紅棗去核切片機(jī)設(shè)計(jì)（含三維圖SW及CAD圖紙）
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機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告書
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 院： 工程學(xué)院
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名： 陳小二
學(xué) 號(hào)： 20154024
課 題 名 稱： ######
指 導(dǎo) 教 師：
研究起止日期：2019 年 12月－2020年5月
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。
一、論文選題的目的和意義
中國(guó)是大棗的原產(chǎn)國(guó),全球98%以上的棗樹資源和大棗產(chǎn)品都在中國(guó)。據(jù)國(guó)家林業(yè)局統(tǒng)計(jì),我國(guó)現(xiàn)有棗樹栽培面積已達(dá)150萬hm2,大棗年產(chǎn)量約260萬噸以上,其中河北、山東、山西、河南、映西5省的產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的91%以上。大棗不但營(yíng)養(yǎng)豐富,而且在醫(yī)療保健方面也有一定的功效,是較好的補(bǔ)品。但由于鮮棗中約含有80%的水分,生理代謝旺盛,采摘后容易腐爛變質(zhì),而且新鮮的大棗皮脆,易被機(jī)械損傷,造成鮮棗具有不易保存、運(yùn)輸、貨架時(shí)間短等無法克服的缺點(diǎn)。因此,大棗的深加工顯的尤為重要。
干燥是大棗深加工中比較常用的方法,如果采用整棗干燥,不但加工時(shí)間長(zhǎng),易褐變、焦化,而且維生素C含量損失較大,破壞了大棗的營(yíng)養(yǎng)成分。因此,為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,可以采用將大棗進(jìn)行切片后干燥的方法。這種方法加工時(shí)間短,受溫度和氧化影響小,大棗的維C含量損失小,口感、色澤和品質(zhì)都有較大提高。因此,對(duì)于大棗深加工而言，去核、切片是大棗深加工中的一項(xiàng)重要工序。
目前,大棗的去核、切片主要采用的是人工去核、切制，或人工去核機(jī)器輔助切片。這種方法生產(chǎn)效率低,棗片厚薄不均,勞動(dòng)強(qiáng)度大,易對(duì)操作者造成傷害；由于衛(wèi)生條件差,使產(chǎn)品質(zhì)量處于較低水平,難以被海內(nèi)外市場(chǎng)接受。因此,開發(fā)大棗全自動(dòng)去核切片設(shè)備,提高大棗加工的自動(dòng)化程度,對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源消耗、降低生產(chǎn)成本等方面具有重要意義。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：
目前,國(guó)內(nèi)很多大棗深加工設(shè)備的研究單位已經(jīng)取得了一些實(shí)際成果。中國(guó)專利ZL01229251.6-23提出半自動(dòng)硬棗去核劃皮機(jī),但其需手工對(duì)大棗排隊(duì)、上料和去核,生產(chǎn)效率較低。中國(guó)專利200610107231.8提出去核機(jī),采用水平轉(zhuǎn)位上料,容易將棗擠扁、壓碎,且主要適用于加工半干棗。泊頭市博屹機(jī)械有限公司生產(chǎn)規(guī)格為GJDZQH的大棗去核機(jī),該去核機(jī)控制核心由PLC和人機(jī)界面組成,其中大棗定位由機(jī)械手完成。該設(shè)備定位好、去核率高,但產(chǎn)品造價(jià)高、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。中國(guó)專利200920033989.0提出了一種大棗自動(dòng)切片機(jī),采用鋸齒形動(dòng)刀機(jī)構(gòu)送料,定刀機(jī)構(gòu)切片。該動(dòng)刀送料機(jī)構(gòu)為鋸齒形刀具,易對(duì)棗肉造成損傷,切片造成的破碎率大。
國(guó)外 20世紀(jì)60 年代就著手研制水果去核機(jī)，至 20世紀(jì) 80年代初美國(guó)、意大利、荷蘭等國(guó)已相繼推出了核桃去核機(jī)、橄欖去核機(jī)等。去核工序基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已日趨完善、成熟。目前，正向著節(jié)能型和機(jī)電一體化方向發(fā)展，以電腦自控作業(yè)為主。
美國(guó)FMC公司80年代初向市場(chǎng)推出了一種自動(dòng)轉(zhuǎn)矩式粘核桃去核機(jī)。每分鐘可加工80個(gè)桃子,其生產(chǎn)率約80kg/h左右。如圖1所示。該機(jī)采用14個(gè)小杯對(duì)桃子進(jìn)行定位和輸送。每個(gè)杯子底部有一帶凸起的小轉(zhuǎn)軸所示。小軸在鏈條帶動(dòng)下始終旋轉(zhuǎn)著,只要杯內(nèi)桃子的凹部不在小凸起的上方,桃子外圓就會(huì)與凸起接觸并被其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)著,直到圖示正確位置為止。這時(shí),桃子保持直立狀態(tài),劈刀將果肉劈成兩半后,夾持桃子的兩個(gè)橡膠夾板相向轉(zhuǎn)動(dòng)150°,使果肉與桃核分離。該機(jī)可以整個(gè)加工季節(jié)連續(xù)工作而不必停機(jī)潤(rùn)滑,調(diào)節(jié)和清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性,因此比較適合于罐頭、果脯和果干加工廠使用.由于該機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本較高,而國(guó)內(nèi)罐頭、果脯等食品均屬微利產(chǎn)品,因此,在我國(guó)推廣起來存在一些難度。
圖1沖刺穿透去核理論簡(jiǎn)圖
1-沖針；2-棗核；3-紅
圖2破碎原理去核簡(jiǎn)圖 1-紅棗；2-主動(dòng)輥；3-從動(dòng)輥
意大利BERTUZZI公司推出了一種滾子去核機(jī),其原理如圖2所示。它適合于離核型桃、杏、李等核果的果肉與果核的分離。圖中滾子2心部材料為碳鋼,外面覆蓋一層彈性適中的橡膠層,輥?zhàn)?由數(shù)個(gè)齒狀圓盤組成。各盤間有一定間隔,在兩輥?zhàn)由戏接幸煌茐貉b置,當(dāng)它將物料推入兩輥?zhàn)又g時(shí),物料1在兩輥?zhàn)拥臄D壓下,果肉被擠入齒輥中的齒間間隔,而果核則使?jié)L子2的橡膠層變形而凹入橡膠層中。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度后,橡膠的彈性作用使果核脫離滾子2而進(jìn)入果核收集斗。在輥?zhàn)酉路接幸豢烧{(diào)的分離裝置使肉核有效分離,在齒輥下方還有一個(gè)類似梳子的裝置將嵌在滾子3齒盤間的果肉梳出,落入果肉收集斗。從而達(dá)到核肉分離的目的。它適用于帶肉果汁飲料、果漿、果醬、果汁飲料等品種的去核工序,具有生產(chǎn)效率高等特點(diǎn),有較高的推廣價(jià)值。
三、研究?jī)?nèi)容的方案設(shè)計(jì)及可行性分析
3.1 研究目標(biāo)及方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)與資料分析和對(duì)中國(guó)現(xiàn)有去核、切片設(shè)備存在問題研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮中國(guó)大棗本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及大棗加工工藝,提出了如圖3所示設(shè)計(jì)方案。
該設(shè)備主要由一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),兩對(duì)自動(dòng)上料排序機(jī)構(gòu)、定位夾緊機(jī)構(gòu)、去核機(jī)構(gòu)和切片機(jī)構(gòu)組成。上料排序機(jī)構(gòu)主要由料斗1、輥?zhàn)?、定向傳送鏈5和毛刷2組成。定位夾緊機(jī)構(gòu)由分別帶有輥?zhàn)?的定向傳送鏈5和夾緊傳送鏈6組成。去核機(jī)構(gòu)主要由曲柄輪22、沖頭13組成。其中沖頭13部分由插桿27、頂桿28和導(dǎo)向桿30組成。切片機(jī)構(gòu)主要由可調(diào)護(hù)板8、刀槽式送料輪9和刀片10組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由減速電機(jī)12、主帶輪20、錐齒輪19、槽輪機(jī)構(gòu)14、增速齒輪傳動(dòng)15、主動(dòng)軸21、從動(dòng)軸25構(gòu)成。如圖3減速電機(jī)12將動(dòng)力傳送給主皮帶輪20、錐齒輪19、槽輪機(jī)構(gòu)14、增速齒輪傳動(dòng)15等傳動(dòng)機(jī)構(gòu),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又將動(dòng)力分別傳遞給上料排序機(jī)構(gòu)、定位夾緊機(jī)構(gòu)、去核機(jī)構(gòu)和切片機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)14的間歇運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)上料、夾緊、切片三大機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇式運(yùn)動(dòng)。
1.料斗2.毛刷3.輥?zhàn)?.摩擦板5.定向傳送鏈6.夾緊傳送鏈7.鏈輪8.可調(diào)護(hù)板9.刀槽式送料輪10.刀片11.機(jī)架12.減速電機(jī)13.沖頭14.槽輪機(jī)構(gòu)15.增速齒輪傳動(dòng)16.傳動(dòng)鏈齒輪17.送料軸18.送料軸齒輪19.錐齒輪20.主帶傳動(dòng)21.主動(dòng)軸22.曲柄輪23.中間軸24.毛刷軸25.從動(dòng)軸26.帶傳動(dòng)
圖3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
其主要工作過程:大棗由料斗1上料,經(jīng)毛刷2成單排排列,位于兩輥?zhàn)?間；輥?zhàn)釉谀Σ涟?作用下,產(chǎn)生自轉(zhuǎn),并帶動(dòng)大棗一同旋轉(zhuǎn)使大棗軸線與輥?zhàn)虞S線一致,實(shí)現(xiàn)大棗自動(dòng)定向排序；重疊棗則被毛刷2掃回料斗1重新排序。然后大棗由定位夾緊機(jī)構(gòu)的輥?zhàn)?定位夾緊。在傳送鏈停歇間歇,去核機(jī)構(gòu)的插桿27由曲柄輪22帶動(dòng)沖核,再由固定于導(dǎo)向桿30上的頂桿28將棗核頂出,實(shí)現(xiàn)棗與核的分離并保證果肉盡可能完整。去核后棗在可調(diào)護(hù)板8和輥?zhàn)?夾持下輸送到刀槽式送料輪9完成快速橫向切片,并保證切片薄厚均勻,造碎率不大于5%。
3.2 可行性分析
本設(shè)計(jì)采用滾鏈?zhǔn)捷斔?完成大棗的定向和輸送,即大棗沿軸線水平放置,相互平行進(jìn)料；滾子上部的毛刷只能讓一排棗通過:滾子下部的摩擦板可實(shí)現(xiàn)滾子的自轉(zhuǎn)；棗去核時(shí)的定位、夾緊由兩排鏈4個(gè)滾子完成,為沖頭去核提供條件；輸送、去核、切片由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng),同步性好,去核機(jī)構(gòu)采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；去核的大棗移動(dòng)到傳送鏈末端后,通過可調(diào)護(hù)板引導(dǎo)大棗下移到一個(gè)刀槽式的送料輪,由刀片進(jìn)行切片,形成一個(gè)個(gè)同心環(huán)狀片，實(shí)現(xiàn)了定向、去核、切片的一體化。
四、研究方法及技術(shù)路線
4.1 研究方法
1）利用學(xué)校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料,了解紅棗的基本性質(zhì),受力分析、原理等,了解各種類型的去核機(jī)的特點(diǎn)。
2）關(guān)鍵問題可請(qǐng)求老師指導(dǎo)或通過同學(xué)討論。
3）利用AutoCAD, Soliwork等繪圖軟件繪制出紅棗去核切片機(jī)的零件圖,裝配圖和三維圖,反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、校核。
4.2 技術(shù)路線
1）針對(duì)大棗精深加工過程勞動(dòng)強(qiáng)度大、自動(dòng)化程度低、造碎率大等技術(shù)難題,設(shè)計(jì)雙排滾鏈?zhǔn)酱髼椚ズ饲衅稍O(shè)備方案,可一次性完成大棗自動(dòng)定向排序、夾緊、去核、切片等工序。
2）采用槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇上料、夾緊、切片。
3）采用定向傳送鏈、毛刷、摩擦板相互作用實(shí)現(xiàn)定向排序。
4）采用兩排平行放置的鏈實(shí)現(xiàn)定位夾緊。
5）采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)去核。
6）采用刀具固定,刀槽式送料輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)切片。
五、預(yù)期進(jìn)展
第一階段（2019年12月5日-2020年1月30日）材料的搜集整理、查閱相關(guān)資料、方案確定
本階段需要完成與課題相關(guān)的調(diào)研工作，并對(duì)相關(guān)的文章進(jìn)行搜集、整理，選出與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料備用，并且找出自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)外的不同之處，說明其優(yōu)點(diǎn)所在，擬定設(shè)計(jì)草圖，選出最佳方案。
第二階段（2020年2月1日-2020年4月31日）方案設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖繪制
第三階段 (2020年5月1日-2020年5月30) 完成裝配圖及零部件圖繪制、撰寫設(shè)計(jì)說明書、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
本階段主要完成與方案相符合的文章的撰寫，包括目錄、摘要、前言、設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容、參考文獻(xiàn)、附件（任務(wù)書、開題報(bào)告、中期檢查表）等，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及總結(jié)。
六、預(yù)期結(jié)論
(1)本設(shè)計(jì)方案成功實(shí)現(xiàn)了去核、切片動(dòng)作的集成,自動(dòng)化程度高。其自動(dòng)排序、去核、切片性能良好,切片厚度均勻。
(2)本設(shè)計(jì)僅適用于長(zhǎng)圓形棗。加工前,最好將大棗按大小提前分級(jí),再根據(jù)棗大小調(diào)節(jié)托板與護(hù)板位置,確保去核、切片效果。
(3)本方案預(yù)計(jì)生產(chǎn)率可達(dá)200kg/h,與現(xiàn)有先去核再切片設(shè)備相比優(yōu)勢(shì)明顯。
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