甘蔗剝皮機設計【11張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

甘蔗剝皮機設計24頁 11000字數(shù)+論文說明書+任務書+11張CAD圖紙【詳情如下】任務書.doc刮板裝配圖.dwg刮板零件圖.dwg大帶輪零件圖.dwg小帶輪零件圖.dwg拼合圖.dwg料斗零件圖.dwg柵籠裝配.dwg甘蔗剝皮機裝配圖.dwg甘蔗剝皮機設計論文說明書.doc箱座零件圖.dwg箱蓋零件圖.dwg軸零件圖.dwg甘蔗剝皮機設計目  錄1 引言111 課題提出的背景112 甘蔗剝皮機械的發(fā)展213 甘蔗剝皮機械的研究應用現(xiàn)狀9131 目前甘蔗剝皮機采用的脫皮原理9132 新型脫皮技術11133 甘蔗剝皮機械的工藝研究11134 甘蔗剝皮機械存在的問題1114 甘蔗剝皮機械研究重點12141 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性12142 提高機械脫皮率。降低破損率1215 甘蔗剝皮機械應用前景展望1321 甘蔗剝皮機的結構1422 工作原理1531設計前各項參數(shù)的確定1732 V帶傳動193.3 軸223.4 刮板結構233.5 半柵籠243.6 箱體253.7 剝皮分離裝置253.8機架253.9附件26   參考文獻291 引言11 課題提出的背景甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖來源，甘蔗是我國制糖的主要原料。是世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖約占65%，我國則占了80%以上。糖是人類必需的食用品之一，也是糖果，飲料等食品工業(yè)的重要原材料。同時，甘蔗還是輕工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能潤，甘涼滋養(yǎng)的食療佳品。古往今來被人們廣為稱道。就連文人墨客也情有獨鐘，而從事水果銷售連鎖超市，每日銷售大量的甘蔗，手工剝皮耗力。本設計利用綜合液壓泵，活塞及安全閥的自動中心定位的原理，采用多片組合式的刀盤，設計新型甘蔗剝皮機，效果好，效率高，可靠性好。甘蔗在加工或作為出口商品時，需要進行剝皮加工。傳統(tǒng)的剝皮為人力手工剝皮，手工剝皮不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以甘蔗產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝皮。甘蔗剝皮機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使甘蔗產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝皮方法進行剝皮，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了甘蔗剝皮的效率。甘蔗剝皮機是將甘蔗莢果去掉外殼而得到甘蔗仁的場上作業(yè)機械。由于甘蔗本身的生理特點決定了甘蔗剝皮不能與甘蔗的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在甘蔗莢果的含水率降到一定程度后才能進行剝皮。隨著甘蔗種植業(yè)的不斷發(fā)展，甘蔗手工剝皮已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行剝皮機械化迫在眉睫。12 甘蔗剝皮機械的發(fā)展我國甘蔗剝皮機的研制自1965年原八機部下達甘蔗剝皮機的研制課題以來，已有幾十種甘蔗剝皮機問世。只進行單一剝皮功能的甘蔗剝皮機結構簡單，價格便宜，以小型家用為主的甘蔗剝皮機在我國一些地區(qū)廣泛應用，能夠完成剝皮、分離、清選和分級功能的較大型甘蔗剝皮機在一些大批量甘蔗加工的企業(yè)中應用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的甘蔗剝皮機種類很多，如6BH一60型甘蔗剝皮機、6BH一20B型甘蔗剝皮機、6BH一20型甘蔗剝皮機等(技術參數(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型甘蔗除雜剝皮分選機組一次能實現(xiàn)甘蔗原料的剝皮、除皮、分選，是一種比較先進的甘蔗后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型甘蔗剝皮機帶有復脫、分級裝置，采用搓板式剝皮、風力初選、比重分離清選等裝置，具有結構緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型甘蔗剝皮機是一種一次喂料就可完成甘蔗剝皮工作的機械，經(jīng)風力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分級后的甘蔗仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型甘蔗剝皮機械采用了三軋輥混合剝皮結構，能夠進行二次剝皮。而隨著我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的進一步調整，甘蔗產(chǎn)量逐年增加，甘蔗的機械化剝皮程度將大幅提高，甘蔗剝皮機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。甘蔗剝皮的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的甘蔗剝皮機械。甘蔗剝皮部件是甘蔗剝皮機的關鍵工作部件，剝皮部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛甘蔗仁破碎率、甘蔗果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，甘蔗仁破碎率是社會最為關心的主要指標。八十年代以前的甘蔗剝皮機械，破碎率一般都大于8%，有時高達l5%以上。加工出的甘蔗仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的剝皮原理，研制新式剝皮部件，便成為甘蔗剝皮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，柵條凹板式甘蔗剝皮機。自1983年以來，在已有的甘蔗剝皮部件的研制基礎上，我國又相繼研制了多種不同結構型式的新式剝皮部件，其主要經(jīng)濟技術指標，特別是破殼率指標大有改善。以下介紹一下我國上個世紀幾種主要的甘蔗剝皮部件1封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式甘蔗剝皮部件六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，研制了TH-340型甘蔗剝皮機，其剝皮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。在該機構中甘蔗進口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作時，甘蔗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、揉搓作用下直接剝皮，甘蔗受列剝皮機的直接搓擦作用，系強制剝皮，故破碎率高。剝皮時， 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。為了將混在一起的甘蔗仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝皮機一般要配置分離機構。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剝皮機，結構與其大同小異，剝皮質量均不理想。2 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝皮部件該機的剝皮部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝皮原理系擠壓式，如圖2所示作業(yè)時，甘蔗果在膠輥的推動下，通過剝皮間隙(520毫米)，由膠輥和膠板的擠壓作用剝皮，避開了剝皮部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外，因直徑小于剝皮間隙的小果未經(jīng)剝皮便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設循環(huán)機構，以使甘蔗經(jīng)多次擠壓剝皮，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。3 開式紋桿滾筒，編織凹板式甘蔗剝皮部件剝皮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，其結構如圖3所示3.9附件刮板式甘蔗去殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，風量調節(jié)裝置。 4 總結本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品甘蔗剝皮的設計，實現(xiàn)了甘蔗剝皮的機械化，應用本機器后，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)質量。該機的關鍵部分是刮板結構與半柵籠結構，因為甘蔗剝皮的整個過程都是由這兩部分完成的，剝出來的甘蔗能不能符合要求，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甘蔗剝皮原理及裝備，并對甘蔗剝皮機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景作出了簡明的概括和分析。本次設計是對我的四年的大學生活做出的總結,同時為將來工作進行了一次適應性訓練，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。從這次設計也可以看出一些問題:1.心態(tài):應該保持認真的態(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,結果使自己很浮躁,越來越不想搞這設計,故應該好好學習基本知識,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,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設計的價值所在,以后的日子以后自己應該更加努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!參考文獻1 周瑞寶  甘蔗加工技術 M 北京：化學工業(yè)出版社  2003.12 段淑芬，胡文廣，李秀平，等世界甘蔗生產(chǎn)現(xiàn)狀分析J甘蔗學報，1999，(增刊) 3 孟憲珍甘蔗剝皮機的設計和試驗J國外農(nóng)機。19804 尚書旗，劉曙光，王方燕甘蔗生產(chǎn)機械的應用現(xiàn)狀與進展分析J甘蔗學報，2003，(增刊)5 張效鵬，張嘉玉甘蔗剝皮機的不同部件對甘蔗剝皮性能的影響J萊陽農(nóng)學院學報，1990，7(1) 6 王延耀，張巖，尚書旗，等氣爆式甘蔗剝皮性能的試驗研究J農(nóng)業(yè)工程學報，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)機質量與監(jiān)督，2002，(5)8 石一兵  食品機械與設備M  北京：中國商業(yè)出版社  1992.69 肖旭霖  食品機械與設備M  北京：科學出版社，200610 中國標準出版社第一編輯室  中國食品工業(yè)標準匯編M  北京：中國標準出版社，200411 唐增寶，何永然，劉安俊  機械設計課程設計M  武漢：華中理工大學出版社  1999.312 濮良貴，紀名剛  機械設計M  北京：高等教育出版社，200113 成大先  機械設計手冊.單行本.機械傳動M  北京：化學工業(yè)出版社   2004.1致謝本文是在老師的精心指導和關懷下完成的，老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風、高度的責任心對我產(chǎn)生了深深的震撼。在周老師的培養(yǎng)和教育不僅使我順利完成了論文，而且將繼續(xù)激勵我在今后的人生旅途上不斷進取。最后，謹向所有給我關心、理解、支持和幫助的人們表示最誠摯的謝意！ 甘蔗是我國制糖的主要原料。是世界食糖 總產(chǎn)量中， 蔗 糖約占 65%，我國則占了 80%以上。糖是人類必需的食用品之一，也是糖果，飲料等食品工業(yè)的重要原材料。同時，甘蔗還是輕工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能潤，甘涼滋養(yǎng)的食療佳品。古往今來被人們廣為稱道。就連文人墨客也情有獨鐘，而從事水果銷售連鎖超市，每日銷售大量的甘蔗，手工去皮耗力。本設計利用綜合液壓泵，活塞及安全閥的自動中心定位的原理，采用多片組合式的刀盤，設計新型甘蔗剝皮機，效果好，效率高，可靠性好。 設計一種最大壓力 300程 3 米的新型甘 蔗剝皮機 完成總體設計方案和刀片組合結構設計；使用 制圖紙 圖紙要求：所繪圖紙應符合最新國家標準，完成承擔設計任務的 一張 總 裝備圖 (一張 )，若干零部件圖，圖總量折合不少于 3 張 紙。 設計說明書要 求： 符合規(guī)范，要求方案正確，論據(jù)充分，闡述清楚，文字簡潔，穿插必要的插圖、表格和圖紙 。 小四字 號 說明書不少于 30 頁 。 主要參考文獻： 業(yè)機械的設計和計算，北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1983 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，拖拉機及配套農(nóng)機具產(chǎn)品指南，北京：機械工業(yè)出版社， 1992 江蘇工學院，農(nóng)業(yè)機械學，北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1981 中國農(nóng)業(yè)機械化科學院，農(nóng)業(yè)機械設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社， 1990 李寶筏主編，農(nóng)業(yè)機械學，北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003 1 甘蔗剝皮機設計 目 錄 1 引言 . 錯誤 !未定義書簽。 1 1 課題提出的背景 . 錯誤 !未定義書簽。 1 2 甘蔗剝皮機械的發(fā)展 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 甘蔗剝皮機械的研究應用現(xiàn)狀 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 1 目前甘蔗剝皮機采用的脫皮原理 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 2 新型脫皮技術 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 3 甘蔗剝皮機械的工藝研究 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 4 甘蔗剝皮機械存在的問題 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 甘蔗剝皮機械研究重點 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 1 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 2 提 高機械脫皮率。降低破損率 . 錯誤 !未定義書簽。 1 5 甘蔗剝皮機械應用前景展望 . 錯誤 !未定義書簽。 2 1 甘蔗剝皮機的結構 . 錯誤 !未定義書簽。 2 2 工作原理 . 錯誤 !未定義書簽。 3 1設計前各項參數(shù)的確定 . 錯誤 !未定義書簽。 3 2 V 帶傳動 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 板結構 . 錯誤 !未定義書簽。 柵籠 . 錯誤 !未定義書簽。 體 . 錯誤 !未定義書簽。 皮分離裝置 . 錯誤 !未定義書簽。 架 . 錯誤 !未定義書簽。 件 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 錯誤 !未定義書簽。 2 1 引言 1 1 課題提出的背景 甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖來源，甘蔗是我國制糖的主要原料。是世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖約占 65%，我國則占了 80%以上。糖是人類必需的食用品之一，也是糖果，飲料等食品工業(yè)的重要原材料。同時，甘蔗還是輕工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能潤，甘涼滋養(yǎng)的食療佳品。古往今來被人們廣為稱道。就連文人墨客也情有獨鐘，而從事水果 銷售連鎖超市，每日銷售大量的甘蔗，手工剝皮耗力。本設計利用綜合液壓泵，活塞及安全閥的自動中心定位的原理，采用多片組合式的刀盤，設計新型甘蔗剝皮機，效果好，效率高，可靠性好。 甘蔗在加工或作為出口商品時，需要進行剝皮加工。傳統(tǒng)的剝皮為人力手工剝皮，手工剝皮不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以甘蔗產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝皮。甘蔗剝皮機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使甘蔗產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝皮方法進行剝皮，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了甘蔗剝皮的效率。 甘蔗剝皮機是將 甘蔗莢果去掉外殼而得到甘蔗仁的場上作業(yè)機械。由于甘蔗本身的生理特點決定了甘蔗剝皮不能與甘蔗的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在甘蔗莢果的含水率降到一定程度后才能進行剝皮。隨著甘蔗種植業(yè)的不斷發(fā)展，甘蔗手工剝皮已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行剝皮機械化迫在眉睫。 1 2 甘蔗剝皮機械的發(fā)展 我國甘蔗剝皮機的研制自 1965年原八機部下達甘蔗剝皮機的研制課題以來，已有幾十種甘蔗剝皮機問世。只進行單一剝皮功能的甘蔗剝皮機結構簡單，價格便宜，以小型家用為主的甘蔗剝皮機在我國一些地區(qū)廣泛應用，能夠完成剝皮、分離、清選和分 級功能的較大型甘蔗剝皮機在一些大批量甘蔗加工的企業(yè)中應用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的甘蔗剝皮機種類很多，如 60型甘蔗剝皮機、 606技術參數(shù)見附表 )，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的 2O 60倍以上。錦州俏牌集團生產(chǎn)的 皮、分選，是一種比較先進的甘蔗后期生產(chǎn)機械。偉民牌 620型甘蔗剝皮機帶有復脫、分級裝置，采用搓板式剝皮、風力初選、比重分離清選等裝置，具有結構緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動 力小等特點。 62型甘蔗剝皮機是一種一次喂料就可完成甘蔗剝皮工作的機械，經(jīng)風力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分 3 級后的甘蔗仁可直接裝袋入庫。 6800型甘蔗剝皮機械采用了三軋輥混合剝皮結構，能夠進行二次剝皮。而隨著我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的進一步調整，甘蔗產(chǎn)量逐年增加，甘蔗的機械化剝皮程度將大幅提高，甘蔗剝皮機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。 甘蔗剝皮的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的甘蔗剝皮機械。甘蔗剝皮部件是甘蔗剝皮機的關鍵工作部件，剝皮部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛甘蔗仁破碎率、甘蔗果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等 重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，甘蔗仁破碎率是社會最為關心的主要指標。 八十年代以前的甘蔗剝皮機械，破碎率一般都大于 8%，有時高達 上。加工出的甘蔗仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的剝皮原理，研制新式剝皮部件，便成為甘蔗剝皮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，柵條凹板式甘蔗剝皮機。自 1983年以來，在已有的甘蔗剝皮部件的研制基礎上，我國又相繼研制了多種不同結構型式的新式剝皮部件，其主要經(jīng)濟技術指標，特別是破殼率指標大有改善。 以下介 紹一下我國上個世紀幾種主要的甘蔗剝皮部件 1封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式甘蔗剝皮部件 圖 1 六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，研制了 剝皮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。 在該機構中甘蔗進口大 (3，出口小 (1，工作時，甘蔗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、揉搓作用下直接剝皮， 4 甘蔗受列剝皮機的直接搓擦作用，系強制剝皮，故破碎率高。剝皮時， 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。為了將混在一起的甘蔗仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝皮機一般要配置分離機構。后來研制并生產(chǎn)的 6 構與其大同小異，剝皮質量均不理想。 2 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝皮部件 該機的剝皮部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝皮原理系擠壓式，如圖 2所示 圖 2 作業(yè)時，甘蔗果在膠輥的推動下，通過剝皮間隙 (5 20毫米 )，由膠輥和膠板的擠壓作用剝皮，避開了剝皮部件的揉搓作用 ,破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直徑小于剝皮間隙的小果未經(jīng)剝皮便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有 30%左右。所以不得不增設循環(huán)機構，以使甘蔗經(jīng)多次擠壓剝皮，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。 3 開式紋桿滾筒，編織凹板式甘蔗剝皮部件 剝皮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，其結構如圖 3所示 5 圖 3 作業(yè)時，甘蔗果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓剝皮，該結構與封閉滾筒式不同，甘蔗果受到開式滾筒的攪拌作用，剝皮力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在 3%。另外，與 柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝皮時，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末剝皮而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝皮，故剝凈率較高。 4 立式剝皮機構 剝皮部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝皮部件如圖 4所示。 圖 4 在剝皮室內(nèi)，甘蔗果受立式轉子的推動而相互磨擦，從而達到剝皮的目的，此方法系柔性揉搓剝皮。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 6 用立式傳動， 故傳動機構較為復雜。 5 開式扁條滾筒，編織凹板式甘蔗剝皮部件 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)制成的凹板結構，如圖 5所示。作業(yè)時，甘蔗果在扁條的推動下隨滾筒轉動，在滾筒和凹板之間形 圖 5 成一個活動層，甘蔗果在該活動層內(nèi)互相揉搓而剝皮。由于在該機構中，避開了剝皮部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是甘蔗搓甘蔗，系柔性剝皮，故破碎率較低， 該機鑒定時實測破傷率 (破碎率 +損傷率 )為 0 91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。 1 3 甘蔗剝皮機械的研究應用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)甘蔗剝皮機從其剝皮原理、結構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，但剝皮質量均不高，破損率都大于 8 %，剝出的甘蔗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。探索先進的剝皮原理是解決剝皮機現(xiàn)存問題的重要途徑。 1 3 1 目前甘蔗剝皮機采用的剝皮原理 目前應用比較廣泛的甘蔗機械剝皮原理有以下幾種。 撞擊法剝皮 撞擊法剝皮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)剝皮的目的。其典型設備為由高速回轉甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心剝皮機。甩料盤使甘蔗莢果產(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)籽粒的剝皮。撞擊剝皮法適合于仁殼間結合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式剝皮 7 機剝皮質量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉速、甩料盤的結構特點等。 碾搓法剝皮 甘蔗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)剝皮。其典型的設備為由一個固定圓盤和一個轉動圓盤組成的圓盤剝 皮機。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，并與剝皮脫離，達到剝皮的目的。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。 剪切法剝皮 甘蔗莢果在固定刀架和轉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。其典型設備為由刀板轉鼓和刀板座為主 要工作部件的刀板剝皮機。在刀板轉鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調節(jié)機構，可根據(jù)甘蔗莢果的大小調節(jié)刀板座與刀板轉鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D鼓旋轉時，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皮，剝皮效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉鼓轉速的高低、刀板之間的間隙大小等。 擠壓法剝皮 擠壓法剝皮是靠一對直徑相同轉動方向相反，轉速相等的圓柱輥，調整到適當間隙，使甘蔗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剝皮率高低的重要因素。 搓撕法剝皮 搓撕法剝皮是利用相對轉動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行剝皮的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉速相對轉動，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。甘蔗莢果進入膠輥工作區(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剝皮過程。影響剝皮性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。 1 3 2 新型剝皮技術 8 壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入甘蔗殼內(nèi)，維持一段時間，以使甘蔗莢果內(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，從而達到剝皮的目的。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 將甘蔗莢果放在真空爆剝皮中，在真空條件下，將具有相當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 9 6的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 1 3 3 甘蔗 剝皮機械的工藝研究 在剝皮技術方面，除了在原理和設備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究以提高籽粒的剝皮率及剝皮質量。 分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行剝皮，才能提高剝皮率，減少破損率。 水分含量 甘蔗莢果的含水率對剝皮效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應使甘蔗莢果盡量保持最適當?shù)暮?，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，剝皮時能被充分破裂，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。 1 3 4 甘蔗剝皮機械存在的問題 目前我國在甘蔗剝皮技術研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，剝皮部件的研制仍在 20年代初的技術水平上徘徊，所以在剝皮性能上并沒有很大的提高。由于機械剝皮時對甘蔗仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的甘蔗仁至今仍是手工剝皮。剝皮機械在技術性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題： 剝皮率低，剝皮后的果仁破損率高，損失大。 機具性能不穩(wěn)定，適應性差。 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)性考核和示范應用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。 1 4 甘蔗剝皮機械研究重點 9 我國加入 內(nèi)外關于甘蔗剝皮機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有甘蔗剝皮機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對甘蔗剝皮機械在生產(chǎn)應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 1 4 1 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性仍是當前的主要研究方向之一目前，許多甘蔗剝皮機械只是針對某一甘蔗品 種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設計，其通用性、兼容性和適應性較差。提高甘蔗剝皮機械的通用性和兼容性，使研制的甘蔗剝皮機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行剝皮加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅果剝皮作業(yè)需要的剝皮機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應不同加工企業(yè)的需要。甘蔗剝皮機械能否適應這種發(fā)展趨勢，將直接影響到甘蔗剝皮機械能否更好的推廣應用與健康發(fā)展。 1 4 2 提高機械剝皮率。降低破損率 對甘蔗剝皮機械的關鍵技術與工作部件進行重點攻關，改革傳統(tǒng)結構，研究新的剝皮機理，優(yōu)化結構設計 ；同時在整體配置上進一步改進和完善，提高剝皮率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的甘蔗剝皮機械均存在剝皮率和破損率之間的矛盾，處理好這一關鍵技術將關系到甘蔗剝皮機械的發(fā)展前景。 1 4 3 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)質量。因此應通過機電一體化手段，開發(fā)設計自動喂料、自動定位剝皮裝置，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。 新技術原理、新結構材料、 新工藝將不斷應用于甘蔗機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術、電子技術、控制技術以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復雜的機械機構、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計目標應用于剝皮機械的設計制造。隨著國內(nèi)外高新技術的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術更好的應用到實際生產(chǎn)中，也是目前甘蔗剝皮機械需要盡快解決的問題。 1 5 甘蔗剝皮機械應用前景展望 甘蔗生產(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，甘蔗機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進一步提高，社會化服務規(guī)模不斷擴大，雖然目前甘蔗剝皮機械化水平較高，但是多應用于經(jīng)濟發(fā)達地 10 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甘蔗仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝皮，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進入 21世紀，我國甘蔗生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結構調整發(fā)生了新的變化，也對甘蔗機械的發(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，而且構筑了適合甘蔗生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為甘蔗生產(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)推進甘蔗生產(chǎn)機械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買甘蔗機械、開展甘蔗機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施，調動了農(nóng)民購買甘蔗機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著甘蔗種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對甘蔗深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高甘蔗剝皮機械化作業(yè)水平成為必然。甘蔗剝皮機在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度方面起到了積極的作用，促進了甘蔗加工業(yè)的科技進步，為甘蔗剝皮機械的發(fā)展提供了空間。 11 2 刮板式甘蔗去剝皮的結構及工作原理 2 1 刮板式甘蔗去剝皮的結 構 根據(jù)刮板式甘蔗去剝皮的剝皮原理可知道，甘蔗是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝皮箱、柵格、下箱出口、分選口，甘蔗仁收集斗這些部件的，因此設計剝皮機的整體結構的依據(jù)就出來了。 設計過程是從上往下，從甘蔗的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是剝皮箱，集料斗可與剝皮箱設計為一個整體。在剝皮箱內(nèi)，甘蔗必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用才能進行剝皮，因此，將刮板設計置在剝皮箱內(nèi)。甘蔗經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝皮后，要經(jīng)過位于剝皮箱底部的柵格，于是可以把柵格設計成一個半圓柵籠，將其固定在剝皮箱的下半箱內(nèi)。甘蔗穿過柵格后經(jīng)過剝皮 箱底部的出口往下落，在下落過程中，設計一個風機的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝皮的甘蔗殼與甘蔗仁進行分離，重量稍重的不被風吹走，而重量較輕的甘蔗殼將被風機吹來的氣流帶入到甘蔗殼收集通道，通道的底部設計成一定角度。經(jīng)過分離的甘蔗仁往下落，落入甘蔗仁收集通道，將此通道與甘蔗殼收集通道的底面設計成一個整體，這樣的設計可以讓被風吹走的甘蔗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，剝皮機安裝在機架的上方。其結構簡圖 如圖2示。 圖 212 2 2 工作原理 刮板式甘蔗去剝皮以前也稱為刀籠剝皮機，是借助轉動軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用，將甘蔗果外殼破碎的一種機械設備，其特點是結構簡單、操作方便。其結構如圖 1示。它主要由進料機構、剝皮機構和支承機構等部分組成。 圖 1蔗果進入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進入剝皮箱內(nèi)，與高速旋轉的刮板相互碰撞，在刮板的錘擊下，甘蔗殼發(fā)生破裂，從而進行第一次剝皮。部分甘蔗果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而甘蔗殼卻未撞裂，這部分甘蔗落入 到由圓鋼棒排列成的柵格上，由于柵格頂部與刮板的旋轉外徑間的間距不足以容納一個甘蔗果，因此甘蔗果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些甘蔗果的果殼也被壓碎。剝皮后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時，受到風機吹來的經(jīng)調節(jié)好的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而甘蔗仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達到了剝皮分離的目的。 13 3 刮板式甘蔗去剝皮主要部件的結構設計 刮板式甘蔗去剝皮能否正常運轉，看的是其主要部件的設計，如果設計不合理，機器就不能正常運轉或者說不能運轉，那么生產(chǎn)出來的這臺機器 就是一堆費品。設計合理，機器就能正常的運轉對并對甘蔗果進行剝皮。因此，刮板式甘蔗去剝皮的主要部件的設計在整個設計過程中顯得尤為重要，合理的設計將提供給使用者更多的方便和實惠。 3 1 設計前各項參數(shù)的確定 3 1 1 刮板的半徑及轉速初定 刮板的旋轉必須確保能將部分甘蔗殼撞碎，當甘蔗果與鋼質物體相對速度達到 5 ，可使甘蔗殼破碎而不會破壞到甘蔗仁，可根據(jù)此依據(jù)設計刮板的轉速與半徑。 如圖 3示，甘蔗下落位置在 之間 ，設計時采用最小碰撞半徑22 取半徑 R=250 n=論： R=250 n= 3 1 2 刮板所需功率計算 根據(jù)公式計算出刮板所需的功率 刮板對甘蔗做功 板改變甘蔗的動能 刮板改變甘蔗的勢能 222121 2121 k )(2 1 2221 14 )(21 2221 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即 s,此為甘蔗仁的產(chǎn)量，折合甘蔗果產(chǎn)量為 仁率 ,根據(jù)國家標準，湖南所處地理位置可取甘蔗的純?nèi)事蕿?69%,折合甘蔗果產(chǎn)量為 s,此即每秒進入剝皮箱內(nèi)被破碎的甘蔗果的重量。甘蔗接觸刮板時初速度設為 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=s 1v =1m/s 2v =15m/s R=(21 2221 =(=上刮板與甘蔗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 要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設 1 、 2 分別為滾動軸承和 V 帶傳動的效率，于是有 2221 =動機所需功率 不會超過 700W，由于給定電動機的功率為 大于此計算值，故所給電動機的功率完全符合要求。 3 1 3 傳動方案擬定 由 于刮板式甘蔗去剝皮的工作軸旋轉速度較高，達到 2n =有兩種選擇，第一種是采用一級 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，將會致使機器的結構復雜，而且成本升高，所以選用一級 3 1 4 電動機的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉速，可選用的電機型號有兩種 和 根據(jù)電動機的滿載轉速和刮板轉速可算出總傳動比，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 步轉速r/載轉速r/傳動比 i 15 1 5 1000 940 2 459 2 5 1500 1400 3 663 由上表可知：方案 1 總傳動比雖小，轉速低，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 查表得此種電動機的中心高 H=90伸軸徑為 24的外伸長度為 50 3 1 5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 軸的轉速 4001 m 2 軸的輸入功率 2222 的轉矩 550 222 3 2 首先列出設計的基本條件 電機型號： 定功率： 速： 1n =1400r/動比： i =設每天運轉時間 t10h 1.1 2選擇 根據(jù)1n 查得最適合的帶型為 A 型 3確定帶輪基準直徑 由主動輪基準直徑系中選取 51 ，從動輪基準直徑為 2 4756 6 驗算帶的速度 16 00060 140075100060 11 v= 5 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) )(2)(初步確定中心距 000 ，計算帶的基準長度 0212210 4)()(22 = V 帶的基準長度系中選取基準長度 000 計算實際中心距 a 3)2 7 27 0 0(2 0 5驗算主動輪上的包角 1 52801801 主動輪包角合適 6計算 V 帶的根數(shù) z z)(9 00 由 4001 , 51 ,i =表得 ， ， K ， 03.1代入數(shù)值，經(jīng)計算 Z= z=2 00 20 8計算作用在軸上的壓軸力0 p 代入數(shù)值計算得 17 帶輪材料選用 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，主要結構尺寸如下 單位： 寸類型 小帶輪 大帶輪 80 間距 e 15 5 一槽對稱面至端面距離 f 2110 2110 輪緣厚 12 12 帶輪寬 B 35 35 槽角 極限偏差 38 1 38 1 孔徑06 輪轂長 50 35 1d 48 32 輪輻厚 1b 8 1h 20 2h 16 1D 體結構設計見零件圖 18 軸的轉速 m 2 軸的輸入功率 2222 的轉矩 550 222 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，調質處理。查表選取1050 A ，于是得 3220m i n 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示裝配方案 圖 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右端制一軸肩，故取 2直徑23d=22端用軸端擋圈定位，取直徑 D=22V 帶輪與軸配合的轂孔長試為 35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長度取為 212 （ 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) 223 ，初步選取深溝球軸承 6205,其基 本參數(shù)如下表 19 6204 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉速 D B 脂潤滑 油潤滑 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （ 3）安裝刮板架段軸直徑 045 。刮板架段安裝寬度取 4245 ， （ 4） 軸承端蓋總厚度 20端蓋外端與 V 帶輪右端面間的距離 0 ，故取 023 （ 5）取刮板距箱體內(nèi)壁 0 ，取 034 ， 656 。 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 612 55長度 l 取 22 帶輪與軸的配合為 6/7 滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6k 。 （ 7）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角 452 ，各軸肩處圓角半徑見零件圖 板結構 刮板結構是整個機器的關鍵部分，它的作用就是對甘蔗果進 行剝皮。此結構采用四鋼板十字交叉固定在旋轉筒架上，其結構如圖 3示 圖 320 因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進行剝皮，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 處理硬度板選用四塊 8鋼板，長 寬 =50029板外緣距旋轉中心距離 250定刮板的筒架結構，其內(nèi)徑為 26徑 120板固定支架長度為140面尺寸 400塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用 栓聯(lián) 接。 柵籠 半柵籠在機器中的作用是讓已經(jīng)被剝皮的甘蔗與未被剝皮的甘蔗進行分離，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甘蔗仁大小的物體通過，被剝皮的甘蔗由于甘蔗殼的破裂，被變成破碎的甘蔗殼和整粒的甘蔗仁，甘蔗仁的大小剛好可以穿過柵格，而甘蔗果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在剝皮箱內(nèi)，繼續(xù)進行剝皮直到其外殼破碎為止。其結構如圖 3示。 圖 3條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為 條材料為 20 號鋼。柵條采用 10 圓截面長條，長度為 538其特殊的作用，還需對其進行表面處理，要求滲碳 處理硬度 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 10樣可使剝出的甘蔗仁能通過柵格，而未剝皮的剛不能通過。 裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為 。 體 箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝皮環(huán)境，并對相關結構起到支承和定位作用。 21 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 造成型。具體結構設計見零件圖。 皮分離裝置 剝皮分離裝置分為兩個部分，一個是氣流通道，它的一端接風機，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。甘蔗經(jīng)過箱體內(nèi)的剝皮過程后，將由此裝置對其進行剝皮分離，分離的基本原理是 利用甘蔗殼與甘蔗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，直接下落到甘蔗仁收集通道，而重量較輕的甘蔗殼將被風機吹 來的氣流帶入到甘蔗殼收集通道。具體結構見裝配圖。 整個機架采用 3*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。剝皮機安裝在機架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結構見裝配圖。 刮板式甘蔗去殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，風量調節(jié)裝置。 22 4 總結 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品 甘蔗剝皮的設計，實現(xiàn)了甘蔗剝皮的機械化，應用本機器后，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)質量。該機的關鍵部分是刮板結構與半柵籠結構，因為甘蔗剝皮的整個過程都 是由這兩部分完成的，剝出來的甘蔗能不能符合要求，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甘蔗剝皮原理及裝備，并對甘蔗剝皮機械的發(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 設計 是 對 我 的四年的大學生活做出 的 總結 ,同時為將來工作進行 了 一次適應性訓練，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。 從這次設計也可以看出一些問題 : 應該保持認真的態(tài)度 ,堅持冷靜獨立的解決問題 認真學好基本知識 ,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 ,結果使自己很浮躁 ,越來越不想搞這設計 ,故應該好好學習基本知識 ,一步一步的來 ,不要急功近利 ! 樂觀的面對生活 ,堅持自己的想法和意識 總的說來 ,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西 ,取得一定的成績 ,但同時也存在一定的不足和缺陷 ,我想這都是這次設計的價值所在 ,以后的日子以后自己應該更加努力認真 ,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情 ! 23 參考文獻 1 周瑞寶 甘蔗加工技術 M 北京：化學工業(yè)出版社 2 段淑芬，胡文廣，李秀平，等世 界甘蔗生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 J甘蔗學報， 1999， (增刊 ) 3 孟憲珍甘蔗剝皮機的設計和試驗 J國外農(nóng)機。 1980 4 尚書旗，劉曙光，王方燕甘蔗生產(chǎn)機械的應用現(xiàn)狀與進展分析 J甘蔗學報， 2003， (增刊 ) 5 張效鵬，張嘉玉甘蔗剝皮機的不同部件對甘蔗剝皮性能的影響 J萊陽農(nóng)學院學報， 1990， 7(1) 6 王延耀，張巖，尚書旗，等氣爆式甘蔗剝皮性能的試驗研究 J農(nóng)業(yè)工程學報， 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)機質量與監(jiān)督， 2002， (5) 8 石一兵 食品機械與設備 M 北京：中國商業(yè)出版社 9 肖旭霖 食品機械與設備 M 北京：科學出版社， 2006 10 中國標準出版社第一編輯室 中國食品工業(yè)標準匯編 M 北京：中國標準出版社， 2004 11 唐增寶，何永然，劉安俊 機械設計課程設計 M 武漢：華中理工大學出版社 12 濮良貴，紀名剛 機械設計 M 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先 機械設計手冊 機械傳動 M 北京 ：化學工業(yè)出版社 24 致謝 本文是在周善炳老師的精心指導和關懷下完成的，周老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風、高度的責任心對我產(chǎn)生了深深的震撼。在周老師的培養(yǎng)和教育不僅使我順利完成了論文，而且將繼續(xù)激勵我在今后的人生旅途上不斷進取。 最后，謹向所有給我關心、理解、支持和幫助的人們表示最誠摯的謝意！ 甘蔗是我國制糖的主要原料。是世界食糖 總產(chǎn)量中， 蔗 糖約占 65%，我國則占了 80%以上。糖是人類必需的食用品之一，也是糖果，飲料等食品工業(yè)的重要原材料。同時，甘蔗還是輕工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能潤，甘涼滋養(yǎng)的食療佳品。古往今來被人們廣為稱道。就連文人墨客也情有獨鐘，而從事水果銷售連鎖超市，每日銷售大量的甘蔗，手工去皮耗力。本設計利用綜合液壓泵，活塞及安全閥的自動中心定位的原理，采用多片組合式的刀盤，設計新型甘蔗剝皮機，效果好，效率高，可靠性好。 設計一種最大壓力 300程 3 米的新型甘 蔗剝皮機 完成總體設計方案和刀片組合結構設計；使用 制圖紙 圖紙要求：所繪圖紙應符合最新國家標準，完成承擔設計任務的 一張 總 裝備圖 (一張 )，若干零部件圖，圖總量折合不少于 3 張 紙。 設計說明書要 求： 符合規(guī)范，要求方案正確，論據(jù)充分，闡述清楚，文字簡潔，穿插必要的插圖、表格和圖紙 。 小四字 號 說明書不少于 30 頁 。 主要參考文獻： 業(yè)機械的設計和計算，北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1983 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，拖拉機及配套農(nóng)機具產(chǎn)品指南，北京：機械工業(yè)出版社， 1992 江蘇工學院，農(nóng)業(yè)機械學，北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1981 中國農(nóng)業(yè)機械化科學院，農(nóng)業(yè)機械設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社， 1990 李寶筏主編，農(nóng)業(yè)機械學，北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003 1 甘蔗剝皮機設計 目 錄 1 引言 . 錯誤 !未定義書簽。 1 1 課題提出的背景 . 錯誤 !未定義書簽。 1 2 甘蔗剝皮機械的發(fā)展 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 甘蔗剝皮機械的研究應用現(xiàn)狀 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 1 目前甘蔗剝皮機采用的脫皮原理 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 2 新型脫皮技術 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 3 甘蔗剝皮機械的工藝研究 . 錯誤 !未定義書簽。 1 3 4 甘蔗剝皮機械存在的問題 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 甘蔗剝皮機械研究重點 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 1 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性 . 錯誤 !未定義書簽。 1 4 2 提 高機械脫皮率。降低破損率 . 錯誤 !未定義書簽。 1 5 甘蔗剝皮機械應用前景展望 . 錯誤 !未定義書簽。 2 1 甘蔗剝皮機的結構 . 錯誤 !未定義書簽。 2 2 工作原理 . 錯誤 !未定義書簽。 3 1設計前各項參數(shù)的確定 . 錯誤 !未定義書簽。 3 2 V 帶傳動 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 板結構 . 錯誤 !未定義書簽。 柵籠 . 錯誤 !未定義書簽。 體 . 錯誤 !未定義書簽。 皮分離裝置 . 錯誤 !未定義書簽。 架 . 錯誤 !未定義書簽。 件 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 錯誤 !未定義書簽。 2 1 引言 1 1 課題提出的背景 甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖來源，甘蔗是我國制糖的主要原料。是世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖約占 65%，我國則占了 80%以上。糖是人類必需的食用品之一，也是糖果，飲料等食品工業(yè)的重要原材料。同時，甘蔗還是輕工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能潤，甘涼滋養(yǎng)的食療佳品。古往今來被人們廣為稱道。就連文人墨客也情有獨鐘，而從事水果 銷售連鎖超市，每日銷售大量的甘蔗，手工剝皮耗力。本設計利用綜合液壓泵，活塞及安全閥的自動中心定位的原理，采用多片組合式的刀盤，設計新型甘蔗剝皮機，效果好，效率高，可靠性好。 甘蔗在加工或作為出口商品時，需要進行剝皮加工。傳統(tǒng)的剝皮為人力手工剝皮，手工剝皮不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以甘蔗產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝皮。甘蔗剝皮機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使甘蔗產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝皮方法進行剝皮，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了甘蔗剝皮的效率。 甘蔗剝皮機是將 甘蔗莢果去掉外殼而得到甘蔗仁的場上作業(yè)機械。由于甘蔗本身的生理特點決定了甘蔗剝皮不能與甘蔗的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在甘蔗莢果的含水率降到一定程度后才能進行剝皮。隨著甘蔗種植業(yè)的不斷發(fā)展，甘蔗手工剝皮已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行剝皮機械化迫在眉睫。 1 2 甘蔗剝皮機械的發(fā)展 我國甘蔗剝皮機的研制自 1965年原八機部下達甘蔗剝皮機的研制課題以來，已有幾十種甘蔗剝皮機問世。只進行單一剝皮功能的甘蔗剝皮機結構簡單，價格便宜，以小型家用為主的甘蔗剝皮機在我國一些地區(qū)廣泛應用，能夠完成剝皮、分離、清選和分 級功能的較大型甘蔗剝皮機在一些大批量甘蔗加工的企業(yè)中應用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的甘蔗剝皮機種類很多，如 60型甘蔗剝皮機、 606技術參數(shù)見附表 )，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的 2O 60倍以上。錦州俏牌集團生產(chǎn)的 皮、分選，是一種比較先進的甘蔗后期生產(chǎn)機械。偉民牌 620型甘蔗剝皮機帶有復脫、分級裝置，采用搓板式剝皮、風力初選、比重分離清選等裝置，具有結構緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動 力小等特點。 62型甘蔗剝皮機是一種一次喂料就可完成甘蔗剝皮工作的機械，經(jīng)風力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分 3 級后的甘蔗仁可直接裝袋入庫。 6800型甘蔗剝皮機械采用了三軋輥混合剝皮結構，能夠進行二次剝皮。而隨著我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的進一步調整，甘蔗產(chǎn)量逐年增加，甘蔗的機械化剝皮程度將大幅提高，甘蔗剝皮機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。 甘蔗剝皮的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的甘蔗剝皮機械。甘蔗剝皮部件是甘蔗剝皮機的關鍵工作部件，剝皮部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛甘蔗仁破碎率、甘蔗果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等 重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，甘蔗仁破碎率是社會最為關心的主要指標。 八十年代以前的甘蔗剝皮機械，破碎率一般都大于 8%，有時高達 上。加工出的甘蔗仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的剝皮原理，研制新式剝皮部件，便成為甘蔗剝皮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，柵條凹板式甘蔗剝皮機。自 1983年以來，在已有的甘蔗剝皮部件的研制基礎上，我國又相繼研制了多種不同結構型式的新式剝皮部件，其主要經(jīng)濟技術指標，特別是破殼率指標大有改善。 以下介 紹一下我國上個世紀幾種主要的甘蔗剝皮部件 1封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式甘蔗剝皮部件 圖 1 六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，研制了 剝皮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。 在該機構中甘蔗進口大 (3，出口小 (1，工作時，甘蔗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、揉搓作用下直接剝皮， 4 甘蔗受列剝皮機的直接搓擦作用，系強制剝皮，故破碎率高。剝皮時， 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。為了將混在一起的甘蔗仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝皮機一般要配置分離機構。后來研制并生產(chǎn)的 6 構與其大同小異，剝皮質量均不理想。 2 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝皮部件 該機的剝皮部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝皮原理系擠壓式，如圖 2所示 圖 2 作業(yè)時，甘蔗果在膠輥的推動下，通過剝皮間隙 (5 20毫米 )，由膠輥和膠板的擠壓作用剝皮，避開了剝皮部件的揉搓作用 ,破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直徑小于剝皮間隙的小果未經(jīng)剝皮便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有 30%左右。所以不得不增設循環(huán)機構，以使甘蔗經(jīng)多次擠壓剝皮，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。 3 開式紋桿滾筒，編織凹板式甘蔗剝皮部件 剝皮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，其結構如圖 3所示 5 圖 3 作業(yè)時，甘蔗果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓剝皮，該結構與封閉滾筒式不同，甘蔗果受到開式滾筒的攪拌作用，剝皮力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在 3%。另外，與 柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝皮時，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末剝皮而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝皮，故剝凈率較高。 4 立式剝皮機構 剝皮部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝皮部件如圖 4所示。 圖 4 在剝皮室內(nèi)，甘蔗果受立式轉子的推動而相互磨擦，從而達到剝皮的目的，此方法系柔性揉搓剝皮。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 6 用立式傳動， 故傳動機構較為復雜。 5 開式扁條滾筒，編織凹板式甘蔗剝皮部件 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)制成的凹板結構，如圖 5所示。作業(yè)時，甘蔗果在扁條的推動下隨滾筒轉動，在滾筒和凹板之間形 圖 5 成一個活動層，甘蔗果在該活動層內(nèi)互相揉搓而剝皮。由于在該機構中，避開了剝皮部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是甘蔗搓甘蔗，系柔性剝皮，故破碎率較低， 該機鑒定時實測破傷率 (破碎率 +損傷率 )為 0 91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。 1 3 甘蔗剝皮機械的研究應用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)甘蔗剝皮機從其剝皮原理、結構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，但剝皮質量均不高，破損率都大于 8 %，剝出的甘蔗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。探索先進的剝皮原理是解決剝皮機現(xiàn)存問題的重要途徑。 1 3 1 目前甘蔗剝皮機采用的剝皮原理 目前應用比較廣泛的甘蔗機械剝皮原理有以下幾種。 撞擊法剝皮 撞擊法剝皮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)剝皮的目的。其典型設備為由高速回轉甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心剝皮機。甩料盤使甘蔗莢果產(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)籽粒的剝皮。撞擊剝皮法適合于仁殼間結合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式剝皮 7 機剝皮質量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉速、甩料盤的結構特點等。 碾搓法剝皮 甘蔗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)剝皮。其典型的設備為由一個固定圓盤和一個轉動圓盤組成的圓盤剝 皮機。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，并與剝皮脫離，達到剝皮的目的。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。 剪切法剝皮 甘蔗莢果在固定刀架和轉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。其典型設備為由刀板轉鼓和刀板座為主 要工作部件的刀板剝皮機。在刀板轉鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調節(jié)機構，可根據(jù)甘蔗莢果的大小調節(jié)刀板座與刀板轉鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D鼓旋轉時，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皮，剝皮效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉鼓轉速的高低、刀板之間的間隙大小等。 擠壓法剝皮 擠壓法剝皮是靠一對直徑相同轉動方向相反，轉速相等的圓柱輥，調整到適當間隙，使甘蔗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剝皮率高低的重要因素。 搓撕法剝皮 搓撕法剝皮是利用相對轉動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行剝皮的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉速相對轉動，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。甘蔗莢果進入膠輥工作區(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剝皮過程。影響剝皮性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。 1 3 2 新型剝皮技術 8 壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入甘蔗殼內(nèi)，維持一段時間，以使甘蔗莢果內(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，從而達到剝皮的目的。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 將甘蔗莢果放在真空爆剝皮中，在真空條件下，將具有相當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 9 6的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 1 3 3 甘蔗 剝皮機械的工藝研究 在剝皮技術方面，除了在原理和設備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究以提高籽粒的剝皮率及剝皮質量。 分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行剝皮，才能提高剝皮率，減少破損率。 水分含量 甘蔗莢果的含水率對剝皮效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應使甘蔗莢果盡量保持最適當?shù)暮?，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，剝皮時能被充分破裂，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。 1 3 4 甘蔗剝皮機械存在的問題 目前我國在甘蔗剝皮技術研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，剝皮部件的研制仍在 20年代初的技術水平上徘徊，所以在剝皮性能上并沒有很大的提高。由于機械剝皮時對甘蔗仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的甘蔗仁至今仍是手工剝皮。剝皮機械在技術性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題： 剝皮率低，剝皮后的果仁破損率高，損失大。 機具性能不穩(wěn)定，適應性差。 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)性考核和示范應用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。 1 4 甘蔗剝皮機械研究重點 9 我國加入 內(nèi)外關于甘蔗剝皮機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有甘蔗剝皮機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對甘蔗剝皮機械在生產(chǎn)應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 1 4 1 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性 提高甘蔗剝皮機械的通用性和適應性仍是當前的主要研究方向之一目前，許多甘蔗剝皮機械只是針對某一甘蔗品 種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設計，其通用性、兼容性和適應性較差。提高甘蔗剝皮機械的通用性和兼容性，使研制的甘蔗剝皮機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行剝皮加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅果剝皮作業(yè)需要的剝皮機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應不同加工企業(yè)的需要。甘蔗剝皮機械能否適應這種發(fā)展趨勢，將直接影響到甘蔗剝皮機械能否更好的推廣應用與健康發(fā)展。 1 4 2 提高機械剝皮率。降低破損率 對甘蔗剝皮機械的關鍵技術與工作部件進行重點攻關，改革傳統(tǒng)結構，研究新的剝皮機理，優(yōu)化結構設計 ；同時在整體配置上進一步改進和完善，提高剝皮率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的甘蔗剝皮機械均存在剝皮率和破損率之間的矛盾，處理好這一關鍵技術將關系到甘蔗剝皮機械的發(fā)展前景。 1 4 3 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)質量。因此應通過機電一體化手段，開發(fā)設計自動喂料、自動定位剝皮裝置，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。 新技術原理、新結構材料、 新工藝將不斷應用于甘蔗機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術、電子技術、控制技術以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復雜的機械機構、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計目標應用于剝皮機械的設計制造。隨著國內(nèi)外高新技術的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術更好的應用到實際生產(chǎn)中，也是目前甘蔗剝皮機械需要盡快解決的問題。 1 5 甘蔗剝皮機械應用前景展望 甘蔗生產(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，甘蔗機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進一步提高，社會化服務規(guī)模不斷擴大，雖然目前甘蔗剝皮機械化水平較高，但是多應用于經(jīng)濟發(fā)達地 10 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甘蔗仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝皮，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進入 21世紀，我國甘蔗生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結構調整發(fā)生了新的變化，也對甘蔗機械的發(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，而且構筑了適合甘蔗生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為甘蔗生產(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)推進甘蔗生產(chǎn)機械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買甘蔗機械、開展甘蔗機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施，調動了農(nóng)民購買甘蔗機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著甘蔗種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對甘蔗深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高甘蔗剝皮機械化作業(yè)水平成為必然。甘蔗剝皮機在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度方面起到了積極的作用，促進了甘蔗加工業(yè)的科技進步，為甘蔗剝皮機械的發(fā)展提供了空間。 11 2 刮板式甘蔗去剝皮的結構及工作原理 2 1 刮板式甘蔗去剝皮的結 構 根據(jù)刮板式甘蔗去剝皮的剝皮原理可知道，甘蔗是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝皮箱、柵格、下箱出口、分選口，甘蔗仁收集斗這些部件的，因此設計剝皮機的整體結構的依據(jù)就出來了。 設計過程是從上往下，從甘蔗的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是剝皮箱，集料斗可與剝皮箱設計為一個整體。在剝皮箱內(nèi)，甘蔗必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用才能進行剝皮，因此，將刮板設計置在剝皮箱內(nèi)。甘蔗經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝皮后，要經(jīng)過位于剝皮箱底部的柵格，于是可以把柵格設計成一個半圓柵籠，將其固定在剝皮箱的下半箱內(nèi)。甘蔗穿過柵格后經(jīng)過剝皮 箱底部的出口往下落，在下落過程中，設計一個風機的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝皮的甘蔗殼與甘蔗仁進行分離，重量稍重的不被風吹走，而重量較輕的甘蔗殼將被風機吹來的氣流帶入到甘蔗殼收集通道，通道的底部設計成一定角度。經(jīng)過分離的甘蔗仁往下落，落入甘蔗仁收集通道，將此通道與甘蔗殼收集通道的底面設計成一個整體，這樣的設計可以讓被風吹走的甘蔗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，剝皮機安裝在機架的上方。其結構簡圖 如圖2示。 圖 212 2 2 工作原理 刮板式甘蔗去剝皮以前也稱為刀籠剝皮機，是借助轉動軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用，將甘蔗果外殼破碎的一種機械設備，其特點是結構簡單、操作方便。其結構如圖 1示。它主要由進料機構、剝皮機構和支承機構等部分組成。 圖 1蔗果進入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進入剝皮箱內(nèi)，與高速旋轉的刮板相互碰撞，在刮板的錘擊下，甘蔗殼發(fā)生破裂，從而進行第一次剝皮。部分甘蔗果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而甘蔗殼卻未撞裂，這部分甘蔗落入 到由圓鋼棒排列成的柵格上，由于柵格頂部與刮板的旋轉外徑間的間距不足以容納一個甘蔗果，因此甘蔗果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些甘蔗果的果殼也被壓碎。剝皮后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時，受到風機吹來的經(jīng)調節(jié)好的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而甘蔗仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達到了剝皮分離的目的。 13 3 刮板式甘蔗去剝皮主要部件的結構設計 刮板式甘蔗去剝皮能否正常運轉，看的是其主要部件的設計，如果設計不合理，機器就不能正常運轉或者說不能運轉，那么生產(chǎn)出來的這臺機器 就是一堆費品。設計合理，機器就能正常的運轉對并對甘蔗果進行剝皮。因此，刮板式甘蔗去剝皮的主要部件的設計在整個設計過程中顯得尤為重要，合理的設計將提供給使用者更多的方便和實惠。 3 1 設計前各項參數(shù)的確定 3 1 1 刮板的半徑及轉速初定 刮板的旋轉必須確保能將部分甘蔗殼撞碎，當甘蔗果與鋼質物體相對速度達到 5 ，可使甘蔗殼破碎而不會破壞到甘蔗仁，可根據(jù)此依據(jù)設計刮板的轉速與半徑。 如圖 3示，甘蔗下落位置在 之間 ，設計時采用最小碰撞半徑22 取半徑 R=250 n=論： R=250 n= 3 1 2 刮板所需功率計算 根據(jù)公式計算出刮板所需的功率 刮板對甘蔗做功 板改變甘蔗的動能 刮板改變甘蔗的勢能 222121 2121 k )(2 1 2221 14 )(21 2221 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即 s,此為甘蔗仁的產(chǎn)量，折合甘蔗果產(chǎn)量為 仁率 ,根據(jù)國家標準，湖南所處地理位置可取甘蔗的純?nèi)事蕿?69%,折合甘蔗果產(chǎn)量為 s,此即每秒進入剝皮箱內(nèi)被破碎的甘蔗果的重量。甘蔗接觸刮板時初速度設為 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=s 1v =1m/s 2v =15m/s R=(21 2221 =(=上刮板與甘蔗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 要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設 1 、 2 分別為滾動軸承和 V 帶傳動的效率，于是有 2221 =動機所需功率 不會超過 700W，由于給定電動機的功率為 大于此計算值，故所給電動機的功率完全符合要求。 3 1 3 傳動方案擬定 由 于刮板式甘蔗去剝皮的工作軸旋轉速度較高，達到 2n =有兩種選擇，第一種是采用一級 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，將會致使機器的結構復雜，而且成本升高，所以選用一級 3 1 4 電動機的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉速，可選用的電機型號有兩種 和 根據(jù)電動機的滿載轉速和刮板轉速可算出總傳動比，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 步轉速r/載轉速r/傳動比 i 15 1 5 1000 940 2 459 2 5 1500 1400 3 663 由上表可知：方案 1 總傳動比雖小，轉速低，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 查表得此種電動機的中心高 H=90伸軸徑為 24的外伸長度為 50 3 1 5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 軸的轉速 4001 m 2 軸的輸入功率 2222 的轉矩 550 222 3 2 首先列出設計的基本條件 電機型號： 定功率： 速： 1n =1400r/動比： i =設每天運轉時間 t10h 1.1 2選擇 根據(jù)1n 查得最適合的帶型為 A 型 3確定帶輪基準直徑 由主動輪基準直徑系中選取 51 ，從動輪基準直徑為 2 4756 6 驗算帶的速度 16 00060 140075100060 11 v= 5 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) )(2)(初步確定中心距 000 ，計算帶的基準長度 0212210 4)()(22 = V 帶的基準長度系中選取基準長度 000 計算實際中心距 a 3)2 7 27 0 0(2 0 5驗算主動輪上的包角 1 52801801 主動輪包角合適 6計算 V 帶的根數(shù) z z)(9 00 由 4001 , 51 ,i =表得 ， ， K ， 03.1代入數(shù)值，經(jīng)計算 Z= z=2 00 20 8計算作用在軸上的壓軸力0 p 代入數(shù)值計算得 17 帶輪材料選用 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，主要結構尺寸如下 單位： 寸類型 小帶輪 大帶輪 80 間距 e 15 5 一槽對稱面至端面距離 f 2110 2110 輪緣厚 12 12 帶輪寬 B 35 35 槽角 極限偏差 38 1 38 1 孔徑06 輪轂長 50 35 1d 48 32 輪輻厚 1b 8 1h 20 2h 16 1D 體結構設計見零件圖 18 軸的轉速 m 2 軸的輸入功率 2222 的轉矩 550 222 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，調質處理。查表選取1050 A ，于是得 3220m i n 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示裝配方案 圖 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右端制一軸肩，故取 2直徑23d=22端用軸端擋圈定位，取直徑 D=22V 帶輪與軸配合的轂孔長試為 35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長度取為 212 （ 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) 223 ，初步選取深溝球軸承 6205,其基 本參數(shù)如下表 19 6204 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉速 D B 脂潤滑 油潤滑 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （ 3）安裝刮板架段軸直徑 045 。刮板架段安裝寬度取 4245 ， （ 4） 軸承端蓋總厚度 20端蓋外端與 V 帶輪右端面間的距離 0 ，故取 023 （ 5）取刮板距箱體內(nèi)壁 0 ，取 034 ， 656 。 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 612 55長度 l 取 22 帶輪與軸的配合為 6/7 滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6k 。 （ 7）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角 452 ，各軸肩處圓角半徑見零件圖 板結構 刮板結構是整個機器的關鍵部分，它的作用就是對甘蔗果進 行剝皮。此結構采用四鋼板十字交叉固定在旋轉筒架上，其結構如圖 3示 圖 320 因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進行剝皮，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 處理硬度板選用四塊 8鋼板，長 寬 =50029板外緣距旋轉中心距離 250定刮板的筒架結構，其內(nèi)徑為 26徑 120板固定支架長度為140面尺寸 400塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用 栓聯(lián) 接。 柵籠 半柵籠在機器中的作用是讓已經(jīng)被剝皮的甘蔗與未被剝皮的甘蔗進行分離，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甘蔗仁大小的物體通過，被剝皮的甘蔗由于甘蔗殼的破裂，被變成破碎的甘蔗殼和整粒的甘蔗仁，甘蔗仁的大小剛好可以穿過柵格，而甘蔗果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在剝皮箱內(nèi)，繼續(xù)進行剝皮直到其外殼破碎為止。其結構如圖 3示。 圖 3條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為 條材料為 20 號鋼。柵條采用 10 圓截面長條，長度為 538其特殊的作用，還需對其進行表面處理，要求滲碳 處理硬度 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 10樣可使剝出的甘蔗仁能通過柵格，而未剝皮的剛不能通過。 裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為 。 體 箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝皮環(huán)境，并對相關結構起到支承和定位作用。 21 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 造成型。具體結構設計見零件圖。 皮分離裝置 剝皮分離裝置分為兩個部分，一個是氣流通道，它的一端接風機，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。甘蔗經(jīng)過箱體內(nèi)的剝皮過程后，將由此裝置對其進行剝皮分離，分離的基本原理是 利用甘蔗殼與甘蔗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，直接下落到甘蔗仁收集通道，而重量較輕的甘蔗殼將被風機吹 來的氣流帶入到甘蔗殼收集通道。具體結構見裝配圖。 整個機架采用 3*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。剝皮機安裝在機架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結構見裝配圖。 刮板式甘蔗去殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，風量調節(jié)裝置。 22 4 總結 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品 甘蔗剝皮的設計，實現(xiàn)了甘蔗剝皮的機械化，應用本機器后，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)質量。該機的關鍵部分是刮板結構與半柵籠結構，因為甘蔗剝皮的整個過程都 是由這兩部分完成的，剝出來的甘蔗能不能符合要求，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甘蔗剝皮原理及裝備，并對甘蔗剝皮機械的發(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 設計 是 對 我 的四年的大學生活做出 的 總結 ,同時為將來工作進行 了 一次適應性訓練，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。 從這次設計也可以看出一些問題 : 應該保持認真的態(tài)度 ,堅持冷靜獨立的解決問題 認真學好基本知識 ,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 ,結果使自己很浮躁 ,越來越不想搞這設計 ,故應該好好學習基本知識 ,一步一步的來 ,不要急功近利 ! 樂觀的面對生活 ,堅持自己的想法和意識 總的說來 ,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西 ,取得一定的成績 ,但同時也存在一定的不足和缺陷 ,我想這都是這次設計的價值所在 ,以后的日子以后自己應該更加努力認真 ,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情 ! 23 參考文獻 1 周瑞寶 甘蔗加工技術 M 北京：化學工業(yè)出版社 2 段淑芬，胡文廣，李秀平，等世 界甘蔗生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 J甘蔗學報， 1999， (增刊 ) 3 孟憲珍甘蔗剝皮機的設計和試驗 J國外農(nóng)機。 1980 4 尚書旗，劉曙光，王方燕甘蔗生產(chǎn)機械的應用現(xiàn)狀與進展分析 J甘蔗學報， 2003， (增刊 ) 5 張效鵬，張嘉玉甘蔗剝皮機的不同部件對甘蔗剝皮性能的影響 J萊陽農(nóng)學院學報， 1990， 7(1) 6 王延耀，張巖，尚書旗，等氣爆式甘蔗剝皮性能的試驗研究 J農(nóng)業(yè)工程學報， 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)機質量與監(jiān)督， 2002， (5) 8 石一兵 食品機械與設備 M 北京：中國商業(yè)出版社 9 肖旭霖 食品機械與設備 M 北京：科學出版社， 2006 10 中國標準出版社第一編輯室 中國食品工業(yè)標準匯編 M 北京：中國標準出版社， 2004 11 唐增寶，何永然，劉安俊 機械設計課程設計 M 武漢：華中理工大學出版社 12 濮良貴，紀名剛 機械設計 M 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先 機械設計手冊 機械傳動 M 北京 ：化學工業(yè)出版社 24 致謝 本文是在周善炳老師的精心指導和關懷下完成的，周老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風、高度的責任心對我產(chǎn)生了深深的震撼。在周老師的培養(yǎng)和教育不僅使我順利完成了論文，而且將繼續(xù)激勵我在今后的人生旅途上不斷進取。 最后，謹向所有給我關心、理解、支持和幫助的人們表示最誠摯的謝意！