毕业设计核桃剥壳机论文.doc

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1、毕业设计（论文）专用纸第一章 绪论1.1引言我国的核桃栽培面积约130万hm2以上,主要种植区域在西南和西北。在国际市场上,核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有0. 24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远,如美国人均占有核桃1. 5kg,是我国的6倍。针对核桃加工存在的问题和市场的需求,确定核桃加工工艺,除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外,还可进一步深加工。在加工中,存在的问题是核桃脱壳比较困难,主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求,故研制高效剥壳机已成当务之急。核桃也是我国干

2、果类传统出口商品之一, 加工和出口的季节性比较强。核桃取仁我国历来靠手工, 一人一天平均仅能砸30斤核桃, 取仁约12斤, 以天津口岸年出口核桃仁5000吨计,仅取仁一项需占用劳力80多万个劳动日, 而且, 加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节, 任务重, 时间紧, 形成与农业争劳力的局面, 所以, 实现核桃取仁机械化, 对解放劳动力, 支援农业生产有重要意义。核桃出口国家较多, 进口国家比较集中, 国际市场斗争十分激烈, 实现核桃加工机械化, 有利于我们抢时间, 争速度, 支援外贸。从经济上说, 国际市场核桃仁各质量等级的差价甚大。机械取仁有希望提高取仁质量,增加外汇, 同时, 大

3、规模集中加工, 便于综合利用。核桃仁中约占5%的碎末可以集中榨油,大量的核桃壳是做活性炭的好原料。手工分散加工, 这些碎末和壳都浪费了。研制核桃取仁机的具体任务是寻找适当的、特别是保证取仁质量的破壳工艺方法,研究实现这一工艺方法所要求的机器。1.2研究目的及意义为了了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率高.质量好的脱壳方法，是发展的必然。我国核桃资源丰富，1993年全国产量达到21.3万吨，如何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。 坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂

4、松果的仿佛，日本专利破除栗壳的方法，我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有益的探讨，但均未解决好核桃去壳取仁的问题。在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工砸取，劳动生产率低，且菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。第二章 核桃的基本性能 2.1核桃的分类2.1.1类群 形态特征和生态类型具有统一性的品种群称为类群。我国核桃品种分为核桃类群和铁核桃累群。通常称前者为北方核桃，后者为南方核桃。2.1.1.1核桃类群各品种群的核桃外表近似球形。壳表面沿纵径方向分布着长条沟纹，结合线下半

5、部平，上半部微隆起，约12mm2.1.1.2铁核桃类群个品种群的核桃外表近似球形，壳表面分布较深的坑点，结合线宽而隆起约23mm2.1.2品种群 核桃壳厚薄，含仁率高低相近似的一些品种称为品种群。我国核桃品种基本上可划为四个种群，划分标准件表2-1及图2-42.1.2.1品种品种的命各主要是依据坚果大小形状、核桃壳表面特性、产品地等。表2-1 核桃品种群的划分标准品种群核桃壳厚度含仁率横隔壁内褶壁取出仁纸皮核桃65退化退化全仁薄壳核桃11.55060呈膜质退化半仁中壳核桃1.62.04149呈膜质不发达1/4仁厚壳核桃2.1， ，所以，则第一种破裂方式比第二种破裂方式有利于剥壳取仁。4.2.4

6、绵核桃的压缩变形曲线 设上下移动的速度、距离相等，先求出上下移动的时间.再决定平移量，最后决定压缩变形算原理如图4-7所示。图4-7 变形计算原理图 两种破裂方式的绵核桃的压缩变形量与平板移动距离L的关系式如下： （4-9） （4-10）又 第一种方式利于剥壳。4.2.5理想的移动距离L和倾斜角、 理想的挤压破裂过程要求绵核桃从挤压开始到破裂结束转过半周，即，保证绵核桃在整个圆周上都产生裂纹，使得壳的破裂全面而均匀.提高剥壳质量.从式（4-7）可得出为时的上移板的行程L，即 （4-11）推导式(4-7)时，假定绵核桃在挤压破裂过程中是匀速转动和匀速平动.实际上，壳要发生挤压变形和破裂，因而转动

7、速度和平动速度要发生变化，因此，根据(4-11)式算出的L作为移动量是偏小的，应加以修正。即 （4-12）保证较大的绵核桃都能转过半转，使壳得以全面破裂.另一方面，在绵核桃转过以后，其压缩变形量应为1.372.27左右.不能大也不能小，根据式（4-9）得 （4-13） 式中 根据式（4-13）、（4-11）用计算机算出当，时，约束条件为，时，理想的移动距离L=110和倾斜角，最有利于剥壳。4.2.6移动速度对性能的影响对上下移动速度进行单因素试验，采用不同的速度，分别测量其剥壳率和高露仁率，其结果如附表1。表1 速度对性能影响的统计表速度（m/s）剥壳率（%）高路仁率（%）0.4776.470

8、50.6382.576.20.7391.381.60.7894.484.70.8492.182.30.9487.777.1从中可知，当移动速度0.78m/s 0.84m/s时，剥壳取仁性能最好。4.2.6剥壳机构传动原理图在前面分析的基础上，提出了绵核桃剥壳取仁传动原理如图5所示.当绵核桃喂入到克剥装置中，左V型板向上移动带动绵核桃边向上旋转，边向里挤入，一定间距的齿尖不断地沿着壳表面克压，使得裂纹不断扩展，部分壳和仁分离出来，最后壳基本上完全破裂，右V型板向右运动，壳、仁向下掉出。电机通过带传动带动减速器，再通过V带传动带动控制上下移动的凸轮以妹分钟80.08转的速度旋转，同时通过一对锥齿

9、轮带动控制左右移动的凸轮同步转动，最后再通过一对锥齿轮带动送料轮同步转动。当绵核桃喂入到克剥装置中，左V板向上移动带动绵核桃向上旋转，边向里挤入，一定间距的齿间不断地沿着壳表面挤压，使得裂纹不断扩展，部分壳和仁分离出来，最后壳基本上完全破裂，右板向右运动，壳和仁向下掉出。在作了大量实验入理论推导后，确定了剥壳机的一些结构及运动参数，作为设计核桃剥壳取仁机的已知条件：，生产率：100KG/H 电动机功率：1KW左右1、 料斗 2、送料轮 3、右V块 4、凸轮 5、带轮 6、锥齿轮 7、减速器 8电动机 9 左V块 10凸轮图5剥壳机构传动原理图 第五章 核桃剥壳取仁机的设计与计算基本性能及要求：

10、 外形尺寸（长宽高） 7805801010上下移动板移动的速度 1.1m/s喂入槽轮轴转速 80.08r/min功率 1.1KW生产率 100KG/H未破壳率 5%5.1主要部件选择5.1.1电动机的选择选择电动机的类型和结构形式、功率、转速和型号，在实验中，我们用人力就很轻易地破碎核桃，破碎核桃需力在40KG左右，因此，主要考虑空载功率，我们选用Y90L-6型号的电动机，额定功率为1.1KW,满载转速为910R/MIN5.1.2减速器的选择由前面实验得核桃平均92个/KG,为达到设计要求的生产率,在并排两个V型块的条件下，每个V型块每小时应完成4600个。每个工作循环周期为0.75s两个凸轮

11、转速也就是喂入槽轮轴转速80.08r/min减速器的传动比为i=910/80.08=11.363由以上数据按强度并校核散热功率，确定选择减速器ZLA112-11.25.2主要部件的设计5.2.1凸轮的设计为了保证左、右V型块和送料轮三者之间是严格的相对运动关系，达到预期设计效果，凸轮设计为传动系统的关键部分。1）推杆运动过程分析推杆运动过程由核桃剥壳的过程来确定，核桃剥壳分四个阶段：待料、破壳、落料和复位，由此确定推杆运动的四个阶段如下：推杆1不动（） 推杆1不动（） （待料）推杆1上移（） 推杆1不动（） （破壳）推杆1下移（） 推杆1右移（） （落料）推杆1前进（） 推杆1不动（） （复位

12、2） 左凸轮的设计（1） 推杆运动规律的分析计算对于对心平底盘形凸轮机构，凸轮的理论廓线即为实际廓线，其人坐标方程为：式中推杆的位移分段计算、推程阶段（） 在推程阶段，已经确定为等速运动，因而在运动开始和终止的瞬时，因速度的空变产生很在的冲击力，有利于剥壳。已知条件：H=0.019m V= 1.1m/s 所以T=H/V=0.019/ 1.1=0.175(s)、回程阶段（） 为减少回程阶段对凸轮机构产生冲击 = 0.20 s、静止阶段（、）（2） 解释法设计凸轮的轮廓曲线确定凸轮机构对心平底推杆盘形凸轮机构 A粗步确定凸轮的基圆半径 =25mm B理论轮廓线a. 静止阶段： 此时，由0 ，r=

13、25不变 由0 ，r=44不变b. 推程阶段：=等速上升 由0c. 回程阶段: = 等速下降 由0 C画理论轮廓线如下图左凸轮的理论轮廓线3)右凸轮的设计设计与左凸轮的类似，按上面的方法计算右凸轮理论轮廓线如下图右凸轮的理论轮廓线5.2.2V带传动的设计与参数选择（1）、确定计算功率=1.1KW（2）、选择V带型号根据计算功率和小带轮转速当在两种型号的交线附近时，可以对两种型号同时计算，最后选择较好的一种。（3）、确定带轮基准直径和为了减小带的弯曲应力应采用较大的带轮直径，但这使传动的轮廓尺寸增大。一般取，并取标准值（4）、验算带的速度由可知，当传递的功率一定时，带速愈高，则所需有效圆周力F愈

14、小，因而V带的根数可减少。此处=0.37（m/s）（5）、确定中心距和V带基准长度根据结构要求初定中心距。中心距小则结构紧凑，但使小带轮上包角减小，降低传动的工作能力，同时由于中心距小，V带的长度短，在一定速度下，单位时间内的应力循环次数增多而导致使用寿命的降低，所以中心距不宜取得太小。一般初定中心距为可取初选后，V带初算的基准长度可根据几何关系由下式计算：由于V带传动的中心距一般是可以调整的，所以可用下式近似计算值考虑到为安装V带而必须的调整余量，因此，最小中心距为考虑到为安装V带而必须的调整余量，因此，最小中心距为如V带的初拉力靠加大中心距获得，则实际中心距应能调大。又考虑到使用中的多次调

15、整，最大中心距应为（6）、计算小带轮上的包角小带轮上的包角可按式 （7）、确定V带根数根据计算功率由下式确定（8）、确定初拉力适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使V带的拉应力增加而降低寿命，并使轴和轴承的压力增大。对于非自动张紧的带传动，由于带的松驰作用，过高的初拉力也不易保持。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心力的不利影响时，单根V带适当的初拉力为（9）、确定作用在轴上的压力传动带的紧边拉力和松边拉力对轴产生压力，它等于紧边和松边拉力的向量和。但一般多用初拉力用下式求得（10）、V带传动的张紧、安装及维护胶带经过一段时间的工作后，其塑性变形和磨损会导致带松弛，张紧力减小，带的传动能力因之下降。因此伟动机构必须具有将带再度张紧的装置，使带保持传动所需的张紧力，定期检查胶带，发现其中一根松弛或有损坏，就应该全部换上新带，不能新旧带并用。旧胶带如尚可使用，可测量其长度，先长度相同的旧带组合使用。严防胶带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质；胶带不宜在阳光下暴晒。5.2.3锥齿轮的设计设计条件：轴交角=90，传动比，载荷中等冲击，按中等冲击，无限寿