花生去殼機(jī)設(shè)計(jì)【三維SW模型】【含5張CAD圖紙】
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花生去殼機(jī)設(shè)計(jì)摘 要花生脫殼機(jī)可以替代手工剝殼,極大地提高花生的脫殼效率。為此,針對目前花生脫殼機(jī)存在的機(jī)器性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差、通用性差和利用率低等問題,設(shè)計(jì)了刮板式花生脫殼機(jī),計(jì)算了脫殼機(jī)轉(zhuǎn)軸部件的轉(zhuǎn)速和脫殼機(jī)的功率,采用皮帶傳動(dòng),選用了電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)軸、凹板篩、料斗和箱體等零部件; 通過采用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)和不同尺寸間隔的凹板篩提高了花生脫殼機(jī)的通用性,同時(shí)也提高了脫殼機(jī)的適應(yīng)性和利用率; 由于電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的控制器具有速度負(fù)反饋系統(tǒng),可以使電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速基本上保持不變,從而提高了脫殼機(jī)運(yùn)行過程中性能的穩(wěn)定性; 刮板式脫殼機(jī)運(yùn)行中具有沖擊性,因此對轉(zhuǎn)軸部件的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行了校核,結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸部件結(jié)構(gòu)合理,其運(yùn)行轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)軸部件的最小臨界轉(zhuǎn)速值。關(guān)鍵詞: 花生脫殼機(jī); 脫殼原理; 脫殼機(jī)械化; 剝殼1總體方案的確定1.1 脫殼原理 目前,花生的主要脫殼方法有撞擊法、碾搓法、剪切法、擠壓法、搓撕法、壓力膨脹法和真空法等4。本文設(shè)計(jì)的刮板式花生脫殼機(jī)具備撞擊法、碾搓法、剪切法和擠壓法的特點(diǎn),所以脫殼效率很高,效果好。1.2 工作原理 刮板式花生脫殼機(jī)主要由進(jìn)料斗、脫殼轉(zhuǎn)軸部件(包括刮板架和刮板) 、凹板篩、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、花生殼出口和花生仁出口等組成,如圖1 所示。圖 1 刮板式花生脫殼機(jī)設(shè)備工作時(shí),花生果由進(jìn)料斗進(jìn)入脫殼室,在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部件刮板的反復(fù)打擊與碰撞,以及刮板與凹板篩共同作用產(chǎn)生的摩擦、碾搓、剪切、擠壓的作用下,花生殼不斷破裂; 花生殼和花生仁在刮板的旋轉(zhuǎn)風(fēng)壓和打擊下穿過凹板篩,花生殼在下落時(shí)受到風(fēng)機(jī)的吹力作用,從花生殼出口被吹出,花生仁則從花生仁出口排出。2花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)2.1 轉(zhuǎn)軸部件的半徑和轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)軸部件中刮板的旋轉(zhuǎn)速度必須確保能將花生殼通過打擊作用撞碎。文獻(xiàn)6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)花生與鋼板的相對速度在45m/ s 時(shí),可以達(dá)到較好的破碎花生殼效果。根據(jù)此數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸部件的旋轉(zhuǎn)半徑和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,如圖2 所示。花生下落的位置在轉(zhuǎn)軸部件R /2 到R之間,設(shè)計(jì)時(shí)采用最小打擊半徑R /2 為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖 2 轉(zhuǎn)軸部件花生下落簡圖為了有較高的生產(chǎn)率,此處設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸部件半徑R = 250mm,v = 4 5m/s。 (1)由此得出n = 305.7 382.2r /min。為了使所設(shè)計(jì)的設(shè)備具有更廣泛的適用性,應(yīng)根據(jù)花生品種的不同調(diào)整轉(zhuǎn)軸部件的轉(zhuǎn)速。 由于刮板式脫殼機(jī)采用的主要脫殼原理是打擊和擠壓兩種方法,因此對刮板的強(qiáng)度有一定要求,且刮板由于受到間斷式的持續(xù)沖擊,屬于易損件。根據(jù)文獻(xiàn)6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,破碎板使用橡膠和木板的脫殼效果較差,脫凈率在70% 左右,而鋼板的脫凈率基本能夠保持在95% 左右。刮板零件采用高錳鋼制造,并用螺栓和刮板架聯(lián)接,使其易于調(diào)整和更換,其結(jié)構(gòu)見圖3 所示。圖 3 轉(zhuǎn)軸部件三維圖2.2 脫殼功率 由于脫殼是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部件刮板的反復(fù)打擊與碰撞以及刮板與凹板篩共同作用產(chǎn)生的摩擦、碾搓、剪切和擠壓的作用下進(jìn)行的,因此脫殼功率不能夠簡單地以刮板對花生產(chǎn)生的動(dòng)能來計(jì)算,空氣阻力和摩擦對脫殼功率的消耗非常顯著,進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)不能夠忽略,因此應(yīng)按以下公式進(jìn)行計(jì)算,即 ( 2)式中 Q 脫殼機(jī)的加工量( kg /h) ; Rd每脫1kg 物料所需的功( Nm/kg) ; A 高速運(yùn)轉(zhuǎn)空氣阻力所消耗的功率系數(shù); 機(jī)械效率; K 花生與打板間摩擦消耗的功率系數(shù)。此處,根據(jù)設(shè)計(jì)要求取Q = 1 000kg /h;Rd根據(jù)文獻(xiàn)資料對比,取Rd = 300Nm/kg;取A=1.4; 取 =0.7; 取K = 2。代入式( 2) 計(jì)算得,P = 1.2kW。因此,刮板式脫殼正常工作需要的最小功率為1.2kW。2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 由于電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)具有在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻地、連續(xù)地?zé)o級(jí)調(diào)速,并能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在運(yùn)行中當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動(dòng)時(shí)可通過控制器的速度負(fù)反饋系統(tǒng)使輸出轉(zhuǎn)速基本上保持不變的特點(diǎn),所以選用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī),能夠提高設(shè)備的工作的穩(wěn)定性和通用性。選用YCT1324B 型號(hào)的電磁調(diào)速電機(jī)來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸部件進(jìn)行脫殼工作,其功率為1.55kW,額定轉(zhuǎn)矩為9.5 Nm,調(diào)速范圍為1251400r /min。2.4 傳動(dòng)方式 有兩種傳動(dòng)方案可供脫殼機(jī)選用: 一是皮帶傳動(dòng); 二是減速器傳動(dòng)。兩者都可以實(shí)現(xiàn)低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和增加轉(zhuǎn)矩的作用。第2 種傳動(dòng)方案可以使設(shè)備設(shè)計(jì)的更為緊湊,傳遞效率高,但是其價(jià)格相對較高,在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中,還應(yīng)該考慮設(shè)備的過載保護(hù),因?yàn)楣伟迨矫摎C(jī)具有慣性沖擊作用,應(yīng)考慮通過料斗進(jìn)入小石塊等其它異物時(shí)的情況。綜合考慮各種情況,選用第一種皮帶傳動(dòng)的方案更為合理,可以有效保護(hù)運(yùn)行中的設(shè)備安全。2.5 仁殼分離裝置仁殼分離裝置的工作原理主要是利用花生仁和花生殼的重力,以及受風(fēng)吹時(shí)的受力面積不同,用氣流對其進(jìn)行分離,質(zhì)量大且受力面積小的花生仁不會(huì)被風(fēng)機(jī)吹來的氣流吹走,落到下面的花生仁收集板上,并從花生仁出口自動(dòng)流出; 質(zhì)量小且受力面積大的花生殼被氣流吹出花生殼出口( 其具體結(jié)構(gòu)見圖1所示),從而完成分離任務(wù)。2.6轉(zhuǎn)軸部件臨界轉(zhuǎn)速的校核由于轉(zhuǎn)軸部件是刮板式脫殼機(jī)的關(guān)鍵核心部件,其運(yùn)行的可靠性和平穩(wěn)性嚴(yán)重影響著脫殼機(jī)的性能,因此需要對轉(zhuǎn)軸部件的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行校核。由于轉(zhuǎn)軸部件比較復(fù)雜,所以采用有限元方法計(jì)算能夠更真實(shí)地反映出轉(zhuǎn)軸部件的臨界轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)軸部件的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算采用一維有限元模型,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4 所示。圖 4 轉(zhuǎn)軸部件轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 該有限元模型綜合考慮了皮帶輪和刮板部件對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響,臨界轉(zhuǎn)速值的計(jì)算結(jié)果為: 轉(zhuǎn)軸部件的一階正進(jìn)動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速為6479r/min 左右,其一階反進(jìn)動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速值最低,為1205r/min,由于設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸部件的工作轉(zhuǎn)速最高為382.2r /min,低于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸部件的最低臨界轉(zhuǎn)速,不會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生。參考文獻(xiàn)1中華人民共和國商業(yè)部.2009,年出口花生質(zhì)量安全預(yù)警分析報(bào)告R.北京:商務(wù)部對外貿(mào)易司,2010.2高學(xué)梅,胡志超,謝煥雄.打擊揉搓式花生脫殼機(jī)脫殼性能影響因素探析J.花生學(xué)報(bào),2011,40( 3) :3034.3喻杰,包秀輝.常用花生脫殼機(jī)的分析研究J.農(nóng)業(yè)科技與裝備,2009(1):114118.4劉明國,杜鑫,程獻(xiàn)麗等.花生脫殼機(jī)械化對遼寧省花生產(chǎn)業(yè)的影響J.農(nóng)機(jī)化研究,2010,32( 10):222225.5李建東,尚書旗,李西振等.我國花生脫殼機(jī)械研究應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展J.花生學(xué)報(bào),2006, 35( 4):2327.
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