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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
小型家用青皮核桃去皮機(jī)
學(xué)生姓名 朱健旭
學(xué) 號 8011212217
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 16-2
指導(dǎo)老師 丁羽
日 期 2016 .05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
核桃是我國傳統(tǒng)土特產(chǎn)品，種植面積133.33萬多公頃，超過世界其他國家栽培面積的總和。目前，核桃總面積已達(dá)20萬公頃，是最大的林果品種。對于核桃后期開發(fā)利用來說，河套的適時(shí)采收以及適合的青皮剝離技術(shù)十分重要。采收過早青皮剝離，種仁不飽滿，出仁率低，而且不耐儲藏。采收過晚則果實(shí)脫落，同時(shí)青皮開裂后停留書上時(shí)間過長，還會增加蟲害和霉菌感染的機(jī)會，如果青皮得不到及時(shí)剝離將會影響到果仁色澤，使果仁發(fā)生霉變以及核桃硬殼表面產(chǎn)生黑斑，直接影響核桃商品價(jià)值和市場競爭能力。
我國一直采用傳統(tǒng)的脫皮法脫青皮核桃，果農(nóng)將采摘后的青皮核桃堆積，上覆蓋濕草或濕袋，4-6天后當(dāng)青皮膨脹或綻裂時(shí)用手搓去青皮。這種方式不僅工效低，勞動強(qiáng)度大，且對手和皮膚有較大的傷害。目前，國內(nèi)少數(shù)一些地區(qū)采用機(jī)械方法脫核桃青皮。機(jī)械脫青皮能夠大大節(jié)約勞動力，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率。
中國的核桃產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的三分之一，其中作為我國主要產(chǎn)地的維吾爾自治區(qū)，2011年的核桃產(chǎn)量多達(dá)12萬噸，種植面積約360萬畝。對于核桃的采收，由于傳統(tǒng)的種植模式和觀念等方面的原因我國果農(nóng)通常實(shí)在核桃臨近成熟時(shí)采摘青核桃（即帶有青皮的核桃），然后在去除青皮。
去青皮的工作若是由手工完成，則工作強(qiáng)度大，效率低，耗時(shí)長。并且在堆放過程中，核桃仁極易因青皮腐壞而產(chǎn)生霉變造成經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營養(yǎng)成分的損失。所以針對我國現(xiàn)有的種植及收獲模式，采用機(jī)械化的去皮方式，及時(shí)脫去核桃青皮，有利于核桃的貯存和深加工。
核桃是世界著名的四大堅(jiān)果之一，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值和工業(yè)價(jià)值。我國既是世界核桃主產(chǎn)區(qū)之一，也是世界核桃生產(chǎn)國和消費(fèi)大國，核桃樹作為重要的用材樹種、生態(tài)樹種和經(jīng)濟(jì)林樹種被廣泛種植。
核桃青果采收后盡快去皮，不但可以保證原核桃的外觀品質(zhì)，而且可以防止青核桃因堆漚所產(chǎn)生的色汁導(dǎo)致果仁霉?fàn)€變色。目前，陜西省南部的核桃去皮主要靠人工，
人工去皮雖效果好，但日產(chǎn)量少、勞動強(qiáng)度大、成本高，不能滿足生產(chǎn)的需要。根據(jù)調(diào)研結(jié)果設(shè)計(jì)并試制了一種實(shí)用的青核桃脫皮機(jī)，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作簡單、適用大小不同的青皮核桃且能對去皮后的核桃進(jìn)行初步清洗。
關(guān)鍵詞：青核桃；去皮機(jī)；家用
目 錄
前言……………………………………………………………………......…Ⅳ
關(guān)鍵詞……………………………………………………………………..…Ⅵ
第一章引言.......................................................................................................1
1．1 課題提出的背景………………………………………………….1
1．2 核桃去皮機(jī)械的發(fā)展……………………………………….....…1
1．3 核桃去皮機(jī)械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀…………………………….....…5
1．4 核桃去皮機(jī)械研究重點(diǎn)……………………………………….…7
1．5 核桃去皮機(jī)械應(yīng)用前景展望……………………………….....…8
第二章核桃去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ……………………………............ 9
2.1 核桃去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)………………………..............……….…..…..9
2.2 工作原理……………………………………………………..….... 9
第三章 核桃去皮機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………................10
3.1傳動方案擬定…………………………………….…….….........…10
3.2 V帶傳動…………………………………………………….…......12
3.3軸……………………………………………………………….......15
3.4 箱體……………………………………………………………......17
3.5機(jī)架 ……………………………………………………….…....…18
3.6附件 ……………………………………………………….....…....18
第五章 總結(jié) ………………………………………………………………..19
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………..20
致 謝 ……………………………………………………………………..21
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一章 引言
1．1 課題提出的背景
核桃中富含脂肪和蛋白質(zhì)，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植物蛋白質(zhì)。利用核桃或脫脂后的核桃餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以核桃蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性。核桃蛋白粉還可以通過高壓膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工業(yè)的重要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料。核桃除經(jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。核桃加工副產(chǎn)品核桃殼和核桃餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟(jì)效益。
核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生產(chǎn)核桃儀器以及在核桃貿(mào)易出口時(shí)，都需要對核桃進(jìn)行預(yù)處理加工。核桃的預(yù)處理主要包括核桃的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。
核桃在加工或作為出口商品時(shí)，需要進(jìn)行剝殼加工。核桃在制取油脂時(shí)，剝殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進(jìn)行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以核桃產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來代替手工剝殼。核桃剝殼機(jī)的誕生在很大程度上改變了這種局面，使核桃產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進(jìn)行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時(shí)還提高了核桃剝殼的效率。
核桃去皮機(jī)是將核桃莢果去掉外殼而得到核桃仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于核桃本身的生理特點(diǎn)決定了核桃脫殼不能與核桃的田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，而只能在核桃莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著核桃種植業(yè)的不斷發(fā)展，核桃手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實(shí)行去皮機(jī)械化迫在眉睫。
1．2 核桃去皮機(jī)械的發(fā)展
我國核桃去皮機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)核桃去皮機(jī)的研制課題以來，已有幾十種核桃去皮機(jī)問世。只進(jìn)行單一脫殼功能的核桃去皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，以小型家用為主的核桃去皮機(jī)在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型核桃去皮機(jī)在一些大批量核桃加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的核桃去皮機(jī)種類很多，如6BH一60型核桃剝殼機(jī)、6BH一20B型核桃剝殼機(jī)、6BH一20型核桃去皮機(jī)等(技術(shù)參數(shù)見附表)，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O～60倍以上。錦州俏牌集團(tuán)生產(chǎn)的TFHS1500型核桃除雜脫殼分選機(jī)組一次能實(shí)現(xiàn)核桃原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進(jìn)的核桃后期生產(chǎn)機(jī)械。偉民牌6BH一720型核桃去皮機(jī)帶有復(fù)脫、分級裝置，
采用搓板脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點(diǎn)。6BK一22型核桃去皮機(jī)是一種一次喂料就可完成核桃脫殼工作的機(jī)械，經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動、分層分離、復(fù)脫清選分級后的核桃仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型核桃去皮機(jī)械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國核桃產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整，核桃產(chǎn)量逐年增加，核桃的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高，核桃去皮機(jī)械將擁有廣闊的發(fā)展前景。
核桃剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的核桃剝殼機(jī)械。核桃剝殼部件是核桃剝殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)具作業(yè)剛核桃仁破碎率、核桃果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中，核桃仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。
八十年代以前的核桃剝殼機(jī)械，破碎率一般都大于8%，有時(shí)高達(dá)l5%以上。加工出的核桃仁，只能用來榨油，不能作種用，也達(dá)到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理，研制新式剝殼部件，便成為核桃剝殼機(jī)械的重要研究課題。從六十年代初，開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式核桃剝殼機(jī)。自1983年以來，在已有的核桃剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，特別是破殼率指標(biāo)大有改善。
以下介紹一下我國上個(gè)世紀(jì)幾種主要的核桃剝殼部件
（1）封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式核桃剝殼部件
圖 1-1 封閉式紋桿滾筒
六十年代初， 我國在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了TH-340型核桃剝殼機(jī)，其剝殼部件是在一個(gè)圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板，如圖1-1封閉式紋桿滾筒所示。
在該機(jī)構(gòu)中核桃進(jìn)口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作時(shí)，核桃果在滾筒的推動下由進(jìn)口向出口端運(yùn)動，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼，核桃受列剝殼機(jī)的直接搓擦作用，系強(qiáng)制脫殼，故破碎率高。剝殼時(shí)， 直徑同凹板柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來，所以一次剝凈率低，最高80％。為了將混在一起的核桃仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝殼機(jī)一般要配置分離機(jī)構(gòu)。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剝殼機(jī)，結(jié)構(gòu)與其大同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。
（2）封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件
該機(jī)的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式，如圖1-2剝殼部件所示
圖1-2 剝殼部件
作業(yè)時(shí)，核桃果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙(5—20毫米)，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5％以上。另外，因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機(jī)構(gòu)，以使核桃經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，造價(jià)較高。
（3）開式紋桿滾筒，編織凹板式核桃剝殼部件
剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板，其結(jié)構(gòu)如圖1-3凹板式核桃剝殼部件所示
圖 1-3 凹板式核桃剝殼部件
作業(yè)時(shí)，核桃果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同，核桃果受到開式滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在3%-5% 。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時(shí)，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝殼，故剝凈率較高。
（4）立式剝殼機(jī)構(gòu)
剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝殼部件如圖1-4所示。
圖 1-4立式剝殼部件
在剝殼室內(nèi)，核桃果受立式轉(zhuǎn)子的推動而相互磨擦，從而達(dá)到剝殼的目的，此方法系柔性揉搓剝殼。實(shí)踐證明，該機(jī)破碎率較低，可控制在3％以下。其缺點(diǎn)是由于采用立式傳動， 故傳動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。
（5）開式扁條滾筒，編織凹板式核桃剝殼部件
采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結(jié)構(gòu)，如圖1-5開式扁條滾筒所示。作業(yè)時(shí)，核桃果在扁條的推動下隨滾筒轉(zhuǎn)動，在滾筒和凹板之間形
圖 1-5開式扁條滾筒
成一個(gè)活動層，核桃果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機(jī)構(gòu)中，避開了剝殼部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是核桃搓核桃，系柔性剝殼，故破碎率較低， 該機(jī)鑒定時(shí)實(shí)測破傷率(破碎率+損傷率)為0．91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理想。
1．3 核桃去皮機(jī)械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀
目前國內(nèi)核桃去皮機(jī)從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主的鋼紋桿——鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動凹板兩大類，但脫殼質(zhì)量均不高，破損率都大于8 %，剝出的核桃米只能用于榨油和食用，滿足不了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進(jìn)的脫殼原理是解決去皮機(jī)現(xiàn)存問題的重要途徑。
1．3．1 目前核桃去皮機(jī)采用的脫殼原理
目前應(yīng)用比較廣泛的核桃機(jī)械脫殼原理有以下幾種。
撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運(yùn)動時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎而實(shí)現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心去皮機(jī)。甩料盤使核桃莢果產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形，進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)莢果離開壁面時(shí)，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動速度，莢果所受到的彈性力較小，運(yùn)動速度也不如外殼，阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開，從而實(shí)現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式去皮機(jī)脫殼質(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。
碾搓法脫殼 核桃莢果在固定磨片和運(yùn)動著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用，使莢果的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個(gè)固定圓盤和一個(gè)轉(zhuǎn)動圓盤組成的圓盤剝殼機(jī)。莢果經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動磨片的間隙中，動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動，也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力；同時(shí)，磨片上的牙齒不斷對
外殼進(jìn)行切裂，在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂，并與殼仁脫離，達(dá)到脫殼的目的。該種方法影響因素有，莢果的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。
剪切法脫殼 核桃莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對運(yùn)動著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實(shí)現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件的刀板剝殼機(jī)。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)核桃莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大小等。
擠壓法脫殼 擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反，轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥，調(diào)整到適當(dāng)間隙，使核桃莢果通過間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。
搓撕法脫殼 搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)動，輥面之間存在一定的線速差，橡膠輥具有一定的彈性．其摩擦系數(shù)較大。核桃莢果進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí)，與兩輥面相接觸，如果此時(shí)莢果符合被輥?zhàn)訃说臈l件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進(jìn)入兩輥問．此時(shí)莢果在被拉人輥間的同時(shí)，受到兩個(gè)不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當(dāng)莢果到達(dá)輥?zhàn)又行倪B線附近時(shí)法向擠壓力最大，莢果受壓產(chǎn)生彈性—— 塑性變形，此時(shí)莢果的外殼也將在擠壓作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。
1．3．2 新型脫殼技術(shù)
壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進(jìn)入核桃殼內(nèi)，維持一段時(shí)間，以使核桃莢果內(nèi)外達(dá)到氣壓平衡，然后瞬間卸壓，內(nèi)外壓力平衡打破，殼體內(nèi)氣體在高壓作用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達(dá)到脫殼的目的。主要影響因素有，充氣壓力、穩(wěn)定壓力維持時(shí)間、籽粒的含水率等。
真空法 將核桃莢果放在真空爆殼機(jī)中，在真空條件下，將具有相當(dāng)水分的莢果加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，其韌性與強(qiáng)度降低，脆性大大增加；真空作用又使殼外壓力降低，殼內(nèi)部相對處于較高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就會使外殼爆裂。
激光法 用激光逐個(gè)切割堅(jiān)果外殼。試驗(yàn)顯示，用這種方法幾乎能夠達(dá)到100 9／6的整仁率，但因其費(fèi)用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。
1．3．3 核桃去皮機(jī)械的工藝研究
在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和設(shè)備上進(jìn)行研究外，人們還在工藝上進(jìn)行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。
分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進(jìn)行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。
水分含量 核桃莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使核桃莢果盡量保持最適當(dāng)?shù)暮?，以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時(shí)能被充分破裂，同時(shí)又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大，可減少果仁破損率。
1．3．4 核桃去皮機(jī)械存在的問題
目前我國在核桃脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在2O世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機(jī)械脫殼時(shí)對核桃仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的核桃仁至今仍是手工剝殼。去皮機(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。② 機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機(jī)制造，制造的工藝水平較低，同時(shí)能耗較高。⑤ 有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn)，未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。
1．4 核桃去皮機(jī)械研究重點(diǎn)
我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于核桃去皮機(jī)械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對現(xiàn)有核桃去皮機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來的發(fā)展過程中，對核桃去皮機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。
1．4．1 提高核桃去皮機(jī)械的通用性和適應(yīng)性
提高核桃去皮機(jī)械的通用性和適應(yīng)性仍是當(dāng)前的主要研究方向之一目前，許多核桃去皮機(jī)械只是針對某一核桃品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設(shè)計(jì)，其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高核桃去皮機(jī)械的通用性和兼容性，使研制的核桃去皮機(jī)械通過更換主要部件能夠同時(shí)對其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅(jiān)果脫殼作業(yè)需要的去皮機(jī)具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應(yīng)不同加工企業(yè)的需要。核桃去皮機(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，將直接影響到核桃去皮機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。
1．4．2 提高機(jī)械脫殼率。降低破損率
對核桃去皮機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的去皮機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時(shí)在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的核桃去皮機(jī)械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到核桃去皮機(jī)械的發(fā)展前景。
1．4．3 向自動控制和自動化方向發(fā)展
向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機(jī)電一體化手段，開發(fā)設(shè)計(jì)自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)和國外市場。
新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于核桃機(jī)械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)、動力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時(shí)間，延長使用壽命，降低勞動使用費(fèi)用等將作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)用于去皮機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，也是目前核桃去皮機(jī)械需要盡快解決的問題。
1．5 核桃去皮機(jī)械應(yīng)用前景展望
核桃生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來，核桃機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進(jìn)一步提高，社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然目前核桃去皮機(jī)械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少，低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一些地區(qū)，用作種子和特殊用途的核桃仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)，我國核桃生產(chǎn)機(jī)械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對核桃機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合核桃生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺，為核桃生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)核桃生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買核桃機(jī)械、開展核桃機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買核桃機(jī)械的積極性，形成了新的市場需求。隨著核桃種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對核桃深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高核桃去皮機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。核桃去皮機(jī)在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了核桃加工業(yè)的科技進(jìn)步，為核桃去皮機(jī)械的發(fā)展提供了空間。
第2章 核桃去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1 核桃去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)核桃去皮機(jī)的剝殼原理可知道，核桃是從上至下依次經(jīng)過集料斗、輸料筒、刀具、剝殼箱、下箱出口、核桃仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計(jì)剝殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的依據(jù)就出來了。
設(shè)計(jì)過程是從上往下，從核桃的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是剝殼箱，集料斗可與剝殼箱設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。在剝殼箱內(nèi)，核桃必須經(jīng)過刀具切割進(jìn)入箱體由破碎軸作用才能進(jìn)行剝殼，因此，將破碎軸設(shè)計(jì)置在剝殼箱內(nèi)。核桃經(jīng)過破碎軸的撞擊和擠壓進(jìn)行剝殼后，經(jīng)過分離的核桃仁往下落，落入核桃仁收集通道，將此通道與核桃殼收集通道的底面設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，這樣的設(shè)計(jì)可以讓被風(fēng)吹走的核桃仁通過自身的重量往下回滾到花仁收集通道。
為保證整機(jī)的各部分的安裝，需設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架，機(jī)架起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用，并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面，剝殼機(jī)安裝在機(jī)架的上方。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1所示。
圖2-1核桃去皮機(jī)安裝結(jié)構(gòu)簡圖
1.電動機(jī) 2.減速器帶輪 3.減速器 4.偏心輪 5.曲柄搖桿 6.銷 7曲柄推桿
2．2 工作原理
家用式核桃去皮機(jī)是借助刀具切割再由箱體內(nèi)破碎軸敲打來去除青皮，將核桃果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2-2家用式核桃去皮機(jī)所示。它主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)和支承機(jī)構(gòu)等部分組成。
圖2-2家用核桃去皮機(jī)
機(jī)器通電之后電動機(jī)帶輪帶動減速器輸入軸帶輪和破碎軸帶輪同時(shí)轉(zhuǎn)動，再由減速器的輸出軸帶輪帶動偏心軸帶輪轉(zhuǎn)動從而使偏心輪旋轉(zhuǎn)，偏心輪轉(zhuǎn)動之后帶動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，核桃通過進(jìn)料婁掉入輸料筒內(nèi)要有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動推動核桃，在核桃快要進(jìn)入箱體內(nèi)時(shí)輸料筒末端焊接這四把刀具核桃經(jīng)過四把刀具時(shí)會被刀具切出四刀，核桃進(jìn)入箱體后破碎軸正在高速旋轉(zhuǎn)核桃掉落的瞬間會被破碎軸上的打針敲打許多次之后核桃的青皮會脫落下來，從而達(dá)到去皮的效果。
第3章 核桃去皮機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
刮板式核桃去皮機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計(jì)，如果設(shè)計(jì)不合理，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者說不能運(yùn)轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機(jī)器就是一堆費(fèi)品。設(shè)計(jì)合理，機(jī)器就能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)對并對核桃果進(jìn)行剝殼。因此，刮板式核桃去皮機(jī)的主要部件的設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計(jì)將提供給使用者更多的方便和實(shí)惠。
3．1設(shè)計(jì)前各項(xiàng)參數(shù)的確定
3．1．1傳動方案擬定
由于刮板式核桃去皮機(jī)的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達(dá)到n2=382.2r/min可有兩種選擇，第一種是采用一級V帶傳動，第二種是采用兩級混合傳動，而很明顯的，若采用兩級傳動方案，將會致使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本升高，所以選用一級V帶傳動。
3．1．2電動機(jī)的選擇
根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速，可選用的電機(jī)型號有兩種
Y90L-4型 和Y100L-6型
根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動比，現(xiàn)將此兩種電動機(jī)的數(shù)據(jù)和傳動比列于表3-1
表 3-1電動機(jī)的數(shù)據(jù)和傳動比
方案號
電機(jī)型號
額定功率kw
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
總傳動比 i
1
Y100L-6
1．5
1000
940
2．459
2
Y90L-4
1．5
1500
1400
3．663
由上表可知：方案1總傳動比雖小，轉(zhuǎn)速低，但價(jià)格高，作為家用機(jī)械的電機(jī)不是太合算，故選擇方案2，即電機(jī)型號為Y90L-4。
查表得此種電動機(jī)的中心高H=90mm，外伸軸徑為24mm，軸的外伸長度為50mm。
3．1．3 傳動裝置的運(yùn)動和參數(shù)計(jì)算
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
3．2 V帶傳動
首先列出設(shè)計(jì)的基本條件
電機(jī)型號：Y90L-4
額定功率：1.5kw
轉(zhuǎn)速：=1400r/min
傳動比：=3.663
假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間t<10h
（1）確定計(jì)算功率
查表得工作情況系數(shù) =1.1
==1.1×1.5=1.65(kw)
（2）選擇V帶帶型
根據(jù)、查得最適合的帶型為A型
（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由主動輪基準(zhǔn)直徑系中選取，從動輪基準(zhǔn)直徑為
驗(yàn)算帶的速度
v=<=
因此所選帶的速度合適
（4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度
根據(jù)初步確定中心距，計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度
=1972.36mm
由V帶的基準(zhǔn)長度系中選取基準(zhǔn)長度
計(jì)算實(shí)際中心距a
（5）驗(yàn)算主動輪上的包角
主動輪包角合適
（6）計(jì)算V帶的根數(shù)z
由,,=3.663查表得
，，，
代入數(shù)值，經(jīng)計(jì)算
Z=1.984
取z=2
（7）計(jì)算預(yù)緊力
（8）計(jì)算作用在軸上的壓軸力
代入數(shù)值計(jì)算得
=482.7N
（9）V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及選用
帶輪材料選用HT200
根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如表3-2
表 3-2結(jié)構(gòu)尺寸
單位：mm
尺寸類型
小帶輪
大帶輪
75
280
基準(zhǔn)寬度
11.0
11.0
基準(zhǔn)線上槽深
2.75
2.75
基準(zhǔn)線下槽深
8.7
8.7
槽間距e
15±0.3
15±0.3
第一槽對稱面至端面距離f
輪緣厚d
12
12
帶輪寬B
50
50
外徑
80.5
285.5
輪槽角
極限偏差
孔徑
26
16
輪轂長
50
35
48
32
輪輻厚
8
20
16
230.5
具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見零件圖
3.3 軸
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
1 初步確定軸的最小直徑
先按公式計(jì)算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表選取，于是得
2擬定軸上零件的裝配方案
通過對各種方案的比較，現(xiàn)選用圖3-2所示裝配方案
圖3-1 破碎軸
3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
（1）為滿足V帶輪的軸向定位，軸右端制一軸肩，故取徑=50mm，左端用軸端擋圈定位，取直徑D=36mm。V帶輪與軸配合的轂孔長試為30m，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故長度取為
（2）初步選擇滾動軸承 因軸承只承受徑向力，故先用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，初步選取深溝球軸承6205,其基本參數(shù)如表3-3
表 3-3參數(shù)表
6204
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
D
B
脂潤滑
油潤滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
（3）安裝刮板架段軸直徑。刮板架段安裝寬度取，
（4） 軸承端蓋總厚度20mm，取端蓋外端與V帶輪右端面間的距離，故取
（5）取刮板距箱體內(nèi)壁，取，。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
（6）軸上零件的周向固定
V帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按其直徑查手冊得平鍵截面如下
表 3-4平鍵截面
長度取22mm
V帶輪與軸的配合為H7/n6，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
（7）確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角2×45°，各軸肩處圓角半徑見零件圖
3.4箱體
箱體的作用是提供給刮板一個(gè)封閉的剝殼環(huán)境，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。
為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱由箱座和箱蓋組成，取軸的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接，用圓錐銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見零件圖。
圖3-2 箱體
3.5機(jī)架
整個(gè)機(jī)架采用L63*63*6角鋼焊接而成，起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用，并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面。剝殼機(jī)安裝在機(jī)架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
圖3-3 總機(jī)架
3.6附件
家用式核桃去殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)裝置。
第四章總結(jié)
本文是圍繞農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品——核桃去皮機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了核桃剝殼的機(jī)械化，應(yīng)用本機(jī)器后，可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。該機(jī)的關(guān)鍵部分是刮板結(jié)構(gòu)與半柵籠結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹颂覄儦さ恼麄€(gè)過程都是由這兩部分完成的，剝出來的核桃能不能符合要求，完全是看刮板與半柵籠的性能能不能達(dá)到要求。本文也介紹了目前各種核桃剝殼原理及裝備，并對核桃剝殼機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景作出了簡明的概括和分析。
本次設(shè)計(jì)是對我的四年的大學(xué)生活做出的總結(jié),同時(shí)為將來工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己解分析問題、解決問題的能力，為今后自己的研究生生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
從這次設(shè)計(jì)也可以看出一些問題:
1.心態(tài):應(yīng)該保持認(rèn)真的態(tài)度,堅(jiān)持冷靜獨(dú)立的解決問題
2.基本:認(rèn)真學(xué)好基本知識,扎實(shí)自己的基本知識,使面對問題時(shí)不會遇到很多挫折,從而 打擊自己的信心,結(jié)果使自己很浮躁,越來越不想搞這設(shè)計(jì),故應(yīng)該好好學(xué)習(xí)基本知識,一步一步的來,不要急功近利!
3.樹立自己的良好形象,樂觀的面對生活,堅(jiān)持自己的想法和意識
總的說來,雖然在這次設(shè)計(jì)中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績,但同時(shí)也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計(jì)的價(jià)值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加努力認(rèn)真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!
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致 謝
歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—丁羽老師，他對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！
感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。
由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！
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