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1 目 錄 目 錄 ................................................................................................................................................1 1 引言 ..............................................................................................................................................2 11 課題提出的背景 .............................................................................................................2 12 花生脫殼機械的發(fā)展 .........................................................................................................2 13 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 .........................................................................................7 131 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 ...........................................................................7 132 新型脫殼技術(shù) ...........................................................................................................8 133 花生脫殼機械的工藝研究 .......................................................................................8 134 花生脫殼機械存在的問題 .......................................................................................9 14 花生脫殼機械研究重點 .....................................................................................................9 141 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 ...................................................................9 142 提高機械脫殼率、降低破損率 .............................................................................10 15 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 ...........................................................................................10 2 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 ....................................................................................12 21 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) ...............................................................................................12 22 工作原理 ...........................................................................................................................13 3 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................15 31 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 ....................................................................................................15 311 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 .........................................................................................15 312 刮板所需功率計算 .................................................................................................15 313 傳動方案擬定 .........................................................................................................16 314 電動機的選擇 .........................................................................................................17 315 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 .................................................................................17 32 V 帶傳動 ............................................................................................................................17 3.3 軸 ..........................................................................................................................................20 3.4 刮板結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................................22 3.5 半柵籠 ..................................................................................................................................22 3.6 箱體 ......................................................................................................................................23 3.7 殼仁分離裝置 ......................................................................................................................23 3.8 機架 .......................................................................................................................................24 3.9 附件 .......................................................................................................................................24 4 總結(jié) ............................................................................................................................................25 參考文獻 ........................................................................................................................................26 2 致 謝 ..............................................................................................................................................27 3 1 引言 11 課題提出的背景 花生中富含脂肪和蛋白質(zhì)，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植 物蛋白質(zhì)。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為 肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以花生蛋白粉為原料或添加劑制 成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性?；ㄉ鞍追圻€可以通過高壓 膨化制成蛋白肉?；ㄉ鞘秤弥参镉凸I(yè)的重要原料，利用花生油可制造人造奶油、 起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料。花生除經(jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng) 深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。花生加工副產(chǎn)品 花生殼和花生餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。 花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時，都需要 對花生進行預(yù)處理加工。花生的預(yù)處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸 炒等。 花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工。花生在制取油脂時，剝殼的 目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮 殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且 工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼?；ㄉ鷦儦C的誕 生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進 行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了花生剝殼的效率。 花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身 的生理特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生 莢果的含水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工 脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。 12 花生脫殼機械的發(fā)展 我國花生脫殼機的研制自1965年原八機部下達花生脫殼機的研制課題以來，已有 幾十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以 小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和 4 分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn) 有的花生脫殼機種類很多，如6BH一60型花生剝殼機、6BH一20B型花生剝殼機、6BH一 20型花生脫殼機等(技術(shù)參數(shù)見附表)，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O60倍以上。 錦州俏牌集團生產(chǎn)的TFHS1500型花生除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)花生原料的脫殼、 除皮、分選，是一種比較先進的花生后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型花生脫殼機帶 有復(fù)脫、分級裝置，采用搓板式脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置，具有結(jié)構(gòu)緊 湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型花生脫殼機是一種一 次喂料就可完成花生脫殼工作的機械，經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動、分層分離、復(fù)脫清選 分級后的花生仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型花生脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼 結(jié)構(gòu)，能夠進行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進一步調(diào)整，花生產(chǎn)量逐年增加， 花生的機械化脫殼程度將大幅提高，花生脫殼機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。 花生剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械?；ㄉ鷦儦げ考?花生剝殼機的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛花生仁破碎率、 花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中，花生仁破碎 率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。 八十年代以前的花生剝殼機械，破碎率一般都大于8%，有時高達l5%以上。加工 出的花生仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標(biāo)準。為了降低破碎率而探討 新的剝殼原理，研制新式剝殼部件，便成為花生剝殼機械的重要研究課題。從六十年 代初，開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式花生剝殼機。自1983年以來， 在已有的花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝 殼部件，其主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，特別是破殼率指標(biāo)大有改善。 以下介紹一下我國上個世紀幾種主要的花生剝殼部件 1封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式花生剝殼部件 5 圖 1 六十年代初， 我國在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了TH-340型花生剝殼機，其 剝殼部件是在一個圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓 鋼條組成的柵條式凹板，如圖1所示。 在該機構(gòu)中花生進口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作時，花生果在滾 筒的推動下由進口向出口端運動，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼， 花生受列剝殼機的直接搓擦作用，系強制脫殼，故破碎率高。剝殼時， 直徑同凹板 柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來，所以一次剝凈率低，最高 80。為了將混在一起的花生仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝殼機一般要 配置分離機構(gòu)。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剝殼機，結(jié)構(gòu)與其 大同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。 2 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件 該機的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式，如圖2所示 圖 2 6 作業(yè)時，花生果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙(520毫米)，由膠輥和膠板的 擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外， 因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左 右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機構(gòu)，以使花生經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大， 造價較高。 3 開式紋桿滾筒，編織凹板式花生剝殼部件 剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹 板，其結(jié)構(gòu)如圖3所示 圖3 作業(yè)時，花生果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同， 花生果受到開式滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在3%-5% 。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的 單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝殼，故剝凈率較高。 4 立式剝殼機構(gòu) 剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的 編織平底篩，該剝殼部件如圖4所示。 7 圖4 在剝殼室內(nèi)，花生果受立式轉(zhuǎn)子的推動而相互磨擦，從而達到剝殼的目的，此方 法系柔性揉搓剝殼。實踐證明，該機破碎率較低，可控制在3以下。其缺點是由于 采用立式傳動， 故傳動機構(gòu)較為復(fù)雜。 5 開式扁條滾筒，編織凹板式花生剝殼部件 采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結(jié)構(gòu)，如圖 5所示。作業(yè)時，花生果在扁條的推動下隨滾筒轉(zhuǎn)動，在滾筒和凹板之間形 圖5 成一個活動層，花生果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機構(gòu)中，避開了剝殼 部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是花生搓花生，系柔性剝殼，故破碎率較低， 該 機鑒定時實測破傷率(破碎率+損傷率)為091。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理 想。 8 13 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)花生脫殼機從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主 的鋼紋桿鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動凹板兩大類， 但脫殼質(zhì)量均不高，破損率都大于8 %，剝出的花生米只能用于榨油和食用，滿足不 了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進的脫殼原理是解決脫殼機現(xiàn)存問題的重要途徑。 131 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 目前應(yīng)用比較廣泛的花生機械脫殼原理有以下幾種。 撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎 而實現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板 組成的離心脫殼機。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力 足夠大，莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形，進而形成裂縫。當(dāng)莢果離開壁面時，由于外 殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度，莢果所受到的彈性力較小，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莢果。影響離心式脫 殼機脫殼質(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點等。 碾搓法脫殼 花生莢果在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用，使莢 果的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個固定圓盤和一個轉(zhuǎn)動圓盤組成的 圓盤剝殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中，動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽 粒沿徑向向外運動，也使莢果與定磨片問產(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， 并與殼仁脫離，達到脫殼的目的。該種方法影響因素有，莢果的水分含量、圓盤的直 經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。 剪切法脫殼 花生莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對運動著的刀板的剪切力的作 用，外殼被切裂并打開，實現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座 為主要工作部件的刀板剝殼機。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形， 帶有調(diào)節(jié)機構(gòu)，可根據(jù)花生莢果的大小調(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。主要適用于棉籽，特 別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝 9 率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大 小等。 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，使花生莢果通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進入 兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓 破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽 粒破損率和脫殼率高低的重要因素。 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行搓撕作用而進行 脫殼的。兩只膠輥水平放置，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?；ㄉv果進入膠輥工作區(qū)時，與兩輥面相 接觸，如果此時莢果符合被輥子嚙人的條件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進入兩 輥問此時莢果在被拉人輥間的同時，受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外， 莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當(dāng)莢果到達輥子中心連線附近時法向擠壓力 最大，莢果受壓產(chǎn)生彈性 塑性變形，此時莢果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。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠 壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。 132 新型脫殼技術(shù) 壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入花生殼內(nèi)，維持一段時間，以使花 生莢果內(nèi)外達到氣壓平衡，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)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達到脫殼的目的。主要影響因素有，充氣壓 力、穩(wěn)定壓力維持時間、籽粒的含水率等。 真空法 將花生莢果放在真空爆殼機中，在真空條件下，將具有相當(dāng)水分的莢果 加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除， 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)部相對處于較 高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達到一定數(shù)值時，就會使外殼爆裂。 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到100 96的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 10 133 花生脫殼機械的工藝研究 在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和設(shè)備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究 以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。 分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行脫殼，才能提高脫殼 率，減少破損率。 水分含量 花生莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌 性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使花生莢果盡量保持最適當(dāng)?shù)暮剩?以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有 最大的脆性，脫殼時能被充分破裂，同時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，可減少果仁破損率。 134 花生脫殼機械存在的問題 目前我國在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部 件的研制仍在2O世紀90年代初的技術(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提 高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍 是手工剝殼。脫殼機械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題： 脫殼率低，脫殼 后的果仁破損率高，損失大。 機具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。 通用性差，利用率 低。 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機制造，制造的工藝水平較低，同時能耗較高。 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn)，未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用，作業(yè) 性能及商品性等方面還存在不少問題。 14 花生脫殼機械研究重點 我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對 現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生脫殼機械在生產(chǎn) 應(yīng)用中的經(jīng)驗進行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 141 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性仍是當(dāng)前的主要研究方向之一目前，許多花 11 生脫殼機械只是針對某一花生品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設(shè)計，其通用性、兼容性 和適應(yīng)性較差。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機械通過更 換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能 滿足不同堅果脫殼作業(yè)需要的脫殼機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適 應(yīng)不同加工企業(yè)的需要。花生脫殼機械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，將直接影響到花生脫 殼機械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。 142 提高機械脫殼率、降低破損率 對花生脫殼機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進行重點攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的 脫殼機理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時在整體配置上進一步改進和完善，提高脫殼率，降低 籽仁破損率。目前國內(nèi)外的花生脫殼機械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好 這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。 向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作 業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機電一體化手段，開發(fā)設(shè)計自動喂料、自動定位脫殼 裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作，進一步提高作業(yè)精確性和作 業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)和 國外市場。 新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機械的研制開發(fā)中，隨著液 壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機械機構(gòu)、動 力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作， 減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設(shè)計目標(biāo)應(yīng)用于 脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好 的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。 15 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 花生生產(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)濟持續(xù)快速發(fā)展 的重要保證，近年來，花生機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進一步提高，社會 化服務(wù)規(guī)模不斷擴大，雖然目前花生脫殼機械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟發(fā)達地 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)，用作種子和特殊用途的花生仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域 12 性發(fā)展不平衡。進入21世紀，我國花生生產(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，也對花生機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠的影響，不僅拉動了新的 有效需求，而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機械化真正成 為農(nóng)村經(jīng)濟發(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)推進花生生產(chǎn)機械 化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機械、開展花生機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu) 惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買花生機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著花生 種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機械化 作業(yè)水平成為必然?；ㄉ摎C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，促進了花生加工業(yè)的科技進步，為花生脫殼機械的發(fā)展提供了空間。 13 2 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 21 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) 根據(jù)刮板式花生去殼機的剝殼原理可知道，花生是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼 箱、柵格、下箱出口、分選口，花生仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計剝殼機的整體結(jié)構(gòu) 的依據(jù)就出來了。 設(shè)計過程是從上往下，從花生的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是剝殼箱， 集料斗可與剝殼箱設(shè)計為一個整體。在剝殼箱內(nèi)，花生必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用 才能進行剝殼，因此，將刮板設(shè)計置在剝殼箱內(nèi)?；ㄉ?jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝殼 后，要經(jīng)過位于剝殼箱底部的柵格，于是可以把柵格設(shè)計成一個半圓柵籠，將其固定在 剝殼箱的下半箱內(nèi)?；ㄉ┻^柵格后經(jīng)過剝殼箱底部的出口往下落，在下落過程中，設(shè) 計一個風(fēng)機的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝殼的花生殼與花生仁進行分離，重量稍重的不 被風(fēng)吹走，而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機吹來的氣流帶入到花生殼收集通道，通道的底 部設(shè)計成一定角度。經(jīng)過分離的花生仁往下落，落入花生仁收集通道，將此通道與花生 殼收集通道的底面設(shè)計成一個整體，這樣的設(shè)計可以讓被風(fēng)吹走的花生仁通過自身的重 量往下回滾到花仁收集通道。 為保證整機的各部分的安裝，需設(shè)計一個機架，機架起到其它幾個部分的支承、定 位、連接作用，并將電機安裝在機架里面，剝殼機安裝在機架的上方。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-1 所示。 14 圖 2-1 22 工作原理 刮板式花生去殼機以前也稱為刀籠剝殼機，是借助轉(zhuǎn)動軸上的刮板與籠柵的擠壓和 打擊作用，將花生果外殼破碎的一種機械設(shè)備，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu) 如圖 1-1 所示。它主要由進料機構(gòu)、剝殼機構(gòu)和支承機構(gòu)等部分組成。 圖 1-1 花生果進入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進入剝殼箱內(nèi)，與高速旋轉(zhuǎn) 的刮板相互碰撞，在刮板的錘擊下，花生殼發(fā)生破裂，從而進行第一次剝殼。部分花生 果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而花生殼卻未撞裂，這部分花生 落入到由圓鋼棒排列成的柵格上，由于柵格頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納 一個花生果，因此花生果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些花生 果的果殼也被壓碎。剝殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時，受到風(fēng)機 吹來的經(jīng)調(diào)節(jié)好的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而花生仁因重量大， 繼續(xù)往下落，從而達到了殼仁分離的目的。 15 16 3 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 刮板式花生去殼機能否正常運轉(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)對并對花生果進行剝殼。因此，刮板式花生去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。 31 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 311 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分花生殼撞碎，當(dāng)花生果與鋼質(zhì)物體相對速度達到 5 時，可使花生殼破碎而不會破壞到花生仁，可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。sm/ 如圖 3-1 所示，花生下落位置在 之間，設(shè)計時采用最小碰撞半徑 為計算半R2 2R 徑 nrv2 取半徑 R=250mm，則 n=382.2r/min 結(jié)論：R=250mm ， n=382.2r/min 圖 3-1 312 刮板所需功率計算 根據(jù)公式 可計算出刮板所需的功率tQP 刮板對花生做功 pkEQ ：刮板改變花生的動能kE ：刮板改變花生的勢能p 17 22121mvEkgRmhp )(21vQ2tP 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即 0.417kg/s,此為花生仁的產(chǎn)量，折合花生果產(chǎn) 量為 0.417/純?nèi)事?根據(jù)國家標(biāo)準，湖南所處地理位置可取花生的純?nèi)事蕿?69%,折合花 生果產(chǎn)量為 0.604kg/s,此即每秒進入剝殼箱內(nèi)被破碎的花生果的重量?；ㄉ佑|刮板時 初速度設(shè)為 1m/s，方向向下，脫離刮板時速度為 15m/s,方向向左，脫離刮板時相對初 位置高度為 500mm t=1s m=0.604kg/s =1m/s1v =15m/s2 R=0.5m =(0.302+67.95+2.96)W=71.212w)(21gRvtmQP 加上刮板與花生在柵格中擠壓所需要的能量，P 也不會超過 500w。為計算電動機的所需 工率 Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設(shè) 、 分別為滾動軸承和 V 帶12 傳動的效率，于是有 =-0.866821 電動機所需功率 不會超過 700W，由于給定電動機的功率為 1.5kW，遠大于此計wdP 算值，故所給電動機的功率完全符合要求。 313 傳動方案擬定 由于刮板式花生去殼機的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達到 =382.2r/min 可有兩種選擇，2n 第一種是采用一級 V 帶傳動，第二種是采用兩級混合傳動，而很明顯的，若采用兩級傳 動方案，將會致使機器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本升高，所以選用一級 V 帶傳動。 18 314 電動機的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速，可選用的電機型號有兩種 Y90L-4 型 和 Y100L-6 型 根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動比，現(xiàn)將此兩種電動機的數(shù)據(jù)和傳 動比列于下表 方案號 電機型號 額定功率 kw 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 總傳動比 i 1 Y100L-6 15 1000 940 2459 2 Y90L-4 15 1500 1400 3663 由上表可知：方案 1 總傳動比雖小，轉(zhuǎn)速低，但價格高，作為家用機械的電機不是 太合算，故選擇方案 2，即電機型號為 Y90L-4。 查表得此種電動機的中心高 H=90mm，外伸軸徑為 24mm，軸的外伸長度為 50mm。 315 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 軸的轉(zhuǎn)速 min/401rni/2.382 軸的輸入功率 =1.35kw22295.1dP 軸的轉(zhuǎn)矩 mNnT.73/95022 32 V 帶傳動 首先列出設(shè)計的基本條件 電機型號：Y90L-4 額定功率：1.5kw 轉(zhuǎn)速： =1400r/min1n 傳動比： =3.663i 假設(shè)每天運轉(zhuǎn)時間 t<10h 19 1.確定計算功率 caP 查表得工作情況系數(shù) =1.1AK = =1.11.5=1.65(kw)caKA 2選擇 V 帶帶型 根據(jù) 、 查得最適合的帶型為 A 型caP1n 3確定帶輪基準直徑 由主動輪基準直徑系中選取 ，從動輪基準直徑為md751mi 725.463.2 驗算帶的速度 ssndv /98./1075106 v= < =sm/498.axv2 因此所選帶的速度合適 4確定中心距 a 和帶的基準長度 根據(jù) 初步確定中心距 ，計算帶的基準)(2)(7.021021 dd m70 長度 =1972.36mm012210 4)()(aaL 由 V 帶的基準長度系中選取基準長度 Ld20 計算實際中心距 a mdLa 8.713)26.1970(20 5驗算主動輪上的包角 1 06.5.8.731 主動輪包角合適 6計算 V 帶的根數(shù) z lcakPz)(90 由 , , =3.663 查表得min/140rnd751i 20 ， ， ，kwP68.0kP17.095.0K03.1l 代入數(shù)值，經(jīng)計算 Z=1.984 取 z=2 7.計算預(yù)緊力 0FNqvKvzPca436.125)5.2(0 8計算作用在軸上的壓軸力 p2sin10zF 代入數(shù)值計算得 =482.7Np 9.V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用 帶輪材料選用 HT200 根據(jù)基準直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實心式，大徑帶輪采用輪 輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下 單位：mm 尺寸類型 小帶輪 大帶輪d 75 280 基準寬度 b11.0 11.0 基準線上槽深 minah2.75 2.75 基準線下槽深 if 8.7 8.7 槽間距 e 150.3 150.3 第一槽對稱面至端面距離 f 210 210 輪緣厚 12 12 帶輪寬 B 35 35 外徑 ad80.5 285.5 輪槽角 極限偏差 381381 21 孔徑 0d26 16 輪轂長 50 351 48 32 輪輻厚 b 81h 202 161D 230.5 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖 3.3 軸 軸的轉(zhuǎn)速 min/2.38/12rin 軸的輸入功率 =1.35kw22295.0dP 軸的轉(zhuǎn)矩 NnT.73/9522 1 初步確定軸的最小直徑 先按經(jīng)驗公式算郵軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表選取 ，于是得0AmnPd9.152.381032min 2 擬定軸上零件的裝配方案 通過對各種方案的比較，現(xiàn)選用圖 3-2 所示裝配方案 22 圖 3-2 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）為滿足 V 帶輪的軸向定位，1-2 軸右端制一軸肩，故取 2-3 段直徑 =22mm，左端用軸端擋圈定位，取直徑 D=22mm。V 帶輪與軸配合的轂孔長試為23d 35mm，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故 1-2 段長度取為ml12 （2）初步選擇滾動軸承 因軸承只承受徑向力，故先用深溝球軸承。參照工作要 求并根據(jù) ，初步選取深溝球軸承 6205,其基本參數(shù)如下表d3 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉(zhuǎn)速 D B minsradDasr脂潤滑 油潤滑6204 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （3）安裝刮板架段軸直徑 。刮板架段安裝寬度取 ，d6045ml542 （4） 軸承端蓋總厚度 20mm，取端蓋外端與 V 帶輪右端面間的距離 ，故l0 取 ml6023 （5）取刮板距箱體內(nèi)壁 ，取 ， 。ma20l403l265 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 （6）軸上零件的周向固定 V 帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按其直徑查手冊得平鍵截面如下 23 md1625hb 長度 取 22mml V 帶輪與軸的配合為 ，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此6/7nH 處選軸的直徑尺寸公差為 。k （7）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角 ，各軸肩處圓角半徑見零件圖452 3.4 刮板結(jié)構(gòu) 刮板結(jié)構(gòu)是整個機器的關(guān)鍵部分，它的作用就是對花生果進行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四 鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上，其結(jié)構(gòu)如圖 3-3 所示 圖 3-3 因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進行剝殼，所以對刮板的強度有一定要求， 采用材料是 45 號鋼，而且刮板的表面必須進行處理，表面滲碳 1-1.5mm，熱處理硬度 HRC56-62。刮板選用四塊 8mm 厚鋼板，長寬=500mm 129mm，刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心 距離 250mm。固定刮板的筒架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑為 26mm，外徑 120mm，刮板固定支架長 度為 140mm，截面尺寸 40mm20mm，每塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用 M10 螺栓聯(lián)接。 3.5 半柵籠 半柵籠在機器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的花生與未被剝殼的花生進行分離，其分離 的原理就是“小個通過，大個不過” 。半柵籠的每一個柵格都只能容許一個花生仁大小 的物體通過，被剝殼的花生由于花生殼的破裂，被變成破碎的花生殼和整粒的花生仁， 24 花生仁的大小剛好可以穿過柵格，而花生果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在剝殼 箱內(nèi)，繼續(xù)進行剝殼直到其外殼破碎為止。其結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。 圖 3-4 柵條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為 HT200，柵條材料為 20 號鋼。 柵條采用 圓截面長條，長度為 538mm，因其特殊的作用，還需對其進行表面處理，10 要求滲碳 1-1.5mm，熱處理硬度 HRC56-62。柵條的兩頭裝砌在墻板的圓形槽內(nèi)，組成 半圓柵籠，柵條間距為 10mm，這樣可使剝出的花生仁能通過柵格，而未剝殼的剛不能 通過。 裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為 。m516 3.6 箱體 箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝殼環(huán)境，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。 為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱由箱座和箱蓋組成， ，取軸 的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接，用圓錐銷定位。箱體的材 料選用 HT200，鑄造成型。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖。 25 3.7 殼仁分離裝置 殼仁分離裝置分為兩個部分，一個是氣流通道，它的一端接風(fēng)機，另一端安裝在箱 體的下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方?；ㄉ?jīng)過箱體內(nèi)的剝 殼過程后，將由此裝置對其進行殼仁分離，分離的基本原理是利用花生殼與花生仁的重 量及受力面積的不同，用氣流對其進行分離。重量稍重的不被氣流吹走，直接下落到花 生仁收集通道，而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機吹來的氣流帶入到花生殼收集通道。具體 結(jié)構(gòu)見裝配圖。 3.8 機架 整個機架采用 L63*63*6 角鋼焊接而成，起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用， 并將電機安裝在機架里面。剝殼機安裝在機架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu) 見裝配圖。 3.9 附件 刮板式花生去殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。 26 4 總結(jié) 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品花生去殼機的設(shè)計，實現(xiàn)了花生剝殼的機械化，應(yīng) 用本機器后，可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。該機的 關(guān)鍵部分是刮板結(jié)構(gòu)與半柵籠結(jié)構(gòu)，因為花生剝殼的整個過程都是由這兩部分完成的， 剝出來的花生能不能符合要求，完全是看刮板與半柵籠的性能能不能達到要求。本文 也介紹了目前各種花生剝殼原理及裝備，并對花生剝殼機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景 作出了簡明的概括和分析。 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,堅持冷靜獨立的解決問題 2.基本:認真學(xué)好基本知識,扎實自己的基本知識,使面對問題時不會遇到很多挫折 , 從而打擊自己的信心,結(jié)果使自己很浮躁,越來越不想搞這設(shè)計,故應(yīng)該好好學(xué)習(xí)基本知 識,一步一步的來,不要急功近利! 3.樹立自己的良好形象,樂觀的面對生活,堅持自己的想法和意識 總的說來,雖然在這次設(shè)計中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存 在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計的價值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加 努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情! 27 參考文獻 1 周瑞寶 花生加工技術(shù) M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2003.1 2 段淑芬，胡文廣，李秀平，等世界花生生產(chǎn)現(xiàn)狀分析J花生學(xué)報，1999，(增刊) 3 孟憲珍花生脫殼機的設(shè)計和試驗J國外農(nóng)機。1980 4 尚書旗，劉曙光，王方燕花生生產(chǎn)機械的應(yīng)用現(xiàn)狀與進展分析J花生學(xué)報，2003，(增刊) 5 張效鵬，張嘉玉花生脫殼機的不同部件對花生脫殼性能的影響J萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報， 1990，7(1) 6 王延耀，張巖，尚書旗，等氣爆式花生脫殼性能的試驗研究J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1998，14(1) 7 王智才我國農(nóng)機市場需求及發(fā)展前景J農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督，2002，(5) 8 石一兵 食品機械與設(shè)備M 北京：中國商業(yè)出版社 1992.6 9 肖旭霖 食品機械與設(shè)備M 北京：科學(xué)出版社，2006 10 中國標(biāo)準出版社第一編輯室 中國食品工業(yè)標(biāo)準匯編M 北京：中國標(biāo)準出版社，2004 11 唐增寶，何永然，劉安俊 機械設(shè)計課程設(shè)計M 武漢：華中理工大學(xué)出版社 1999.3 12 濮良貴，紀名剛 機械設(shè)計M 北京：高等教育出版社，2001 13 成大先 機械設(shè)計手冊.單行本.機械傳動M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004.1 28 致 謝 經(jīng)過這幾個月的努力，在各位老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計 已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個設(shè)計中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤， 設(shè)計上還有許多考慮不周全的地方，懇請評閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中 一定會逐步改正。 首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時間對我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見面的時候，指導(dǎo)老師總是 會仔細詢問我們的設(shè)計狀況，我設(shè)計內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯誤并附 加說明，細心的為我講解設(shè)計中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計。他嚴謹?shù)闹螌W(xué)和科 研精神是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識的老師。正是有了你們的教導(dǎo)，我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識， 使自己的知識儲備得到了升華。你們無私的奉獻促使我們盡早的成長起來，我們堅實的翅膀源于你們 不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時，我們將去實現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報社會。我還要感 謝這段時間同學(xué)們對我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時，他們也是盡自己所能來為我講解。 最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時光，如梭如夢，我們又要 各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無 論是開心時的愉悅，還是失落時的惆悵；無論是入校時的迷茫，還是畢業(yè)時的感傷，都將化作永久的 記憶深深地鐫刻在我心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。 再一次感謝所有給予我?guī)椭娜耍改銈冇肋h快樂！愿母校明天會更好！