刮板式花生去殼機(jī)設(shè)計

刮板式花生去殼機(jī)設(shè)計,板式,花生,去殼,設(shè)計 第56 頁 1 引言 1．1 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?；ㄉ?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?；ㄉ庸じ碑a(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(jì)效益。 既然花生對人類的日常生活有很大的影響，那么我們先研究一下花生生產(chǎn)的意義。 1.1.1花生生產(chǎn)的意義 1.花生是人類重要的植物油脂和優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。 花生莢果出仁率60％—80％?；ㄉ屎吐?5％—55％，一般50％左右，蛋白質(zhì)27—30％，碳水化合物6％—23％，纖維素2％，含有豐富的維生素E、B1、B2、B6和維生素C?；ㄉ侨嗣裆畹闹饕秤糜秃椭饕参锏鞍踪|(zhì)來源。 花生是重要的油料作物?；ㄉ驮谑覝叵聻榈宛ざ鹊S色液體，其中油酸(Oleic acid)含量34％—68％、亞油酸(Linoleic acid)19％—43％，二者共占80％。油酸和亞油酸比率，簡稱O／L比率，變幅0．78—3．5。一般認(rèn)為O／L比率是油質(zhì)穩(wěn)定性的指示值，國際貿(mào)易中把O／L比率作為花生及其制品耐貯藏性的指標(biāo)。亞油酸是食品營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，兼顧營養(yǎng)價值和耐貯藏性，O／L比率一般在1．4—2．5為宜。 2．花生是營養(yǎng)豐富的食品 花生仁中蛋白質(zhì)含量高，可消化率92％—95％，易被人體吸收利用。就人體必需的8種氨基酸而言，花生蛋白質(zhì)含亮氨酸、苯丙氨酸較多，而蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸不足?；ㄉ手刑妓衔镆哉崽呛偷矸蹫橹?。在花生烘烤過程中，產(chǎn)生出花生特有的香味。常見的花生食品有花生醬、烤及炸花生、花生糖果、麻芝、人造奶油，花生果茶(果奶)飲料、花生奶粉、酸奶酪等多種糕點(diǎn)甜食和多種膨化食品。 3．花生是發(fā)展畜牧業(yè)的良好飼料。 花生油粕中蛋白質(zhì)含量達(dá)50％以上，是優(yōu)質(zhì)的飼料?；ㄉ~片內(nèi)含粗蛋白約20％，莖內(nèi)約含10％，飼料價值高，并含豐富的鈣和磷?；ㄉ麣ぶ泻?0％—80％纖維素、16％戊糖、10％的半纖維素、4％—7％的蛋白質(zhì)，也是良好的飼用原料。 4．花生是我國主要出口的產(chǎn)品。 我國年出口花生約50萬t，居世界第一，約占世界貿(mào)易的l／3。大花生出口品種主要有花17、魯花10號等(以果為主，O／L比率1．4左右)；小花生出口代表品種為白沙l 016(以花生米為主，O／L比率1．0左右)。在出口品種中尚需進(jìn)一步提高O／L比率。 5．花生是適應(yīng)性強(qiáng)、增產(chǎn)潛力大的作物。 花生抗旱、耐瘠、適應(yīng)性強(qiáng)；花生又有根瘤菌共生固氮作用，可以補(bǔ)充氮肥的不足，在作物輪作制中占有重要位置。同時，花生又耐肥，增產(chǎn)潛力很大，春、夏花生均培創(chuàng)出大面積7500kg／hm2的高產(chǎn)田，最高產(chǎn)量達(dá)11194．5kg／hm2(山東蓬萊)；花生最高單株產(chǎn)量達(dá)0．89kg、結(jié)果661個(美國哈蒙斯發(fā)現(xiàn))。因此，花生屬高產(chǎn)作物，但只有種在肥沃的土壤上，才能發(fā)揮其高產(chǎn)潛力。 6．具有重要的藥用價值。 花生仁特別是紅皮花生的種皮(紅衣)含有大量的凝血脂類，能促進(jìn)骨髓制造血小板，縮短出血、凝血時間，有良好的止血作用，已用于生產(chǎn)止血寧針劑、寧血糖漿、血寧片等。 1.1.2花生的起源、分布、產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)概況 1.起源和分布 南美洲中部是花生屬植物和栽培花生的起源地。一般認(rèn)為，世界上其他地區(qū)的花生皆為1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸之后由南美傳出；但在此之前花生已傳至亞洲或非洲的可能性也不能排除。 花生主要分布在南緯40°至北緯40°之間的廣大地區(qū)。主要集中：一是南亞和非洲的半干旱熱帶，包括印度、塞內(nèi)加爾、蘇丹等，面積約占世界總面積的80％，總產(chǎn)約占65％；另一類是東亞和美洲的溫帶半濕潤季風(fēng)帶，包括中國、美國、阿根廷，面積約占20％，總產(chǎn)約占35％。全世界花生面積約2400萬hm2，單產(chǎn)1200kg／hm2左右，總產(chǎn)約30000kt。世界約有90個國家種植花生。印度、中國和美國是世界三大花生主產(chǎn)國，塞內(nèi)加爾、尼日利亞、蘇丹等國也盛產(chǎn)花生。印度花生面積700萬hm2以上，但產(chǎn)量較低，單產(chǎn)只有1000kg／hm2左右，總產(chǎn)約7000kt；美國花生面積65萬hm2左右，單產(chǎn)2500kg／hm2左右，總產(chǎn)約l 700kt。 2.中國花生種植區(qū)劃 Ⅰ．黃河流域花生區(qū) 是我國七個花生區(qū)中花生種植面積最大、 總產(chǎn)最多、提供花生商品量最多和出口花生最多的主產(chǎn)區(qū)。 Ⅰ1．山東丘陵花生亞區(qū) 耕作制度多為二年三熟， 部分一年一熟。重茬花生有一定面積。近年來，夏播花生發(fā)展較快。 宜種植普通型叢生中熟、珍珠豆型花生?？蛇m當(dāng)恢復(fù)花生種植面積，特別要注意恢復(fù)、 增加出口手撿大?；ㄉ?。 Ⅰ2．華北平原花生亞區(qū) 栽培制度大部分了一年一熟， 少部分二年三熟，重茬連作花生面積較多，近年來夏播花生在發(fā)展。 宜種植普通型叢生中熟、珍珠豆型花生品種， 而在貧瘠的大片砂土地上宜種植普通型短蔓花生品種。冀東、魯西、豫北可適當(dāng)恢復(fù)花生種植面積。 Ⅰ3．黃淮平原花生亞區(qū) 栽培制度以二年三熟為主， 麥套花生較為普遍，也有部分一年一熟的春花生。近年來麥茬、油菜后作花生開始發(fā)展，一年二熟面積逐年擴(kuò)大。宜種植普通型叢生中熟、珍珠豆型品種， 在黃泛區(qū)等砂土地區(qū)，可種植普通型短蔓生品種，在黃河故道及黃泛區(qū)的砂土區(qū)，徐淮丘陵、平原地區(qū)， 淮北地區(qū)的中部地帶的大面積低產(chǎn)的砂姜土等地區(qū)可適當(dāng)恢復(fù)和發(fā)展花生。 Ⅰ4．陜豫晉盆地亞區(qū) 主要是麥行套種花生，亦有部分春花生。宜種植普通型叢生中熟和珍珠豆型品種。渭河灘地可發(fā)展花生， 河南南陽地區(qū)亦可發(fā)展。 Ⅱ．長江流域花生區(qū) 為我國春、夏花生交作， 以麥套花生為主的產(chǎn)區(qū)。 Ⅱ1．長江中下游平原丘陵花生亞區(qū) 栽培制度主要是二年三熟的麥行套種花生，冬閑地春花生很少。宜種植普通型叢生中熟和珍珠豆型品種。江蘇的沿江高砂土地區(qū)，江淮丘陵的大片較為瘦薄的稻田和旱地，可恢復(fù)、發(fā)展花生。 Ⅱ2．長江中下游丘陵花生亞區(qū) 栽培制度普遍推行一年二熟制， 部分種植在冬閑地上，湘、贛兩省南部有部分秋花生。宜種植珍珠豆型品種。 Ⅱ3．四川盆地花生亞區(qū) 栽培制度以二年三四熟， 麥茬或豌豆茬（或豌豆行間套種）為主，亦有一年一熟的春花生。為提高產(chǎn)量， 近年來麥行套種花生有發(fā)展。宜種植普通型叢生中熟和珍珠豆型品種。 Ⅱ4．秦巴山地花生亞區(qū) 栽培制度為一年二熟和二年三熟， 花生以在玉米行中套種為主，亦有部分春花生。 宜種植普通型叢生中熟和珍珠豆型品種。 Ⅲ．東南沿海花生區(qū) 是我國種花生歷史最早，又能春、 秋兩作的主產(chǎn)區(qū)。栽培制度以一年二熟、一年三熟和二年五熟的春、秋花生為主， 海南島等地還可種冬花生。有水旱輪作、旱地輪作、間種、套種等多種形式。宜種植珍珠豆型品種。在勞力緊張的丘陵旱坡地可種普通型蔓生品種。 由于廣東省低產(chǎn)水田面積較大，若有計劃地與花生輪作，發(fā)展花生大有潛力。 Ⅳ．云貴高原花生區(qū) 為我國“立體花生”種植區(qū)。 栽培制度以一年一熟為主，部分地區(qū)為二年三熟或一年二熟。宜種植珍珠豆型品種。 Ⅴ．黃土高原花生區(qū) 主要是解放后發(fā)展的花生區(qū)。 栽培制度為一年一熟。一般而言，橫山、志丹、 黃陵一線以南宜種植珍珠豆型品種，以北宜種植多粒型品種。Ⅵ．東北花生區(qū) 為早熟花生區(qū)。 Ⅵ1．遼吉丘陵平原花生亞區(qū) 栽培制度一年一熟。宜種植珍珠豆型和多粒型品種，南部地區(qū)可種植普通型品種。 Ⅵ2．吉黑平原花生亞區(qū) 栽培制度為一年一熟的春花生，宜種植多粒型品種。嫩江、牡丹江、松花江、綏化和合江等地區(qū)， 有近千萬畝砂土地，若能開發(fā)利用5－10％種花生是完全可行的。 Ⅶ．西北花生區(qū) 是各區(qū)中花生種植面積最少的灌溉花生區(qū)。 栽培制度為一年一熟。根據(jù)積溫情況、花生不同生態(tài)類型品種適宜氣候區(qū)和需要，安排適宜類型品種。無灌溉不能種花生。 3.全國生產(chǎn)概況 我國花生面積常年350—450萬hm2，單產(chǎn)2500—3000kg／hm2，總產(chǎn)10000kt左右，居世界第一位。2001年我國花生面積和總產(chǎn)分別達(dá)到463l khm2和14583kt，創(chuàng)歷史最高記錄。全國劃分為7個花生區(qū)：①北方大花生區(qū)；②南方春秋兩熟花生區(qū)；③長江流域春夏花生區(qū)；④云貴高原花生區(qū)；⑤東北早熟花生區(qū)；⑥黃土高原花生區(qū)；⑦西北內(nèi)陸花生區(qū)。其中①②③3個區(qū)合計花生面積占全國的97％，是我國花生主產(chǎn)區(qū)。北方大花生區(qū)包括山東、河北和北京市全部，河南、安徽、江蘇的淮河以北地區(qū)，山西省南部，陜西省秦嶺以北的關(guān)中渭河流域，遼寧的遼東半島和遼西地區(qū)。全區(qū)花生面積約占全國花生的50％—60％。本區(qū)盛產(chǎn)大花生，與緯度相近的美國弗吉尼亞—北卡羅來納花生產(chǎn)區(qū)，同為世界僅有的兩個大花生產(chǎn)區(qū)。本區(qū)山區(qū)丘陵多為春花生地膜覆蓋，黃河沖積平原多為麥套花生，一年二熟。 南方春秋兩熟花生區(qū)包括廣東、廣西、海南、福建、臺灣5省(自治區(qū))，以及湘、贛南部，面積約占全國的30％，為全國第二花生主產(chǎn)區(qū)。本區(qū)花生品種幾乎全為珍珠豆型早熟中粒品種。一年兩季；春花生3月播種7月收獲，秋花生8月播種11月收獲，海南島南部還可再種一季冬花生。 長江流域春夏花生區(qū)地處南、北兩大花生區(qū)之間，包括川、鄂、湘、贛、皖、蘇、浙等7省的全部或大部，以及陜、豫的南部。花生是本地區(qū)僅次于油菜的油料作物。 就省(自治區(qū))而言，山東省常年花生播種面積80萬hm2左右，單產(chǎn)3500kg／hm2左右，總產(chǎn)超過2500kt，年出口量300kt左右；河南省近幾年花生生產(chǎn)發(fā)展迅速，面積也超過70萬hm2，總產(chǎn)2000kt左右。兩省面積和總產(chǎn)占全國的40％以上。河北、廣東花生面積均超過30萬hm2，花生種植面積在10萬hm2以上的省(自治區(qū))依次是廣西、四川、安徽、江蘇、江西、湖南。 4.山西花生生產(chǎn)概況 山西省屬北方大花生區(qū)，有成片適于種植花生的沙土地，氣候條件也基本適合花生生育的要求。山西省各地、市較早就有花生的種植，其中尤以南部及中部地區(qū)較多。 近幾年來，山西省花生生產(chǎn)隨著生產(chǎn)條件的改善、新品種的更新及育苗移栽、地膜覆蓋和配方施肥等技術(shù)的提高，出現(xiàn)了大面積的高產(chǎn)田和小面積的超高產(chǎn)田?；ㄉ目偛シN面積及總產(chǎn)量都呈逐步上升趨勢。常年播種面積28千hm2，總產(chǎn)5萬t，單產(chǎn)2000kg/ hm2左右。 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(jìn)行預(yù)處理加工?；ㄉ念A(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(jìn)行剝殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r，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(jìn)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(jī)器來代替手工剝殼?；ㄉ鷦儦C(jī)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(jìn)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(jī)是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進(jìn)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(jìn)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(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。 1．2 花生脫殼機(jī)械的發(fā)展 我國花生脫殼機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)花生脫殼機(jī)的研制課題以來，已有幾十種花生脫殼機(jī)問世。只進(jìn)行單一脫殼功能的花生脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以小型家用為主的花生脫殼機(jī)在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型花生脫殼機(jī)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(jī)種類很多，如6BH一60型花生剝殼機(jī)、6BH一20B型花生剝殼機(jī)、6BH一20型花生脫殼機(jī)等，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(tuán)生產(chǎn)的TFHS1500型花生除雜脫殼分選機(jī)組一次能實(shí)現(xiàn)花生原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進(jìn)的花生后期生產(chǎn)機(jī)械。偉民牌6BH一720型花生脫殼機(jī)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(diǎn)。6BK一22型花生脫殼機(jī)是一種一次喂料就可完成花生脫殼工作的機(jī)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(jī)械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整，花生產(chǎn)量逐年增加，花生的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高，花生脫殼機(jī)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(jī)械。花生剝殼部件是花生剝殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)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(jì)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(jī)械，破碎率一般都大于8%，有時高達(dá)l5%以上。加工出的花生仁，只能用來榨油，不能作種用，也達(dá)不到出口標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)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(jī)。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(jì)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(jì)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 圖 1-1 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(jī)，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1-1所示。 在該機(jī)構(gòu)中花生進(jìn)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(jìn)口向出口端運(yùn)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(jī)的直接搓擦作用，系強(qiáng)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(jī)一般要配置分離機(jī)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(jī)，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(jī)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1-2所示 圖1-2 作業(yè)時，花生果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙(5—20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(jī)構(gòu)，以使花生經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機(jī)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1-3所示 圖1-3 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(jī)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1-4所示。 圖1-4 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(dá)到剝殼的目的，此方法系柔性揉搓剝殼。實(shí)踐證明，該機(jī)破碎率較低，可控制在3％以下。其缺點(diǎn)是由于采用立式傳動， 故傳動機(jī)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1-5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1-5 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(jī)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(jī)鑒定時實(shí)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(biāo)亦較理想。 1．3 花生脫殼機(jī)械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)花生脫殼機(jī)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(jìn)的脫殼原理是解決脫殼機(jī)現(xiàn)存問題的重要途徑。 1．3．1 目前花生脫殼機(jī)采用的脫殼原理 目前應(yīng)用比較廣泛的花生機(jī)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(yùn)動時突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎而實(shí)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(jī)。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(jìn)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(yùn)動速度，莢果所受到的彈性力較小，運(yùn)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(shí)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(jī)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(diǎn)等。 碾搓法脫殼 花生莢果在固定磨片和運(yùn)動著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用，使莢果的外殼被撕裂而實(shí)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(jī)。莢果經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(dá)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(yùn)動著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實(shí)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(jī)。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(jī)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(jìn)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(jìn)行搓撕作用而進(jìn)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。花生莢果進(jìn)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?zhàn)訃说臈l件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進(jìn)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(dá)輥?zhàn)又行倪B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。 1．3．2 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(jìn)入花生殼內(nèi)，維持一段時間，以使花生莢果內(nèi)外達(dá)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(dá)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(jī)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(qiáng)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(dá)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(yàn)顯示，用這種方法幾乎能夠達(dá)到100%的整仁率，但因其費(fèi)用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 1．3．3 花生脫殼機(jī)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(jìn)行研究外，人們還在工藝上進(jìn)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(jìn)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?，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。 1．3．4 花生脫殼機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。② 機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機(jī)制造，制造的工藝水平較低，同時能耗較高。⑤ 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)性能及商品性等方面還存在不少問題。 1．4 花生脫殼機(jī)械研究重點(diǎn) 我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機(jī)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(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生脫殼機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 1．4．1 提高花生脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性 提高花生脫殼機(jī)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，許多花生脫殼機(jī)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(jī)械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機(jī)械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進(jìn)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(jī)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?；ㄉ摎C(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，將直接影響到花生脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。 1．4．2 提高機(jī)械脫殼率,降低破損率 對花生脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)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(jī)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(jī)械的發(fā)展前景。 1．4．3 提高機(jī)械脫殼自動化程度 向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)機(jī)組自動化操作，進(jìn)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(jī)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(jī)械機(jī)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(fèi)用等將作為主要設(shè)計目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機(jī)械需要盡快解決的問題。 1．5 花生脫殼機(jī)械應(yīng)用前景展望 花生生產(chǎn)機(jī)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(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來，花生機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進(jìn)一步提高，社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然目前花生脫殼機(jī)械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少，低檔機(jī)械多、高性能機(jī)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)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)，我國花生生產(chǎn)機(jī)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(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)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(jī)械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)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(jìn)花生生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機(jī)械、開展花生機(jī)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(jī)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(jī)械化作業(yè)水平成為必然。花生脫殼機(jī)在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了花生加工業(yè)的科技進(jìn)步，為花生脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。 2 刮板式花生去殼機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2．1 刮板式花生去殼機(jī)的結(jié)構(gòu) 根據(jù)刮板式花生去殼機(jī)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、比重分選篩、分選口，花生仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計剝殼機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝殼的花生殼與花生仁進(jìn)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(jī)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，落入比重分選篩上，然后比重分選篩運(yùn)行，從而使花生仁上行，而未脫殼的花生則下行流入二次脫殼通道，經(jīng)風(fēng)機(jī)作用這些花生再次進(jìn)入脫殼機(jī)進(jìn)行二次脫殼，最后花生仁在比重分選篩的上行口得到收集。 為保證整機(jī)的各部分的安裝，需設(shè)計一個機(jī)架，機(jī)架起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用，并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面，剝殼機(jī)安裝在機(jī)架的上方。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1所示。 圖2-1 2．2 工作原理 刮板式花生去殼機(jī)以前也稱為刀籠剝殼機(jī)，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(jī)械設(shè)備，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。它主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和支承機(jī)構(gòu)等部分組成。 圖2-2 花生果進(jìn)入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進(jìn)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(jìn)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(jī)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)往下落到比重分選篩上，經(jīng)比重分選篩后花生仁上行，未脫殼的花生落入通道中，經(jīng)風(fēng)機(jī)作用再次進(jìn)入脫殼機(jī)中進(jìn)行二次脫殼，從而達(dá)到了殼仁分離且剝殼率較高的目的。 3刮板式花生去殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 刮板式花生去殼機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計，如果設(shè)計不合理，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者說不能運(yùn)轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機(jī)器就是一堆費(fèi)品。設(shè)計合理，機(jī)器就能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)對并對花生果進(jìn)行剝殼。因此，刮板式花生去殼機(jī)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(shí)惠。 3．1設(shè)計前各項(xiàng)參數(shù)的確定 3．1．1 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(dá)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。 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徑 式(3.1) 取半徑R=250mm，則由式（3.1） 結(jié)論：R=250mm，n=382.2r/min 3．1．2 刮板所需功率計算 根據(jù)公式可計算出刮板所需的功率 刮板對花生做功 式(3.2) 圖3-1 ：刮板改變花生的動能 ：刮板改變花生的勢能 式(3.3) 式中 ——花生果的初動能（J） ——花生果的末動能（J） ——花生果的初速度(m/s) ——花生果地末速度(m/s) 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 20-30kg/min,即平均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(zhǔn)，江蘇所處地理位置可取花生的純?nèi)事蕿?9%,折合花生果產(chǎn)量為0.604kg/s,此即每秒進(jìn)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 R=0.5m 式(3.4) 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(jī)的所需工率Pd，先要確定從電動機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)、分別為滾動軸承和V帶傳動的效率，于是有 式(3.5) 電動機(jī)所需功率不會超過700W，由于給定電動機(jī)的功率為1.5kW，遠(yuǎn)大于此計算值，故所給電動機(jī)的功率完全符合要求。 3．1．3 傳動方案擬定 由于刮板式花生去殼機(jī)的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達(dá)到可有兩種選擇，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(jī)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。 3．1．4 電動機(jī)的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速，可選用的電機(jī)型號有兩種 Y90L-4型 和 Y100L-6型 根據(jù)電動機(jī)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(jī)的數(shù)據(jù)和傳動比列于下表 表3-1 方案號 電機(jī)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 1．5 1000 940 2．459 2 Y90L-4 1．5 1500 1400 3．663 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(jī)械的電機(jī)不是太合算，故選擇方案2，即電機(jī)型號為Y90L-4。 查表得此種電動機(jī)的中心高H=90mm，外伸軸徑為24mm，軸的外伸長度為50mm。 3．1．5 傳動裝置的運(yùn)動和參數(shù)計算 軸的轉(zhuǎn)速 軸的輸入功率 軸的轉(zhuǎn)矩 式(3.6) 式中 ——軸的轉(zhuǎn)矩(N.m) ——軸的輸入功率(kw) 3.2 電機(jī)與刮板轉(zhuǎn)子軸之間的V帶傳動設(shè)計 首先列出設(shè)計的基本條件 電機(jī)型號：Y90L-4 額定功率：1.5kw 轉(zhuǎn)速：=1400r/min 傳動比：=3.663 假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間t<10h 1.確定計算功率 式(3.7) 式中 ——計算功率（kw） ——傳遞的額定功率（例如電機(jī)的額定功率kw） ——工作情況系數(shù) 由文獻(xiàn)[13]表14.1-12查得 2．選擇V帶帶型 根據(jù)、查文獻(xiàn)[13],由表14.1－3確定帶型為A型 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查文獻(xiàn)[13],由表14.1－18和表14.1－19在主動輪基準(zhǔn)直徑系中選取， 從動輪基準(zhǔn)直徑為 式(3.8) 按表圓整得 驗(yàn)算帶的速度 式(3.9) 因此所選帶的速度合適 4．確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度 初取中心距 式(3.10) 查文獻(xiàn)[13]由表14.1－7選擇帶的基準(zhǔn)長度 計算實(shí)際中心距a 式(3.11) 5．驗(yàn)算主動輪上的包角 式(3.12) 主動輪包角合適 式(3.13) 式中 ——包角系數(shù) ——長度系數(shù) ——單根V帶的基本額定功率 ——單根V帶的額定功率的增量 由,,=2.333查文獻(xiàn)[13]表14.1－17d和表14.1-13得 ，，， 代入數(shù)值，計算 取z=3 7.計算預(yù)緊力 查文獻(xiàn)[13]表14.1－14得:： 式(3.14) 8．計算作用在軸上的壓軸力 式(3.15) 式中 ——帶的根數(shù) ——單根帶的預(yù)緊力 N ——主動輪的包角 ( °) 代入數(shù)值計算得 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(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如表3-2 3-2電機(jī)與比重分選篩間傳動帶輪參數(shù)表 單位：mm 尺寸類型 小帶輪 大帶輪 75 175 基準(zhǔn)寬度 11.0 11.0 基準(zhǔn)線上槽深 2.75 2.75 基準(zhǔn)線下槽深 8.7 8.7 槽間距e 15±0.3 15±0.3 第一槽對稱面至端面距離f 輪緣厚d 12 12 帶輪寬B 40 40 外徑 85.5 185.5 輪槽角 極限偏差 孔徑 24 26 輪轂長 50 35 32 輪輻厚 8 20 16 200.5 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖 3.3比重分選篩動力系統(tǒng)設(shè)計 3.3.1比重分選篩原理分析 在精選分級機(jī)械上，除氣流清選裝置外，應(yīng)用最普遍的工作部件是平面型振動篩、窩眼滾筒和窩眼盤式分離裝置以及圓筒篩。我國研制生產(chǎn)的精選機(jī)和清糧機(jī)上大都采用了平面型振動篩。它與圓筒篩的主要區(qū)別在于篩面是平面型，而圓筒篩的篩面是圓柱面;在相同寬度條件下工作時有效篩理面積比圓筒篩要大;在傳動結(jié)構(gòu)上，圓筒篩只有單純的轉(zhuǎn)動，而平面篩需要作往復(fù)運(yùn)動或復(fù)雜的振動，因而對機(jī)體將產(chǎn)生一定程度的振動影響。平面型振動篩一般是以電機(jī)作為振動源，由電機(jī)的轉(zhuǎn)動，通過一定的傳動機(jī)構(gòu)和動力傳遞裝置將電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成篩體的振動。而在此花生脫殼機(jī)中所采用的是曲柄連桿機(jī)構(gòu)以作為比重分選篩的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 當(dāng)設(shè)計和安裝平面篩時，往往使它和水平面保持一定的角度。為了使被篩物沿篩子工作表面不斷地運(yùn)動，就必須使篩子以一定的頻率振動。曲柄連桿機(jī)構(gòu)或偏心輪連桿機(jī)構(gòu)是作往復(fù)運(yùn)動篩體的最常用的振動傳遞機(jī)構(gòu)，如圖3-2動力由電動機(jī)輸入到皮帶輪上，隨著曲柄或偏心軸的轉(zhuǎn)動，曲柄或偏心套通過連桿的鉸接將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成篩體的往復(fù)振動。這時篩體的振動頻率就是曲柄軸或偏心軸的轉(zhuǎn)速，篩箱水平全振幅等于曲柄半徑或偏心距的2倍。 圖3-2比重分選篩原理圖 一般曲柄半徑(或偏心距)與連桿一長度和吊桿長度之比不超過1/10，這樣就可以認(rèn)為，利用均勻旋轉(zhuǎn)的曲柄(或偏心)，可使篩子上任何一點(diǎn)都按簡諧運(yùn)動規(guī)律沿自己的軌跡運(yùn)動來分析研究被篩物沿振動篩面的運(yùn)動規(guī)律。 這種偏心輪連桿傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，并且具有一定的超載能力，即喂入量超過額定值時，篩體的振動頻率和振幅均不受影響，缺點(diǎn)是慣性力不能得到完全平衡。 3.3.2曲柄軸設(shè)計 軸的轉(zhuǎn)速 式(3.16) 軸的輸入功率 式(3.17) 軸的輸入轉(zhuǎn)矩 式(3.18) 1.初步確定軸的最小直徑 先按經(jīng)驗(yàn)公式算出軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查簡明機(jī)械零件手冊表15-3選取，于是得 式(3.19) 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3-3所示裝配方案 圖3-3曲柄軸 3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）由于定位要求,應(yīng)在12，34段制一軸肩，故取1-2段直徑=16mm, 3-4段直徑，2-3段直徑為， 為達(dá)到從帶輪到凸輪軸的過渡中間加一軸肩4-5其直徑為， 軸5-6為軸承安裝處，取直徑， 因5-6段與11-12段為對稱的兩段故直徑，而取6-7，8-9，10-11段三段的直徑相等為 而為了滿足工作要求，設(shè)計曲柄時采取凸輪軸結(jié)構(gòu)，所以7-8，9-10段可以采用最小直徑，。 因凸輪軸是應(yīng)用于振動篩的動力裝置，所以其位置應(yīng)在篩體的下方，而其動力則由帶輪傳入，則4-12段長度取為。 （2）選擇滾動軸承 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于該軸沒有受軸向載荷的作用，考慮到軸承的性價比較高，選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，初步選取深溝球軸承6004具體參數(shù)如表3-3 表3-3深溝球軸承6004參數(shù) 6004 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉(zhuǎn)速 D B 脂潤滑 油潤滑 20 42 12 0.6 25 38 0.6 15000 19000 在凸輪軸兩邊的兩軸承也只受徑向力，且受載不大，并考慮到兩軸承間的距離不大，考慮到箱體上加工兩軸承孔的同軸度，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，初步選取深溝球軸承6006具體參數(shù)如表3-4 表3-4深溝球軸承6006參數(shù) 6006 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉(zhuǎn)速 D B 脂潤滑 油潤滑 35 62 14 1 41 57 1.0 9000 12000 ( 3 ) 階梯軸各段長度的確定 V帶輪3與軸配合的轂孔長為35mm為在外伸軸上裝旋轉(zhuǎn)零件的軸段長度由軸上旋轉(zhuǎn)零件的轂孔寬度及固定方式而定,因采用鍵連接故應(yīng)滿足鍵的強(qiáng)度要求，取=50mm。 而2-3段為使兩帶輪工作時不相互影響且能安裝一個軸承，而選擇的軸承寬度為12mm,故選取2-3段的長度為20mm.。 V帶輪2與軸配合的轂孔長為35mm，為使帶輪能夠穩(wěn)定工作，為保證輪緣與機(jī)架間無接觸，因采用鍵連接故應(yīng)滿足鍵的強(qiáng)度要求，故選取3-4段的長度為40mm。 4-5段為帶輪到箱體內(nèi)部的過渡段，由箱體的壁厚和外伸長度決定，故取4-5段的長度為40mm。 軸5-6段的長度由軸承和擋油環(huán)相加所得，故取。 曲軸7-8及9-10段由于工藝加工的限制，故選取其長度為75mm。為滿足比重分選篩的工作要求，應(yīng)使兩曲軸7-8與9-10保持一段距離，故取兩曲軸間的距離為220mm。則可由箱體尺寸及已定尺寸計算得到6-7段及10-11段的尺寸為100mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 （4）軸上零件的周向固定 V帶輪3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表3-5 表3-5平鍵參數(shù) 長度取35mm V帶輪3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，此處選軸的直徑尺寸公差為。 V帶輪2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表3-6 表3-6平鍵參數(shù) 長度取30mm V帶輪2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，此處選軸的直徑尺寸公差為。 （5）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。 3.3.3連桿設(shè)計 為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度，連桿材料采用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼45模鍛，表面噴丸強(qiáng)化處理，提高強(qiáng)度。 1.連桿質(zhì)量的換算 連桿是做復(fù)雜平面運(yùn)動的零件。為了方便計算，將整個連桿（包括有關(guān)附屬零件）的質(zhì)量用兩個換算質(zhì)量和來代換，并假設(shè)是集中作用在連桿小頭中心處，并只做往復(fù)運(yùn)動的質(zhì)量；是集中作用在連桿大頭中心處，并只沿著圓周做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的質(zhì)量，如圖3-4所示： 圖3-4 連桿質(zhì)量的換算簡圖 為了保證代換后的質(zhì)量系統(tǒng)與原來的質(zhì)量系統(tǒng)在力學(xué)上等效，必須滿足下列三個條件： （1）連桿總質(zhì)量不變，即。 式(3.20) （2）連桿重心的位置不變，即。 式(3.21) （3）連桿相對重心G的轉(zhuǎn)動慣量不變，即。 式(3.22) 其中，連桿長度，為連桿重心至小頭中心的距離。由條件可得下列換算公式： 式(3.23) 用平衡力系求合力的索多邊形法求出重心位置。將連桿分成若干簡單的幾何圖形，分別計算出各段連桿重量和它的重心位置，再按照索多邊形作圖法，求出整個連桿的重心位置以及折算到連桿大小頭中心的重量和 ，如圖3-5所示： 圖3-5 索多邊形法 2.往復(fù)直線運(yùn)動部分的質(zhì)量 連桿零件做往運(yùn)動的。它們的質(zhì)量可以看作是集中在桿端中心上，并以表示。質(zhì)量與換算到連桿小頭中心的質(zhì)量之和，稱為往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量，即。 3.不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量 曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量如圖3-6所示： 圖3-6曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量 曲拐在繞軸線旋轉(zhuǎn)時，曲柄銷和一部分曲柄臂的質(zhì)量將產(chǎn)生不平衡離心慣性力，稱為曲拐的不平衡質(zhì)量。為了便于計算，所有這些質(zhì)量都按離心力相等的條件，換算到回轉(zhuǎn)半徑為的連桿軸頸中心處，以表示，換算質(zhì)量為： 式(3.23) 式中：——曲拐換算質(zhì)量()； ——連桿軸頸的質(zhì)量()； ——個曲柄臂的質(zhì)量()； ——曲柄臂質(zhì)心位置與曲拐中心的距離，。 質(zhì)量與換算到大頭中心的連桿質(zhì)量之和稱為不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量，即 式(3.24) 由上述換算方法計算得： 往復(fù)直線運(yùn)動部分的質(zhì)量=0.583，不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量=0.467。 在曲軸設(shè)計中已經(jīng)確定曲柄連桿機(jī)構(gòu)中曲柄的長度為25mm,故根據(jù)使曲柄均勻旋轉(zhuǎn)的條件曲柄半徑(或偏心距)與連桿一長度和吊桿長度之比不超過1/10，所以取定連桿的長度為450mm。在此設(shè)計中主要是應(yīng)用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)篩面的往復(fù)運(yùn)動，因?yàn)檫\(yùn)動的頻率比較快，在連桿的聯(lián)接處應(yīng)加軸瓦以減少桿體的磨損。選用軸瓦的厚度為1mm。 3.4比重分選篩曲柄軸與電機(jī)軸間的V帶傳動設(shè)計 對于電機(jī)與比重分選篩曲柄軸之間的帶傳動設(shè)計，首先列出設(shè)計的基本條件： 凸輪軸輸入功率： 轉(zhuǎn)速：=600r/min 傳動比： 假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間t<10h 1.確定計算功率 查表得工作情況系數(shù) =1.1 由式(3.7)得 2.選擇V帶帶型 根據(jù)、查文獻(xiàn)[13],由表14.1－3確定帶型為A型 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由主動輪基準(zhǔn)直徑系中選取， 從動輪基準(zhǔn)直徑為 由式(3.8)有 取 驗(yàn)算帶的速度 由式(3.9)有 =<= 因此所選帶的速度合適 4.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度 根據(jù)初步確定中心距，計算帶的基準(zhǔn)長度 由式(3.10)得=824.94mm 由V帶的基準(zhǔn)長度系中選取基準(zhǔn)長度 計算實(shí)際中心距a 由式(3.11)得 5.驗(yàn)算主動輪上的包角 由式(3.12)得 主動輪包角合適 6.計算V帶的根數(shù)z 由,,=1.57查表得 ，，， 代入數(shù)值，經(jīng)由式(3.13)計算得 Z=3.08 取z=4 7.計算預(yù)緊力 查文獻(xiàn)[13]表14.1－14得:： 由式（3.14）得 8.計算作用在軸上的壓軸力 由式(3.15)代入數(shù)值計算得 =1022.1N 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(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下 表3-7曲柄軸與刮板轉(zhuǎn)子軸間的V帶輪參數(shù) 單位：mm 尺寸類型 小帶輪 大帶輪 75 118 基準(zhǔn)寬度 11.0 11.0 基準(zhǔn)線上槽深 2.75 2.75 基準(zhǔn)線下槽深 8.7 8.7 槽間距e 15±0.3 15±0.3 第一槽對稱面至端面距離f 輪緣厚d 12 12 帶輪寬B 50 40 外徑 80.