分級擠壓式核桃破殼機的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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[7]?李興國等.食品機械學[M],上冊.成都:川教育出版社,1996.? [8]?王高平.一種新型核桃加工設備的研究[J].南方農機,?2002,(02)?:113-115.? [9]?喬園園,史建新,董遠德.影響核桃殼仁脫離的主要因素[J].農機化研究,2008,4:43-45.? 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 分級擠壓式核桃破殼機的設計 趙成偉 蘭海鵬 （塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300） 摘要：我國從20世紀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難點，至今此類機器沒有得到大范圍的推廣和應用。實現核桃加工的機械化生產，有利于提高核桃加工的效率，提高取仁質量。本次設計的重點是對核桃進行分級以及核桃的破殼，所以所設計的機器名為分級擠壓式核桃破殼機的設計。本次設計所做的主要工作是介紹國內現存的核桃分級、破殼、殼仁分離技術，進行分級、破殼部分的設計，形成整體的機型。最后對所設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。 關鍵詞：分級；破殼，效率；完整度 中圖分類號: 文獻標識碼：A 收稿日期：2016-05-28 作者簡介：趙成偉，男，本科生，研究方向：核桃破殼機的設計研究，Email：1005045344@qq.com。 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、氨基酸及礦物原素，并具有潤肺強腎、降低血脂，預防冠心病之功效，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”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、油產品，具有健脾開胃、潤沛強腎、滋補康復、預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。外被棕褐色薄膜狀的種皮包圍，剝去種皮顯黃白色。質脆，子葉富油質。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和加工質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，怎樣實現殼仁分離是面臨的又一大難題。這是核桃破殼技術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核桃破殼機設計方案的制定 核桃破殼機設計方案的制定是一個相當復雜的過程，要想設計出一款好的機器，就要在經濟性 和實用性上下功夫。要綜合考慮諸多方面的因素，包括產品實用性、經濟性，安全性，實用性就要 要求所設計的產品便于操作，經濟性則要求產品效率高，同時自動化程度高，節(jié)省勞動力，降低勞 動成本。安全性要考慮所設計的產品在生產加工過程中安全系數要高，充分考慮工人的人身安全。 基于以上所要考慮的各個方面，我們要通過所學的專業(yè)知識對所設計的產品進行全面的分析，使得產品在后期的工作中沒有后顧之憂。 通過對國內外核桃破殼機的分析，以及查閱大量文獻資料，此次我設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過擠壓部分破殼最后進行收集。 1.1 核桃破殼機的總體結構 分級擠壓式核桃破殼機的總體結構包括：進料口，分級篩網，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：核桃經由進料口進入破殼機，先進入分級篩網進行分級，經過分級處理后，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為本次設計機器總體裝配圖： 圖1 分級擠壓式核桃破殼機 2關鍵部件的設計 2.1 核桃破殼機分級篩網結構設計 對比我們前面提到的各種分級裝置，柵式滾筒分級裝置結構比較簡單，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，滾筒的轉動帶動核桃不停地上升和下落， 并在重力和離心力的驅動下向前移動， 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），所以我在滾筒內設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，這樣核桃就會隨著螺旋方向在滾筒內向前移動。 圖3 分級篩選裝置 2.2 核桃破殼機破殼結構設計 根據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，柵紋滾柱在結構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整的，雖然說兩個滾柱之間的距離根據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。另一個滾柱設計成一個輥子，不再用螺旋結構，在擠壓部分設計成鋸齒形，輥子與擠壓板的距離可以通過手輪調節(jié)，在輥子的鋸齒形部分加上一條筋。 這樣設計最大的好處就是可以根據核桃的大小自由的調節(jié)擠壓板與輥子之間的距離，以適應實際情況，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 確定帶輪基準直徑：查表知道主動輪的最小基準直徑為： 根據帶輪的基準直徑系列與實際情況： 計算從動輪（大皮帶輪）的基準直徑，取傳動比為1:3： 根據基準直徑系列，取： ， 驗算帶的速度： 速度在?5-25m/s內，合適。 3.2 選擇鍵聯接的類型和尺寸 本設計中有四處要求使用鍵聯接，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，所以選擇用平鍵聯接，此處用圓頭普通平鍵（A）型。 根據以上的數據，從機械設計手冊中53頁查得鍵1的截面尺寸，并且根據課本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計［J］陜西科技大學，2015,：2-4. [2] 劉德華. 核桃分級破殼機的設計與試驗研究［J］山西農業(yè)大學，2015：2-5. [3] 何義川. 氣動擊打式核桃破殼機的設計及試驗研究［J］農業(yè)大學，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，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］安徽農業(yè)學，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］昆明理工大學生命科學與技術學院，2011,02:1000-1003. [8] 崔寬波，李忠新，楊莉玲，等,核桃加工產業(yè)現狀分析[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.核桃加工產業(yè)的現狀與展望[J]農產品加工，2014，（8）：32-33. [12] 吳子岳,綿核桃剝殼取仁機械的研究[J].農業(yè)工程學報，1995，11（4）：164-169. [13] 吳子岳,核桃剝殼的力學分析[J]南京農業(yè)大學學報，1995，18（3）：116-123. 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(1)剝殼率低。不少剝殼機漏剝或剝殼不完全，果仁去凈率不高，有些剝殼機剝殼率只有50%。這是堅果剝殼機推廣使用的最大障礙。?? (2)損失率高。由于參數選擇不合理，造成剝殼不完全現象嚴重，碎仁夾帶在碎殼中難以回收而被棄除。有些機具果仁損失率高達20%。?? (3)果仁完整性差。有些機具的設計，為了減少漏剝或剝殼不完全現象，一味追求剝殼率的提高，導致高的破碎率，從而降低了產品的商品價值。?? (4)通用性差。一般剝殼機僅能用于某一品種堅果的剝殼作業(yè)，對于不同品種的堅果，不能通過更換主要零部件來實現一機多用。?? (5)機具性能不穩(wěn)定，適應性差。為某類堅果專門開發(fā)的專用機型，在該堅果品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現變化時，剝殼機具剝殼性能就變差。?? (6)作業(yè)成本偏高。我國堅果剝殼機具尚未形成規(guī)模和系列，多數是單機制造，制造的工藝水平低、成本高、也因為通用性差，不能一機多用，使得生產企業(yè)設備配置的成本高，致使加工堅果的作業(yè)成本增加。 2.2 技術現狀 1、 現有的核桃分級裝置主要有：錐輥式分級裝置、圓孔篩分級裝置和柵式滾筒分級裝置三種。 （1）錐輥式分級裝置? 錐輥式分級裝置，采用一對相對轉動的錐形輥，如圖3-19，核桃在兩錐形輥的帶動下不停地上升和下落，同時，核桃在重力和上端核桃對其側向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動，直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時，核桃通過間隙落下。? 該裝置分級效果不好，原因①核挑大最喂入時，上層的核挑無法及時地與下層的核桃進行交換，造成前一級的核挑在后一級甚至后兒級才被分離出去，出現分級混雜現象。②由于有相當一部分伎桃是橢球形的，這些核桃在下滑時，會因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級誤差。 （2）圓孔篩分級裝置??? 圖3-20是圓孔篩分級原理圖，該圓孔篩與水平線的夾角為a?。篩孔由右往左逐漸變大，核桃在重力和離心力的共同作下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下。? 該裝置的一個缺點是，在分級的過程中，有時會出現孩桃堵塞篩孔的現象,?尤其是在核桃大量喂人時。 （3）柵式滾筒分級裝置? 圖3-21是柵式分級裝置簡圖。該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的，滾簡的轉動帶動核桃不停地上升、下落，并在重力和離心力的驅動下向前移動，直至從滾簡中脫出。該裝置結構簡單,?能耗低、分級均勻度高。 2、?新型核桃分級裝置設計 現有的核桃分級裝置都需要動力源，而且在整體組裝上都很復雜。為避免這些不必要的能源浪費和繁瑣的組裝，現設計出一種靠核桃自身重力分級的裝置。原理是將核桃分為兩個級別，大于近似球體直徑平均值為31.5838mm的，直接在50mm的上管道內通過，小于這個平均值的，核桃在上管道滾落過程中，靠自身的重力掉入下管道，這樣就可以完成分級。 2.3 ?核桃破殼機械的研究重點? 現階段，隨著工農業(yè)的發(fā)展，核桃產業(yè)逐年遞增，相應的破殼機械種類也有很多，特別是國外的技術已經很先進，在破殼流程中幾乎不用人工的參與，但國內的破殼機械還存在一系列的問題，為了使破殼機械在生產中發(fā)揮高效率作用，需要對各個破殼機械裝置進行比較，進行完善其功能?，F階段我國核桃破殼機械的研究重點是： ? (1)提高機械的兼容性和適應性。當前，相當多的核桃破殼機械設計有局限?性，它們只能應用在具有特定的地區(qū)生長環(huán)境的某類核桃中，其兼容性和適應性較差。提高機械的通用性和適應性，通過變換核桃破殼機械的主要部件達到同時具備對其他帶殼堅果進行脫殼加工的功能已成為核桃破殼機械發(fā)展的一個趨勢和新的挑戰(zhàn)，如何研制出滿足兼容性和適應性的要求的工作部件，改進技術工藝，提高生產效率，給核桃破殼機械作業(yè)的發(fā)展提出了新的難題。? (2)提高機械脫殼率，降低破損率。核桃機械破殼存在的破碎率高、整仁率?低的問題是一直制約核桃實現機械化生產加工的重要問題，對我國核桃產業(yè)的發(fā)展造成了一定影響。處理好這一關鍵技術將關系到核桃破殼機械在未來的發(fā)展和應用。一方面，提高核桃破殼機械的核心技術，改進工作部件，改革傳統結構，研發(fā)新的脫殼機理，優(yōu)化結構設計；另一方面，進一步改進和完善整體配置，提高脫殼率，降低核桃仁破損率。? (3)提高機械自動化，加強自動控制。目前，多數機械仍脫離不了人工喂料?和人工定位，一定程度上降低了生產作業(yè)速度和質量，增加了生產成本。為此，?需要研發(fā)以一種新的人工智能系統，通過機電一體化的手段使脫皮殼機械設備自動喂料、自動定位。并且保證喂料的均勻和定位的有效性，實現自動化操作，進一步提高作業(yè)的速度和質量，提高科學性和精確度，滿足脫殼機械的發(fā)展要求，不斷拓寬國內外市場，改變現有的生產結構。? (4)提高技術、改進工藝、增加新材料。在這個科技飛速發(fā)展的時代，伴隨?著電子技術、數控技術的發(fā)展，核桃剝殼機機械結構復雜、材料笨重、工藝落后等問題將被淘汰，隨之而來的是簡單的操作流程、較小的阻力、較長的使用壽命、較少的勞動力、輕便的材料等等，類似的高新技術將會被應用到實際的生產中，這也是核桃脫殼機械在未來發(fā)展中應重點研發(fā)的主要課題。 2.3.1 設計要求 目前核桃破殼機械裝置存在較大的地域差異性，在不同的地方產不同種類的核桃，即大小不一，這樣就造成了核桃破殼機械的局限性。現設計的新型核桃破殼機械要能改善地域的差異性，能破多種品種的核桃；分級裝置的改進，能使生產效率提高和降低碎仁率；調節(jié)裝置的改進，可以針對不同品種的核桃。 2.4 核桃的有關信息? 核桃是世界著名四大干果之一(還有扁桃、腰果、榛子)，它是胡桃屬落葉喬木，在中國栽培有2000年以上的歷史。據市場預測，核桃富含脂肪(70%以上) 及蛋白質(20%)，是高熱能營養(yǎng)食物，又是無膽固醇的綠色保健食品，有著廣闊的國內外市場，歷來被稱為“木本油料”、“鐵桿莊稼”，是中國開發(fā)山區(qū)林業(yè)生產的重要經濟樹種。目前，全國25個省、市自治區(qū)都有核桃分布，面積有1000多萬畝，2億多株，以云南、山西、陜西、河北、甘肅、河南、四川、北京、山東、產量最多，約占全國總產量的85%以上，并且是我國傳統出口物資之一。? 我國的核桃栽培面積約130萬hm2以上，主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上，核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界4大干果，核桃作為保健食品早已被國內外所認識。我國核桃總產量約31萬噸，全國人均占有0.?24kg。這與國際上一些國家相比相差甚遠，如美國人均占有核桃1.?5kg，是我國的6倍。針對核桃加工存在的問題和市場的需求，確定核桃加工工藝，除脫青皮、分級、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外，還可進一步深加工。在加工中，存在的問題是核桃脫殼比較困難，主要由人工完成。人工剝殼難以滿足生產發(fā)展的要求，故研制高效剝殼機已成當務之急。? 核桃也是我國干果類商品出口之一，加工和出口的季節(jié)性比較強。核桃取仁在我國歷來靠手工，一人一天平均僅能砸30斤核桃，取仁約12斤，以天津口岸年出口核桃仁5000噸計，僅取仁一項需占用勞力80多萬個勞動日，而且，加工和出口的時間正值三秋和農田基本建設大忙季節(jié)，任務重，時間緊，形成與農業(yè)爭勞力的局面，?所以，實現核桃取仁機械化，對解放勞動力，支援農業(yè)生產有重要意義。核桃出口國家較多，進口國家比較集中，國際市場斗爭十分激烈，實現核桃加工機械化，有利于我們搶時間，爭速度?支援外貿。從經濟上說，國際市場核桃仁各質量等級的差價甚大。機械取仁有希望提高取仁質量，增加外匯，同時大規(guī)模集中加工，便于綜合利用。核桃仁中約占5%的碎末可以集中榨油，大量的核桃殼是做活性炭的好原料。手工分散加工，這些碎末都浪費了。研制核桃取仁機的具體任務是尋找適當的、特別是保證取仁質量的破殼工藝方法，研究實現這一工藝方法所要求的機器。 三、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 3.1 課題任務要求 本裝置主要是為了將核桃破殼這道工序從手工破殼解放出來，其中最突出的特點就是效率要高，單位時間內的破殼量要大，而且還要適當的照顧整仁率，不能夠有太多的碎仁。 3.2 課題設計預期目標的可行性分析 本裝置主要是通過機械加工的手段對核桃進行破殼，通過對國內國外的一些破殼機械的研究，在與本裝置進行對比，在機械的原理上是行的通的。再根據一些力學性能指標，本裝置是完全符合的。綜上所述，該設計是可行的。 四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 4.1 本課題需要研究的重點問題 需要對核桃進行分級，分類，然后分別進行破殼，提高整仁率。破殼的效率要高，單位時間內的破殼數量要明顯高于人工。 4.2 本課題需要研究的難點問題解決的思路 通過對核桃大小的研究，設計合理大小篩孔的篩子，通過振動作用，將核桃分級。分級后不同大小的核桃先后通過擠壓輥進行擠壓，擠壓的縫隙通過調整動擠壓輥來調整，以便不同的核桃通過，提高整仁率。 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課題所必須做的工作有利用學校圖書館及互聯網查閱大量資料，了解核桃的基本性質，破殼機的結構、原理等，了解各種類型的破殼機的特點。關鍵問題可請求老師指導或通過同學討論，選擇適合的破殼機類型，對擬定的破殼機進行設計，計算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出破殼機的零件圖，裝配圖，反復對設計內容進行檢驗、校核。 六 工作方案及進度計劃 工作方案：設計總體含括→分級裝置設計→破殼部分裝置設計→動力裝置設計→機箱及外圍設備設計→機體有機組合。 進度計劃： 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解核桃破殼機的國內外現狀。 第2周—第5周 設計核桃破殼機的總體方案。 第6周—第9周 對核桃破殼機的結構進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 七 參考文獻? ? [1]?曹成茂,朱德泉,江家伍,李兵,江慶.手剝山核桃破殼機的設計與研究[J].安徽農業(yè)大學,2011,1003-188X(?2011)?11-0114-04.? [2] 王利華.核桃的營養(yǎng)保健功能及加工利用[J].中國食物與營養(yǎng),2007,8:29-30.? [3]?張玲，楊戰(zhàn)勝，蘇澎.蔬菜紙形食品滾筒干燥成形及料漿調配[J].洛陽工學院學報,1999,20（2)1-5.? [4]?陸振羲等.食品機械原理與設計[J].北京:中國輕工業(yè)出版社,1995.5:14-18.? [6]?吳子岳.核桃不同破殼方式的破殼取仁效果[J].南京農業(yè)大學學報1996,19(2):96-10.? [7]?李興國等.食品機械學[M],上冊.成都:川教育出版社,1996.? [8]?王高平.一種新型核桃加工設備的研究[J].南方農機,?2002,(02)?:113-115.? [9]?喬園園,史建新,董遠德.影響核桃殼仁脫離的主要因素[J].農機化研究,2008,4:43-45.? [10]?呂朋翔,核桃破殼力實驗及核桃剝殼機主要部件虛擬樣機設計.2011,5:27.? [11]?梁勤安,楊軍.核桃初加工工藝及關鍵設備[J],農機化研究,2003-1:154-164.? [12]?濮良貴，紀名剛.機械設計[J].第8版.北京：高等教育出版社,2006-5:387-388.? [13]?吳宗澤，羅圣國．機械課程設計簡明手冊[M].北京：高等教育出版社，2006-5．? [14]?辛動軍,史建新.國內外核桃破殼取仁機械的現狀及問題的探討[J].農業(yè)大學學報2001,24(6):29-31. 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 開題報告答辯分級擠壓式核桃破殼機的設計分級擠壓式核桃破殼機的設計n班班 級：農機機16-4n學學 生：生：趙成成偉n學學 號號：8031212425n指指導教教師：蘭海海鵬 匯報內容匯報內容u 選題背景u 研究目的與意義u 國內外研究現狀u 研究目標u 研究主要內容u 難點問題u 創(chuàng)新點 1 1 選題背景選題背景核核桃桃在在新新疆疆地地區(qū)區(qū)有有很很大大的的產產量量，如如果果只只是是單單一一的的賣賣核核桃桃，價價格格很很低低，利利潤潤也也不不高高，所所以以需需要要進進行行核核桃桃的的深深加加工工，提提高高利利潤潤率率。進進行行核核桃桃的的深深加加工工就就需需要要對對核核桃桃進進行行破破殼殼，而而在在新新疆疆地地區(qū)區(qū)，很很大大一一部部分分是是用用人人工工破破殼殼，破破殼殼效效果果差差，工工作作效效率率很很低低，大大約約只只有有每每小小時時1515公公斤斤，在在新新疆疆機機械械破破殼殼的的比比率只有百分之二。率只有百分之二。所以在此基礎上核桃破殼機應用而生。所以在此基礎上核桃破殼機應用而生。當前一些核桃破殼機的適應性較差，當前一些核桃破殼機的適應性較差，不能很好的對新疆核桃進行破殼，破殼效率和質量都較差。不能很好的對新疆核桃進行破殼，破殼效率和質量都較差。2 2 研究目的與意義研究目的與意義本項研究的目的是在保證一定整仁率的情況下提高核桃破殼的效率本項研究的目的是在保證一定整仁率的情況下提高核桃破殼的效率本課題設計先用篩子對大小不同的核桃進行分級，凹型對輥的對本課題設計先用篩子對大小不同的核桃進行分級，凹型對輥的對轉對核桃進行擠壓式的破殼，因為設計方面的原因，所以轉對核桃進行擠壓式的破殼，因為設計方面的原因，所以能夠大能夠大大提高破殼的效率，使核桃破殼從人工破殼方面解放出來，大大大提高破殼的效率，使核桃破殼從人工破殼方面解放出來，大大提高了勞動生產率。提高了勞動生產率。因為因為破殼后的果仁用于深加工，所以也能夠破殼后的果仁用于深加工，所以也能夠提高利潤率，增加農民收入。提高利潤率，增加農民收入。因此此項研究很有意義。因此此項研究很有意義。核核桃桃要要完完成成破破殼殼的的工工序序是是要要等等青青皮皮脫脫落落后后，一一定定時時間間內內核核桃桃本本身身脫脫去去水水分分后后才才進進行行。在在過過去去，我我國國核核桃桃破破殼殼主主要要是是靠靠人人工工來來完完成成，在在一一些些農農家家地地方方用用專專用用的的小小孔孔模模具具來來撞撞擊擊完完成成破破殼殼工工序序。隨隨著著核核桃桃業(yè)業(yè)的的不不斷斷發(fā)發(fā)展展，手手工工破破殼殼已已經經不不能能完完全全滿滿足足社社會會的的需需要要。因因此此，采采用用機機械械式式的的破破殼殼方方式式是是滿滿足足社社會和生產率唯一選擇。會和生產率唯一選擇。當當前前核核桃桃破破殼殼取取仁仁的的方方法法主主要要有有：離離心心式式碰碰撞撞破破殼殼。化化學學腐腐蝕蝕。真真空空破破殼殼取取仁仁。超超聲聲波波破破殼殼。定定間間隙隙擠擠壓壓破破殼殼。其其中中采采用用第第一一種種方方法法破破殼殼時時會會產產生生大大量量的的碎碎仁仁，所所以以此此方方法法很很少少被被應應用用；第第二二種種方方法法，由由于于在在實實際際操操作作中中仁仁易易受受到到腐腐蝕蝕不不好好控控制制，產產生生的的廢廢水水廢廢液液還還有有可可能能污污染染環(huán)環(huán)境境，所所以以應應用用的的也也很很少少；第第三三、四四種種破破殼殼方方法法，需需要要的的破破殼殼設設備備昂昂貴貴，這這無無疑疑增增加加了了破破殼殼成成本本，并并且且破破殼殼效效果果也也不不能能達達到到人人們們的的要要求求；只只有有第第五五種種方方法法值值得探索。得探索。3 3 國內外研究現狀國內外研究現狀我國我國核桃破核桃破殼機具發(fā)展緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展，在一些生產殼機具發(fā)展緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展，在一些生產應用的機具中，存在如下幾個突出的問題，因而，難以推廣應用。應用的機具中，存在如下幾個突出的問題，因而，難以推廣應用。(1)剝殼率低。剝殼率低。不少剝殼機漏剝或剝殼不完全，果仁去凈率不高，有些剝殼不少剝殼機漏剝或剝殼不完全，果仁去凈率不高，有些剝殼機剝殼率只有機剝殼率只有50%。這是。這是核桃核桃剝殼機推廣使用的最大障礙。剝殼機推廣使用的最大障礙。(2)損失率高。損失率高。由于參數選擇不合理，造成剝殼不完全現象嚴重，碎仁夾帶由于參數選擇不合理，造成剝殼不完全現象嚴重，碎仁夾帶在碎殼中難以回收而被棄除。有些機具果仁損失率高達在碎殼中難以回收而被棄除。有些機具果仁損失率高達20%。(3)果仁完整性差果仁完整性差。有些機具的設計，為了減少漏剝或剝殼不完全現象，一有些機具的設計，為了減少漏剝或剝殼不完全現象，一味追求剝殼率的提高，導致高的破碎率，從而降低了產品的商品價值。味追求剝殼率的提高，導致高的破碎率，從而降低了產品的商品價值。(4)通用性差。通用性差。一般剝殼機僅能用于某一品種堅果的剝殼作業(yè)，對于不同品一般剝殼機僅能用于某一品種堅果的剝殼作業(yè)，對于不同品種的堅果，不能通過更換主要零部件來實現一機多用。種的堅果，不能通過更換主要零部件來實現一機多用。(5)機具性能不穩(wěn)定，適應性差。機具性能不穩(wěn)定，適應性差。為某類為某類核桃核桃專門開發(fā)的專用機型，在該專門開發(fā)的專用機型，在該核核桃桃品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現變化時，剝殼機具剝殼品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現變化時，剝殼機具剝殼性能就變差。性能就變差。(6)作業(yè)成本偏高。作業(yè)成本偏高。我國我國核桃核桃剝殼機具尚未形成規(guī)模和系列，多數是單機制剝殼機具尚未形成規(guī)模和系列，多數是單機制造，制造的工藝水平低、成本高、也因為通用性差，不能一機多用，使得造，制造的工藝水平低、成本高、也因為通用性差，不能一機多用，使得生產企業(yè)設備配置的成本高，致使加工生產企業(yè)設備配置的成本高，致使加工核桃核桃的作業(yè)成本增加。的作業(yè)成本增加。1、現有的核桃分級裝置主要有：錐輥式分級裝置、圓孔篩分級裝置和柵式滾筒分級裝置三種。（1）錐輥式分級裝置）錐輥式分級裝置錐輥式分級裝置，采用一對相對轉動的錐形輥，核桃在兩錐形輥的帶動下不停地上升和下落，同時，錐輥式分級裝置，采用一對相對轉動的錐形輥，核桃在兩錐形輥的帶動下不停地上升和下落，同時，核桃在重力和上端核桃對其側向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動，直至兩錐形輥的間隙大于核桃在重力和上端核桃對其側向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動，直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時，核桃通過間隙落下。核桃的直徑時，核桃通過間隙落下。該裝置分級效果不好，原因該裝置分級效果不好，原因核挑大核挑大量量喂入時，上層的核挑無法及時地與下層的核桃進行交換，喂入時，上層的核挑無法及時地與下層的核桃進行交換，造成前一級的核挑在后一級甚至后造成前一級的核挑在后一級甚至后幾幾級才被分離出去，出現分級混雜現象。級才被分離出去，出現分級混雜現象。由于有相當一部分由于有相當一部分核桃核桃是橢球形的，這些核桃在下滑時，會因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級是橢球形的，這些核桃在下滑時，會因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級誤差。誤差。（2）圓孔篩分級裝置）圓孔篩分級裝置篩孔由右往左逐漸變大，核桃在重力和離心力的共同作下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下。篩孔由右往左逐漸變大，核桃在重力和離心力的共同作下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下。該裝置的一個缺點是，在分級的過程中，有時會出現孩桃堵塞篩孔的現象該裝置的一個缺點是，在分級的過程中，有時會出現孩桃堵塞篩孔的現象,尤其是在核桃大量喂人尤其是在核桃大量喂人時。時。（3）柵式滾筒分級裝置）柵式滾筒分級裝置該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的，滾簡的轉動帶動核桃不停地上升、下落，并在重力和離心該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的，滾簡的轉動帶動核桃不停地上升、下落，并在重力和離心力的驅動下向前移動，直至從滾簡中脫出。該裝置結構簡單力的驅動下向前移動，直至從滾簡中脫出。該裝置結構簡單,能耗低、分級均勻度高。能耗低、分級均勻度高。現有的破殼機械原理圖現有的破殼機械原理圖4 4 研究研究目標目標現階段，隨著工農業(yè)的發(fā)展，核桃產業(yè)逐年遞增，相應的破殼機械種類也有很多，特別是國外的技術已經很先進，在破殼流程中幾乎不用人工的參與，但國內的破殼機械還存在一系列的問題，為了使破殼機械在生產中發(fā)揮高效率作用，需要對各個破殼機械裝置進行比較，進行完善其功能?，F階段我國核桃破殼機械的研究目標是：(1)提高機械的兼容性和適應性。當前，相當多的核桃破殼機械設計有局限性。它們只能應用在具有特定的地區(qū)生長環(huán)境的某類核桃中，其兼容性和適應性較差。提高機械的通用性和適應性，通過變換核桃破殼機械的主要部件達到同時具備對其他帶殼堅果進行脫殼加工的功能已成為核桃破殼機械發(fā)展的一個趨勢和新的挑戰(zhàn)，如何研制出滿足兼容性和適應性的要求的工作部件，改進技術工藝，提高生產效率，給核桃破殼機械作業(yè)的發(fā)展提出了新的難題。(2)提高機械脫殼率，降低破損率。核桃機械破殼存在的破碎率高、整仁率低的問題是一直制約核桃實現機械化生產加工的重要問題，對我國核桃產業(yè)的發(fā)展造成了一定影響。處理好這一關鍵技術將關系到核桃破殼機械在未來的發(fā)展和應用。一方面，提高核桃破殼機械的核心技術，改進工作部件，改革傳統結構，研發(fā)新的脫殼機理，優(yōu)化結構設計；另一方面，進一步改進和完善整體配置，提高脫殼率，降低核桃仁破損率。5 5 研究研究主要內容主要內容查找選題相關的文獻資料，確定思路框架，具有整體意識；對分級裝置，破殼機構及傳動系統等關鍵部分進行設計；完成破殼機的三維模型以及相關技術圖紙材料；對關鍵部件進行強度、剛度校核，以及進行受力分析。對整體結構進行調整，優(yōu)化6 6 難點問題難點問題核桃的大小不均，在受力時就不一樣，所以需對核桃進行分級破殼，分級時所用的篩子篩孔大小的確定可能需要做大量的試驗來確定。在破殼時需要兼顧破殼的效果，提高整仁率，降低碎仁率，所以需要對擠壓輥的形狀進行設計。根據不同品種的核桃，擠壓輥之間的間隙有不同的要求，所以擠壓輥的間隙要可調。7 7 創(chuàng)新點創(chuàng)新點在進行破殼時在進行破殼時對核桃進行分級處理，提高整體的破殼質量對核桃進行分級處理，提高整體的破殼質量擠擠壓壓輥輥分分為為固固定定輥輥和和可可調調節(jié)節(jié)輥輥，能能夠夠調調節(jié)節(jié)輥輥間間間間隙隙，以以應應對對不不同同大大小小，不不同同品品種的核桃種的核桃擠壓輥的形狀設計較為合理，提高整仁率，降低碎仁率擠壓輥的形狀設計較為合理，提高整仁率，降低碎仁率設計設計有收集裝置，避免人工收集，降低勞動強度有收集裝置，避免人工收集，降低勞動強度 歡迎大家予以批評指正！歡迎大家予以批評指正！