分 級 擠 壓 式 核 桃 破 殼 機 的 設(shè) 計 摘要 我國從20世紀(jì)80年代開始著手破殼機的研究和開發(fā) 但由于存在一些技術(shù)難點 至今此類 機器沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用 實現(xiàn)核桃加工的機械化生產(chǎn) 有利于提高核桃加工的效率 提高取仁 質(zhì)量 本次設(shè)計的重點是對核桃進行分級以及核桃的破殼 所以所設(shè)計的機器名為分級擠壓式核桃破殼機 的設(shè)計 本次設(shè)計所做的主要工作是介紹國內(nèi)現(xiàn)存的核桃分級 破殼 殼仁分離技術(shù) 進行分級 破殼部 分的設(shè)計 形成整體的機型 最后對所設(shè)計的機子進行電機的選擇 帶輪的選擇 以及帶的選擇 并進行 軸的計算及選擇 設(shè)計的目的是大大提高核桃破殼的效率 并且保持核桃仁的完整度較高 關(guān)鍵詞 分級 破殼 效率 完整度 中圖分類號 文獻標(biāo)識碼 A 0 引言 核桃為胡桃科 胡桃屬植物 喬木 高達 20 25 米 樹干較別的種類矮 樹冠廣闊 樹皮幼時 灰綠色 老時則灰白色而縱向淺裂 小枝無毛 具光澤 被盾狀著生的腺體 灰綠色 后來帶褐 色 核桃皮毒性較大 可入藥 治療皮膚膿癤等 核桃果仁具有很高的營養(yǎng)價值 含有豐富的 蛋白質(zhì) 氨基酸及礦物原素 并具有潤肺強腎 降低血脂 預(yù)防冠心病之功效 長期食用具有益 壽養(yǎng)顏 抗衰老等作用 核桃果仁具有很高的藥用價值 核桃仁有 補氣養(yǎng)血 潤燥化痰 益命門 處三焦 溫肺 潤腸 治虛寒喘咳 腰腳重疼 心腹疝痛 血痢 腸風(fēng) 等功效 長期食用益壽養(yǎng)顏 抗衰老 孕 婦食用對胎兒智力發(fā)育有神奇功效 核桃果仁具有很高的食用價值 用東北山核 桃加工而成的高級食用植物油 油色清味香 品 位高檔 含有脂肪酸 油酸 亞油酸等不飽和脂 肪酸占 88 96 之間 高于油茶油 也高于食用橄 欖油 常食山核桃仁 油產(chǎn)品 具有健脾開胃 潤沛強腎 滋補康復(fù) 預(yù)防冠心病和降低血脂的 功效 是一種健康味美 營養(yǎng)豐富的天然綠色營 養(yǎng)食品 種仁多破碎成不規(guī)則的塊狀 完整者類球形 由二瓣種仁合成 皺縮多溝 凹凸不平 外被棕 收稿日期 2016 05 28 作者簡介 趙成偉 男 本科生 研究方向 核 桃破殼機的設(shè)計研究 Email 1005045344 褐色薄膜狀的種皮包圍 剝?nèi)シN皮顯黃白色 質(zhì) 脆 子葉富油質(zhì) 氣微弱 子葉味淡 油樣 種 皮味澀 以色黃 個大 飽滿 油多者為佳 近年來 隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展 人民生活水 平的不斷提高 核桃的價值與功能進一步被世人 所 認識 在國內(nèi)外的市場上 人們對核桃及其加工 品的需求量不斷增加 這就為核桃的發(fā)展提供了 廣闊的市場 同時也對核桃的安全生產(chǎn)和加工質(zhì) 量提出了更高的要求 但由于核桃品種繁雜 尺 寸各異 形狀不規(guī)則 核仁與核殼間隙小 這個 間隙小于殼完全破裂時的變形量 這大大增加了 核桃的破殼取仁難度 破殼后還有很多的工作要 完成 怎樣實現(xiàn)殼仁分離是面臨的又一大難題 這是核桃破殼技術(shù)方面存在的主要問題 性能良 好的破殼機有以下三個特點 1 破殼效率高 2 破殼后核仁的清潔度高 3 破殼機自動化程度高 1 核桃破殼機設(shè)計方案的制定 核桃破殼機設(shè)計方案的制定是一個相當(dāng)復(fù)雜 的過程 要想設(shè)計出一款好的機器 就要在經(jīng)濟 性 和實用性上下功夫 要綜合考慮諸多方面的因素 包括產(chǎn)品實用性 經(jīng)濟性 安全性 實用性就要 要求所設(shè)計的產(chǎn)品便于操作 經(jīng)濟性則要求產(chǎn)品 效率高 同時自動化程度高 節(jié)省勞動力 降低 勞 動成本 安全性要考慮所設(shè)計的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工 過程中安全系數(shù)要高 充分考慮工人的人身安全 基于以上所要考慮的各個方面 我們要通過所學(xué) 的專業(yè)知識對所設(shè)計的產(chǎn)品進行全面的分析 使 得產(chǎn)品在后期的工作中沒有后顧之憂 通過對國內(nèi)外核桃破殼機的分析 以及查閱 大量文獻資料 此次我設(shè)計的是分級擠壓式核桃 破殼機 整個裝配圖由進料口 機架 分級部分 擠壓部分 傳動部分 電動機等組成 核桃由入 料口進入分級部分然后經(jīng)過擠壓部分破殼最后進 行收集 1 1 核桃破殼機的總體結(jié)構(gòu) 分級擠壓式核桃破殼機的總體結(jié)構(gòu)包括 進 料口 分級篩網(wǎng) 篩軸 擠壓板 輥子 機架 電動機 大皮帶輪 小皮帶輪等組成 1 2 工作原理 工作原理 核桃經(jīng)由進料口進入破殼機 先 進入分級篩網(wǎng)進行分級 經(jīng)過分級處理后 核桃 按照其大小的不同被分為若干等級 被分級好的 核桃掉落至核桃擠壓裝置中 可以根據(jù)核桃的大 小來制定核桃破殼擠壓的具體距離 在發(fā)動電動 機以后 輥子轉(zhuǎn)動 核桃在該擠壓區(qū)受到連續(xù)四 點擠壓 最后破殼成功 下圖1 1為本次設(shè)計機器 總體裝配圖 圖1 分級擠壓式核桃破殼機 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計 2 1 核桃破殼機分級篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 對比我們前面提到的各種分級裝置 柵式滾 筒分級裝置結(jié)構(gòu)比較簡單 耗能少 并且分級精 度也比較理想 分級均勻度高 所以我們選用此 裝置作為本機的分級裝置 如圖2 1所示 圖2 柵式滾筒分級裝置 為了防止核桃在兩條柵條之間移動混亂 在 此對柵條滾筒進行改進 我在柵條的垂直方向上 加上一圈一圈的鋼圈 如圖2 2所示 滾筒的轉(zhuǎn)動 帶動核桃不停地上升和下落 并在重力和離心力 的驅(qū)動下向前移動 直至從滾筒中脫出 因為核 桃是不規(guī)則的近似圓形 并且單靠重力與離心力 的作用很難使核桃向前移動 柵條的錐度也并不 是很大 所以我在滾筒內(nèi)設(shè)計加上一個像彈簧一 樣的螺旋裝置 螺旋的厚度為5厘米 使?jié)L筒和 螺旋裝置一塊旋轉(zhuǎn) 這樣核桃就會隨著螺旋方向 在滾筒內(nèi)向前移動 圖 3 分級篩選裝置 2 2 核桃破殼機破殼結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)我們前面提供的幾種破殼方式 綜合分 析利弊 我們在這里選擇變形恒定破殼裝置 該 破殼裝置是由一對螺紋方向相反的滾柱組成 在 滾柱上切制有螺距恒定的梯形柵紋 柵紋滾柱在 結(jié)構(gòu)上保證了核桃的實際變形能隨果徑的增大而 增大 如圖 2 3 所示 當(dāng)核桃夾在一對左 右 螺紋之間時 形成了四點加壓 兩個滾柱發(fā)生 相對轉(zhuǎn)動 核桃在壓力的作用下 進行破殼 圖 4 對輥窩眼式破殼裝置 但是此裝置也有一些不足之處 最大的弊端 就是兩個滾柱之間的距離是不可調(diào)整的 雖然說 兩個滾柱之間的距離根據(jù)滾柱上螺紋的直徑大小 的改變是能夠改變的 但是因為滾柱整體的直徑 不會很大 所以這個距離的改變是非常有限的 并且由于是兩個滾柱 四點加壓只有一個地方 會影響破殼的效果 最后由于滾柱的表面比較光 滑 可能在擠壓時發(fā)生打滑 3 各部分零件的選擇與校核計算 我在此基礎(chǔ)上對此進行了改進 如圖2 4所示 讓 其中的一個滾柱固定 不再轉(zhuǎn)動 并且去掉螺紋 在上面加一個鋸齒形的板子 形成擠壓板 另一 個滾柱設(shè)計成一個輥子 不再用螺旋結(jié)構(gòu) 在擠 壓部分設(shè)計成鋸齒形 輥子與擠壓板的距離可以 通過手輪調(diào)節(jié) 在輥子的鋸齒形部分加上一條筋 這樣設(shè)計最大的好處就是可以根據(jù)核桃的大 小自由的調(diào)節(jié)擠壓板與輥子之間的距離 以適應(yīng) 實際情況 并且由于擠壓板上面是一個鋸齒形的 板子 在破殼的過程中可以持續(xù)的四點加壓 由 于有筋的緣故 所以會減小打滑的情況 提高破 殼的效率 圖5 分級擠 3 1 帶輪的選擇 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查表知道主動輪的最小 基準(zhǔn)直徑為 根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列與實際情況 計算從動輪 大皮帶輪 的基準(zhǔn)直徑 取傳 動比為 1 3 根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列 取 驗算帶的速度 速度在 5 25m s 內(nèi) 合適 3 2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 本設(shè)計中有四處要求使用鍵聯(lián)接 一處為電 機軸處與小皮帶輪的連接鍵 此處為鍵 1 此處軸 的直徑 d1 19mm 一處是在篩軸與大皮帶輪的連 接處 此處為鍵 2 此處軸的直徑 d2 22mm 一 處是輥子與小皮帶輪的連接處 此處的鍵為鍵 3 此處軸的直徑 d3 21mm 最后一處為調(diào)整絲杠與 手輪的連接處 此處的鍵為鍵 4 此處軸的直徑 d4 18mm 一般 8 級以上的精度要有定心精度的 要求 所以選擇用平鍵聯(lián)接 此處用圓頭普通平 鍵 A 型 根據(jù)以上的數(shù)據(jù) 從機械設(shè)計手冊中 53 頁查 得鍵 1 的截面尺寸 并且根據(jù)課本 106 頁表 6 1 的 尺寸的基本規(guī)定 把鍵的尺寸確定為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 參考小皮帶輪的輪轂的寬 度和鍵的長度系列 可以確定取此鍵的長度 L 80mm 查得鍵 2 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 根據(jù)大皮帶輪的輪轂寬度 取此鍵的長度 L 40mm 查得鍵 3 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 由輪轂的寬度并參考 鍵的長度系列 取該鍵的鍵長 L 40mm 查得鍵 4 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 由 手輪的輪轂寬度結(jié)合長度系列取此鍵的鍵長為 16mm 參考文獻 1 高警 核桃破殼機理研究及破殼機的設(shè) 計 J 陜西科技大學(xué) 2015 2 4 2 劉德華 核桃分級破殼機的設(shè)計與試驗 研究 J 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 2 5 3 何義川 氣動擊打式核桃破殼機的設(shè)計及 試驗研究 J 農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010 10 13 4 劉明政 核桃剪切擠壓柔性破殼取仁的 機理分析與實驗研究 J 青島理工大學(xué) 2015 12 15 5 李勇 張宏 郝中誠 溫薄殼核桃破殼取 仁試驗研究 J 農(nóng)機化研究 2014 7 174 177 6 張宏 馬巖 蘭海鵬等 溫 185 核桃破 殼取仁工藝試驗研究 J 安徽農(nóng)業(yè)學(xué) 2014 21 7187 7190 7 韓本勇 陳朝銀 楊 薇 核桃破殼取 仁機械的研發(fā)動態(tài) J 昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與 技術(shù)學(xué)院 2011 02 1000 1003 8 崔寬波 李忠新 楊莉玲 等 核桃加工 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析 J 糧油加工 J QL 2004 8 56 60 9 孫樹杰 王兆華 宋康 等 核桃營養(yǎng)價 值及功能活性研究進展 J 中國食物與營養(yǎng) 2013 19 5 72 74 10 馮春艷 榮瑞芬 劉雪崢 核桃仁及內(nèi) 種皮營養(yǎng)與功能成分分析研究進展 J 食品工業(yè)科 技 2011 2 408 417 11 李忠新 核桃加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與展望 J 農(nóng)產(chǎn)品加工 2014 8 32 33 12 吳子岳 綿核桃剝殼取仁機械的研究 J 農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報 1995 11 4 164 169 13 吳子岳 核桃剝殼的力學(xué)分析 J 南京農(nóng) 業(yè)大學(xué)學(xué)報 1995 18 3 116 123 14 郭貴生 呂新民 郭康權(quán) 等 油菜籽 脫殼機脫殼性能試驗研究 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2005 36 1 148 154