比大

47、與小粒果多8.111.1%；果肉平均含量亦比大粒果多4.3%，與小粒果比較少0.4%但差異圖11 椰子剝殼機械示意圖Fig.11 The shell machine for coconut圖12 刀具角度與剝殼率之間變化Fig.12 The relationship between the angle of the cutter set and the shelling rate32 農(nóng)業(yè)機械學(xué)刊 第15卷第3期 2006年9月不大，至于可作為栽培介質(zhì)之中外果皮纖維含量三者亦相當(dāng)接近，因此若以利用率或經(jīng)濟性而言選擇中粒果較佳。椰子存放10天期間測試其含水率變化情形觀之，中果皮水份下降趨勢變化較

48、小，顯示其保水性相當(dāng)好，若作為農(nóng)園作物栽培利用介質(zhì)實為相當(dāng)良好之質(zhì)材。若以10天為基準(zhǔn)測試果皮破壞力，發(fā)現(xiàn)外果皮破壞力隨著含水率下降有逐漸增大現(xiàn)象；中果皮破壞力與含水率多寡則無直接關(guān)系，但與纖維條數(shù)、厚度有密切關(guān)系。依物性分析結(jié)果所設(shè)計以拉扯方式破壞椰皮確實需較大的作用力，且容易將硬殼破壞造成汁液外溢，若以盤刀切削方式進行椰皮的破壞則可得到較佳的剝除效果，盤刀角度在18時剝殼率最高可達57.3，所剝除椰皮成細屑或條狀，可直接作栽培介質(zhì)或其他用途，不需再作二次粉碎。本次設(shè)計是對我的四年的大學(xué)生活做出的總結(jié),同時為將來工作進行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己解分析問題、解決問題的能力，為今后自己的研究生生活打下一個良好的基礎(chǔ)。從這次設(shè)計也可以看出一些問題:1.心態(tài):應(yīng)該保持認真的態(tài)度,堅持冷靜獨