花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)【花生剝殼機(jī)】【花生去殼機(jī)】【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】
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花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)摘要本文首先花生脫殼機(jī)的脫殼原理,應(yīng)用現(xiàn)狀及現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用的個(gè)脫殼機(jī)存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研分析,針對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行了分析。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及花生脫殼機(jī)的功能要求,確定了花生脫殼機(jī)的總體方案的設(shè)計(jì),以封閉式滾筒脫殼機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)脫殼機(jī)的關(guān)鍵脫殼部件、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、振動(dòng)篩分選機(jī)構(gòu)和偏心輪機(jī)構(gòu)等部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與三維建模分析。最后對(duì)本次設(shè)計(jì)心得體會(huì)與成果進(jìn)行的總結(jié)。關(guān)鍵詞:花生脫殼機(jī)、滾筒、半籠柵、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄摘要1目錄21.緒論41.1本課題研究的背景及意義41.2 花生脫殼機(jī)的脫殼原理41.3 花生脫殼機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)51.3.1 花生脫殼機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀介紹51.3.2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)62. 花生脫殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)方案與工作原理82.1本設(shè)計(jì)中的脫殼原理82.2花生脫殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)82.3 殼仁分離裝置103. 花生脫殼機(jī)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.1脫殼部件的設(shè)計(jì)113.1.1滾筒半徑及轉(zhuǎn)速初定113.1.2脫殼機(jī)所需功率計(jì)算與電機(jī)選型133.1.3傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算143.1.4電機(jī)與脫殼轉(zhuǎn)子軸之間的V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)153.1.5滾筒材料的選擇193.2轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)與校核193.2.1初步確定軸的最小直徑193.2.2擬定軸上零件的裝配方案與尺寸確定203.2.3.主軸的強(qiáng)度校核213.2.4軸承的校核233.3比重分選篩動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)243.3.1比重分選篩裝置設(shè)計(jì)243.3.2偏心輪轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)253.3.3偏心軸的V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)264. 花生脫殼機(jī)的各部件設(shè)計(jì)與三維建模274.1 關(guān)鍵組件的設(shè)計(jì)與三維建模274.1.1半柵籠274.1.2風(fēng)扇組件設(shè)計(jì)284.1.3箱體284.1.4料斗294.1.5振動(dòng)篩的箱體304.1.5篩網(wǎng)314.1.6機(jī)架314.2 脫殼機(jī)的三維建模與裝置檢查32圖4.10 脫殼機(jī)三維模型的主視圖335.結(jié)論34致謝35參考文獻(xiàn)361.緒論1.1本課題研究的背景及意義花生是人們生活中重要的實(shí)物及食用油品的來(lái)源,花生需求量在增大,花生種植面積與產(chǎn)量也在增加。因此,這就要求對(duì)花生種植、收割及脫殼等機(jī)械裝置的發(fā)展與應(yīng)用滿足其生產(chǎn)需求。目前,采用機(jī)械自動(dòng)脫殼設(shè)備的生產(chǎn)效率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工手動(dòng)效率,且降低農(nóng)民的工作強(qiáng)度,節(jié)省時(shí)間和生產(chǎn)成本1。針對(duì)花生脫殼的質(zhì)量要求,需要綜合分析其各影響因素,如脫殼設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)特性、脫殼工藝流程和脫殼加工對(duì)象的形狀、干燥情況等物理特性。常用的脫殼設(shè)備主要由脫殼機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子、篩分等部件,這里需要綜合考慮外形結(jié)構(gòu)形式、關(guān)鍵零部件材質(zhì)、幾何特征參數(shù)、各部件之間的配合參數(shù)以及動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。目前,市場(chǎng)上出現(xiàn)的花生脫殼機(jī)設(shè)備種類(lèi)型號(hào)繁多,結(jié)構(gòu)功能也是也有特點(diǎn),但是多數(shù)的花生脫殼機(jī)還是或多或少的存在一些缺點(diǎn),或不完善,比如脫殼性能不穩(wěn)定、花生的破損率高等問(wèn)題 2。因此,本課題的研究目的是針對(duì)現(xiàn)有花生脫殼設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀,分析各類(lèi)脫殼機(jī)的脫殼原理、結(jié)構(gòu)組成及存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。1.2 花生脫殼機(jī)的脫殼原理花生脫殼機(jī)的工作原理就是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的沖擊機(jī)體將花生仁與殼進(jìn)行分離,在保證花生仁的完整性前提下,對(duì)花生仁進(jìn)行篩分清。因此,采用最優(yōu)的脫殼原理是解決脫殼機(jī)現(xiàn)存問(wèn)題?;ㄉ摎C(jī)的種類(lèi)非常多,常用的脫殼機(jī)工作原理主要有以下幾種:(1)打擊法打擊法脫殼(離心式脫殼)是利用高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部件給花生莢果強(qiáng)大的離心力作用,使得花生殼受到劇烈沖擊力破裂,花生殼受撞擊變形裂開(kāi),花生仁就從花生殼裂縫中脫落出來(lái)。離心式脫殼機(jī)脫殼方法對(duì)花生莢果的含水率有嚴(yán)格要求,且與脫殼轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及加料量有密切聯(lián)系。2)擠壓法 擠壓法脫殼工作原理的利用具有一定量間距的兩個(gè)轉(zhuǎn)速相同,方向相反的滾筒擠壓花生莢果,在擠壓力作用下花生被壓破裂與花生仁分離達(dá)到脫殼。通過(guò)擠壓原理脫殼的影響因素主要是兩滾筒之間的間隙值,能否使莢果被夾住并順利進(jìn)入間隙達(dá)到擠壓的目的。 (3)碾搓法 碾搓法脫殼的工作原理是利用一個(gè)固定磨片與一個(gè)運(yùn)動(dòng)磨片使得花生莢果在兩者之間通過(guò),在定圓盤(pán)和擁有轉(zhuǎn)動(dòng)離心力的動(dòng)圓盤(pán)之間碾搓,受到碾搓作用撕碎花生殼,從而實(shí)現(xiàn)花生殼與花生仁分離的目的,如圖1.1所示。影響脫殼機(jī)效果的因素也是花生莢果含水率、圓盤(pán)表面幾何結(jié)構(gòu)和其轉(zhuǎn)速等。圖1.1碾搓法的工作原理(4)剪切法 剪切法脫殼的工作原理是固定刀架與高速運(yùn)轉(zhuǎn)刀板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將花生莢果切裂打開(kāi),實(shí)現(xiàn)花生仁與殼分離。為增加脫殼機(jī)的使用范圍,可根據(jù)花生莢果顆粒大小來(lái)調(diào)節(jié)刀架與刀板之間的間距,這種脫殼原理設(shè)備脫殼時(shí)與花生莢果接觸面小,漏剝重剝的出現(xiàn)比較小,因此,脫凈率相對(duì)較高。1.3 花生脫殼機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 花生脫殼機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀介紹目前,市場(chǎng)上的花生脫殼設(shè)備的種類(lèi)繁多,在設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、型號(hào)特點(diǎn)、功率大小等都是各具特點(diǎn)的,其采用的脫殼原理也是從單一到多種方式相結(jié)合的,基本上可以滿足各類(lèi)花生脫殼加工、分選、復(fù)脫、分級(jí)等多種工序。圖1.2所示為國(guó)內(nèi)成熟的兩款花生脫殼機(jī)。目前,已在使用的花生脫殼機(jī)是各具特色的花生脫殼機(jī),均是20世紀(jì)七八十年代引進(jìn)、改造出來(lái)的產(chǎn)品,也就是具有一定脫殼效率,基本上能夠滿足勞動(dòng)者對(duì)花生脫殼要求。對(duì)于小型家用脫殼機(jī)械多數(shù)的應(yīng)用于廣大農(nóng)村,脫殼機(jī)的脫殼效率較低,性能不是非常穩(wěn)定度,存在花生仁的損傷率大等問(wèn)題。(A)(B)圖1.3典型的花生脫殼機(jī)對(duì)于那些要求比較的花生種子脫殼,其對(duì)破損率有嚴(yán)格要求,現(xiàn)有的脫殼機(jī)械也比較難滿足的。因此,針對(duì)現(xiàn)有花生脫殼設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀,分析各類(lèi)脫殼機(jī)的脫殼原理、結(jié)構(gòu)組成及存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。1.3.2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入21世紀(jì),隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)花生生產(chǎn)加工機(jī)械化進(jìn)入了新發(fā)展階段,為花生種植、收獲、加工、等機(jī)械化提供發(fā)展條件。花生脫殼機(jī)設(shè)備的研發(fā)與優(yōu)化重點(diǎn)集中在如下方面:1)提高花生脫殼機(jī)械的通用性和兼容性,使用過(guò)程中僅僅變換脫殼機(jī)主要的執(zhí)行工作部件,就能滿足不能種類(lèi)、不同粒度的物料的脫殼加工。2)即通過(guò)對(duì)脫殼機(jī)的脫殼原理與關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)、材料應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān),提高機(jī)械脫殼率,降低破損率。3) 提高脫殼設(shè)備的脫殼自動(dòng)控制與自動(dòng)化方向。通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出具有自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置,保證均勻喂料,實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化操作,提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度。2. 花生脫殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)方案與工作原理2.1本設(shè)計(jì)中的脫殼原理經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的花生脫殼機(jī)進(jìn)行調(diào)研分析,確定本次課題設(shè)計(jì)一款封閉木質(zhì)滾筒式花生剝殼機(jī)。即剝殼部件是在一個(gè)圓筒上鑲上若干齒形筋條,下部與半圓形型柵條式凹板配合,且滾筒外徑與半籠柵圓周進(jìn)行控制在30-38mm,如圖1-1所示。工作時(shí),花生莢果在重力作用下,進(jìn)入到脫殼機(jī)構(gòu)箱體內(nèi),在高速回轉(zhuǎn)滾筒的離心力作用下由進(jìn)口向出口端運(yùn)動(dòng),此時(shí),花生莢果在滾筒和柵條凹板的揉搓、擠壓、摩擦綜合效應(yīng)下,完成強(qiáng)制裂縫、脫殼。圖 2-1 脫殼原理示意圖在脫殼時(shí),與柵條縫尺寸相同或小于柵條間隙的花生顆粒就直接從柵縫中分離出來(lái),這就造成一次性脫殼率較低。為保證脫殼率要求,可以通過(guò)更換柵條凹板部件來(lái)改變滾筒與凹板之間的間隙,或者將半籠型凹板的柵條間隙,針對(duì)與普通花生顆粒,柵條間隙去9mm-13mm。另外,脫殼機(jī)需要配置花生仁和未脫果分離的裝置。2.2花生脫殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)根據(jù)前面的剝殼原理可知,花生脫殼的過(guò)程是:物料首先從進(jìn)料斗進(jìn)入到剝殼箱之內(nèi),經(jīng)過(guò)滾筒及柵格,從下箱的出口流出,為實(shí)現(xiàn)花生殼與仁的分離,需要設(shè)置比重分選篩裝置,最后花生仁在重力作用下進(jìn)入到收集斗中。滾筒式脫殼機(jī)構(gòu)是本設(shè)計(jì)中最為重要的機(jī)構(gòu),我將在本文第三章中重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因花生進(jìn)度到剝殼箱內(nèi)之后,花生經(jīng)過(guò)高速回轉(zhuǎn)的滾筒與柵條之間的撞擊和擠壓作用,花生莢果被強(qiáng)制裂縫、剝殼,然后經(jīng)過(guò)位于剝殼箱底部的柵格,柵格直接設(shè)計(jì)成一個(gè)側(cè)面封閉的半籠柵,它是通過(guò)螺栓固定安裝在剝殼箱的下半箱之內(nèi)。如果花生在下落過(guò)程中沒(méi)有與輥筒外圓周的齒輪發(fā)生接觸碰撞,或者是發(fā)生接觸了花生僅出現(xiàn)裂紋但是沒(méi)有完全殼、仁分離,此時(shí),這部分花生將直接落入到半籠柵格上,在下一個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期上輥筒旋轉(zhuǎn)外徑與柵格頂部間的間距因不足以容納一個(gè)完整花生果,因此花生果將再次受到輥筒齒型的擠壓而被壓碎。圖2-2 滾筒式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)組成原理圖如圖2.2所示,封閉式滾筒脫殼機(jī)主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和機(jī)架支承機(jī)構(gòu)等部分組成。脫殼機(jī)的驅(qū)動(dòng)源采用一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力,經(jīng)帶傳動(dòng)道滾筒脫殼裝置;比重分選的篩分裝置采用偏心輪機(jī)構(gòu),動(dòng)力直接由滾筒主軸經(jīng)帶傳動(dòng)到分選篩分裝置主軸。為保證脫殼整機(jī)的各部件安裝要求,本機(jī)設(shè)計(jì)采用矩形鋼管型材焊接的機(jī)架,起到支承、定位、連接作用,驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在機(jī)架下部。2.3 殼仁分離裝置殼仁分離裝置的實(shí)現(xiàn)分離的基本原理是利用花生殼、花生仁的重量及受力面積的不同,重量稍重的不被風(fēng)吹走,而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到花生殼收集通道,用氣流對(duì)其進(jìn)行分離。重量稍重的不被氣流吹走,直接下落到花生仁收集通道,落入比重分選篩上,然后比重分選篩運(yùn)行。3. 花生脫殼機(jī)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1脫殼部件的設(shè)計(jì)3.1.1滾筒半徑及轉(zhuǎn)速初定本磁設(shè)計(jì)的是封閉式滾筒式脫殼機(jī)構(gòu),脫殼執(zhí)行裝置由一個(gè)圓筒型滾筒外部設(shè)置了齒輪打擊齒,下部與半圓形柵條凹板配合組成,如圖3.1所示。1.打擊齒 2.半籠柵圖3.1 脫殼裝置組成為保證高速回轉(zhuǎn)的滾筒與半圓柵條的撞擊、擠壓、揉搓作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)花生的強(qiáng)制脫殼,這里需要設(shè)置合理的間隙,進(jìn)籠側(cè)入口的間隙值一般取30-50mm,出籠側(cè)出口的間隙一般取10-15mm。滾筒的幾何形狀、尺寸及結(jié)構(gòu)形式需要與花生的尺寸箱匹配,同時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)軸部件的邊界轉(zhuǎn)速需要避免出現(xiàn)頻率相近而使得脫殼機(jī)產(chǎn)生共振,造成脫殼設(shè)備產(chǎn)生附加振動(dòng)及較大的噪音。滾筒的半徑與轉(zhuǎn)速確定依據(jù)為:滾筒旋轉(zhuǎn)必須確保能將進(jìn)入的花生殼撞碎,經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料,當(dāng)花生莢果與鋼性物體的相對(duì)速度約為3.5時(shí),可以保證花生殼破碎而且可以保證花生仁的損壞率在98%以下。如圖3-2所示,花生下落點(diǎn)位置在之間,因此最小碰撞半徑為計(jì)算半徑: 整理得:取半徑R=170mm,則由因此本次設(shè)計(jì)的脫殼滾筒幾何尺寸與轉(zhuǎn)速初選為:R=170mm,n=395r/min圖3.2 滾筒截面圖確定滾筒圓周的齒輪的幾何參數(shù),如圖3.3所示,經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù),花生莢果長(zhǎng)為39.41mm,寬度尺寸為13.8mm,厚度尺寸為14.5mm。為保證滾筒在高速回轉(zhuǎn)中與半籠柵之間的能順利擠殼花生殼,且不損壞花生仁,這里滾筒齒輪的結(jié)合形狀如圖3.4所示,開(kāi)口35mm,角度為60度。 圖3.3 花生外形參數(shù) 圖3.4 齒型槽幾何參數(shù)3.1.2脫殼機(jī)所需功率計(jì)算與電機(jī)選型根據(jù)功率計(jì)算公式:,需要先計(jì)算滾筒所需的功率;滾筒在高速回轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)花生做功包含兩部分,動(dòng)能與勢(shì)能之和, 上式:滾筒改變花生的動(dòng)能;:滾筒改變花生的勢(shì)能 上式中 :花生果的初動(dòng)能(J); 花生果的末動(dòng)能(J); 花生果的初速度(m/s); 花生果地末速度(m/s); 這里設(shè)定花生脫殼機(jī)的額定單位脫殼產(chǎn)量為30kg/min,折合每秒產(chǎn)量為0.5kg/s?;ㄉ佑|滾筒齒槽板時(shí)的初速度設(shè)為1m/s,方向近似向下,當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)一定角度后,花生離開(kāi)滾筒的速度擬定達(dá)到15m/s,方向向左,脫離齒槽板時(shí)相對(duì)初位置高度降低了170mm。 代入計(jì)算得到:P=67W同時(shí),需要計(jì)算滾筒與花生在柵格中擠壓所需要的能量,所需功率P遠(yuǎn)小于500W。電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)到滾筒主軸,這里需要確定帶傳動(dòng)與脫殼裝置之間的傳遞總效率。初設(shè)滾動(dòng)軸承效率為、V帶傳動(dòng)的效率為,則可以計(jì)算出總效率為 圖3.5 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖(理論狀態(tài)下)考慮到本脫殼機(jī)的風(fēng)扇及重力篩分裝置的偏心輪裝置的動(dòng)力源都是利用主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī),這里需要充分預(yù)留一定功力,因此這里初選電動(dòng)機(jī)的功率為1.5kW。根據(jù)前面計(jì)算所需的電機(jī)功率及滾筒的轉(zhuǎn)速,可選用的電機(jī)型號(hào)有兩種 :Y90L-4型和Y100L-6型,他們參數(shù)詳細(xì)見(jiàn)下表。表3-1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)方案號(hào)電機(jī)型號(hào)額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動(dòng)比 i1Y100L-61510009402.382Y90L-415150014003.65比較上述兩款電機(jī),方案2傳動(dòng)比稍微大點(diǎn),但是電機(jī)價(jià)格低,適合于家用機(jī)械設(shè)備。Y90L-4型電機(jī)的中心高H為90mm,外伸軸徑為24mm,軸的外伸長(zhǎng)度為50mm。3.1.3傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算滾筒式花生去殼機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速已確定為,這里直接選用V帶傳動(dòng),保證傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方案,設(shè)備的制造成本低。下面來(lái)計(jì)算系統(tǒng)的傳動(dòng)比:滾筒軸的轉(zhuǎn)速:滾筒軸轉(zhuǎn)速為:傳動(dòng)比:軸的輸入功率:軸的轉(zhuǎn)矩:上式中: 為滾筒軸的轉(zhuǎn)矩(N.m); 為滾筒軸的輸入功率(kw);3.1.4電機(jī)與脫殼轉(zhuǎn)子軸之間的V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電機(jī)型號(hào):Y90L-4額定功率:1.5kw電機(jī)轉(zhuǎn)速:傳動(dòng)比:=3.65假設(shè)脫殼機(jī)的工作時(shí)間:t23.74MPa,故主軸合格。3.2.4軸承的校核滾筒轉(zhuǎn)軸的軸承選擇用深溝球軸承,型號(hào)6206;由軸的校核可知:,徑向力 軸向力 , ,取沖擊載荷系數(shù) ,則 由于, 則按軸承2計(jì)算 顯然, ,故軸承壽命很充裕。3.3比重分選篩動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1比重分選篩裝置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用了平面型振動(dòng)篩,驅(qū)動(dòng)方式采用偏心輪機(jī)構(gòu)直接與振動(dòng)篩下部的橫梁接觸驅(qū)動(dòng),在重力作用下,振動(dòng)篩向下復(fù)位,其結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。圖3.14 篩選裝置本設(shè)計(jì)采用大型的平面篩,其與圓筒篩相比,其具有更大的有效篩理面積。通過(guò)帶傳動(dòng)將滾筒軸上的動(dòng)能傳遞到偏心輪軸,將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成篩體的往復(fù)振動(dòng),實(shí)現(xiàn)平面篩在垂直方向上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。此花生脫殼機(jī)中所采用的是偏心輪機(jī)構(gòu)以作為比重分選篩的執(zhí)行機(jī)構(gòu),篩箱水平全振幅等于偏心距的2倍。圖3.15比重分選篩原理圖要求偏心輪的偏心距與兩支點(diǎn)之間的距離之比小于1/10,則可利用均勻旋轉(zhuǎn)的偏心輪促使振動(dòng)篩子上任何一點(diǎn)都按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿自己的軌跡運(yùn)動(dòng)。3.3.2偏心輪轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)這里輸出動(dòng)力的主動(dòng)輪是滾筒轉(zhuǎn)軸,其轉(zhuǎn)速為;從動(dòng)軸偏心軸,初步確定其轉(zhuǎn)速為;軸的輸入功率: 軸的輸入轉(zhuǎn)矩: 1.初步確定軸的最小直徑選取軸材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。計(jì)算軸的最小直徑,取, 這里取軸的最小徑為25mm。 圖3.16 偏心輪軸2.擬定軸上零件的裝配方案圖3.17 偏心軸裝配方案3.3.3偏心軸的V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于滾筒轉(zhuǎn)軸與偏心軸之間的帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),因前面已經(jīng)做 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì),這里不做重復(fù)計(jì)算,盡在下表列出相關(guān)參數(shù)。 表3-7偏心軸與滾筒轉(zhuǎn)子軸間的V帶輪參數(shù) 單位:mm尺寸類(lèi)型小帶輪大帶輪90330基準(zhǔn)寬度3030基準(zhǔn)線上槽深3.753.75基準(zhǔn)線下槽深1919槽間距e150.3150.3第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面距離f輪緣厚d1212帶輪寬B6040外徑120343輪槽角極限偏差孔徑2525輪轂長(zhǎng)504280輪輻厚1020163504. 花生脫殼機(jī)的各部件設(shè)計(jì)與三維建模4.1 關(guān)鍵組件的設(shè)計(jì)與三維建模4.1.1半柵籠半柵籠的主要作用是與滾筒配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入料斗內(nèi)的花生擠壓、撞擊,同時(shí),柵條可以對(duì)已被剝殼花生與未被剝殼花生進(jìn)行分離,即“小個(gè)通過(guò),大個(gè)不過(guò)”。半柵籠的柵條間隙控制在13mm,每個(gè)柵格間隙只能通過(guò)一?;ㄉ?,因此,對(duì)于已被脫殼的花生可以穿過(guò)柵格,未被脫殼或已擠裂紋但沒(méi)有殼、仁分離花生莢果因?yàn)轶w積太大,無(wú)法通過(guò)柵格,將被阻擋在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎。半籠柵的三維結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。圖4.1 半籠柵的三維半籠柵兩側(cè)面通過(guò)兩塊擋板對(duì)兩端進(jìn)行固定的,組成半圓柵籠,擋板材料為Q235,柵條材料選用20鋼。柵條采用截面圓棒料,長(zhǎng)度為635mm,為了防銹處理,需要對(duì)半籠柵表面整體進(jìn)行滲碳處理,熱處理硬度HRC56-62。半柵籠的柵條間隙控制在10mm,每個(gè)柵格間隙只能通過(guò)一粒已脫殼的花生仁,而未剝殼的剛不能通過(guò),可以對(duì)半柵籠的安裝采用浮動(dòng)安裝,降低花生仁的破碎率,半柵籠內(nèi)徑為。4.1.2風(fēng)扇組件設(shè)計(jì)風(fēng)扇的作用是提高風(fēng)能將花生殼與仁進(jìn)行分離,因?yàn)榛ㄉ鷼ぁ⒒ㄉ实闹亓坎煌?,且花生殼的受力面積大,通過(guò)風(fēng)扇作用,可以將重量較輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到花生殼收集處,用氣流對(duì)其進(jìn)行分離。重量稍重的不被氣流吹走,直接下落到花生仁收集通道,落入比重分選篩上,然后比重分選篩運(yùn)行。如圖4.2、4.3所示,風(fēng)扇組件由軸承座、帶輪、風(fēng)扇葉片及外罩組成。圖4.2 風(fēng)扇轉(zhuǎn)子三維圖4.3 風(fēng)扇外罩三維4.1.3箱體箱體構(gòu)成一個(gè)封閉的剝殼環(huán)境,它對(duì)滾筒轉(zhuǎn)子及半籠柵等構(gòu)起到支承。箱體尺寸直接根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)軸部件的尺寸來(lái)決定的,如圖4.4所示,下箱體的三維模型圖,側(cè)面通過(guò)四個(gè)側(cè)耳與機(jī)架進(jìn)行固定連接 。為了便于脫殼機(jī)滾筒部件的安裝和拆卸,這里將箱體做成剖分式的,分為上箱蓋和下箱體兩部分組成,剖分面設(shè)置在轉(zhuǎn)軸所在的中心線所在平面。上箱蓋和下箱體采用四個(gè)螺栓聯(lián)接,用圓錐銷(xiāo)定位。箱體材料選用Q235,焊接而成。圖4.4 下箱體的三維4.1.4料斗漏斗采用斜錐式漏斗,漏斗直接與上箱體焊接為一體,三維結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。前面已估算當(dāng)喂料速率在30kg/min 時(shí),這樣可以保證留在脫殼箱體的花生莢果較,莢果進(jìn)入箱體之內(nèi)的阻滯作用??;使得莢果與滾筒的擠壓得以充分脫殼,花生莢果與旋轉(zhuǎn)滾筒齒型槽的接觸機(jī)會(huì)多,脫殼效率也高。如果進(jìn)一步增加喂入量,則直接造成脫殼箱體內(nèi)的物料量增加,花生莢果之間的擠壓摩擦也增大,因脫殼室內(nèi)存留物料過(guò)多,花生仁、殼在阻礙作用下 ,不能及時(shí)排出脫殼室 ,導(dǎo)致果仁破碎率和損傷率增加 。圖4.5 料斗三維4.1.5振動(dòng)篩的箱體振動(dòng)篩的箱體是振動(dòng)篩分的框架部件,它與篩網(wǎng)配合,將篩選出的花生仁收集。箱體下部橫梁直接與偏心輪接觸,通過(guò)帶傳動(dòng)將滾筒軸上的動(dòng)能傳遞到偏心輪軸,將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成篩體的往復(fù)振動(dòng),實(shí)現(xiàn)平面篩在垂直方向上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。振動(dòng)篩箱體與機(jī)架通過(guò)銷(xiāo)釘相聯(lián),通過(guò)偏心輪與機(jī)架相聯(lián)從而產(chǎn)生比重分選篩的振動(dòng)效果。箱體的材料選用Q235,板材焊接成型。具體結(jié)構(gòu)如圖4.6所示。圖4.6 振動(dòng)篩箱體4.1.5篩網(wǎng)本設(shè)計(jì)采用大型的平面篩,其與圓筒篩相比,其具有更大的有效篩理面積。通過(guò)帶傳動(dòng)將滾筒軸上的動(dòng)能傳遞到偏心輪軸,將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成篩體的往復(fù)振動(dòng),實(shí)現(xiàn)平面篩在垂直方向上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。根據(jù)粒度的不同,篩面的材料和安裝方式也是存在差異的。針對(duì)花生仁粒度小于15 mm,篩面直接選擇中等硬度的篩面。軟質(zhì)篩網(wǎng)的安裝多采用張緊鉤式的,篩網(wǎng)的兩端固定有張緊鉤。篩網(wǎng)的材料為鋼絲編織篩網(wǎng),篩分效果最好,花生因自重較小故對(duì)它的損壞較小,使用壽命較長(zhǎng)。篩網(wǎng)部件如圖4.7所示。圖4.7 篩網(wǎng)4.1.6機(jī)架花生脫殼機(jī)的機(jī)架采用截面為50*50mm矩形鋼管焊接而成,機(jī)架的作用的支承與定位滾筒部件,連接箱體、料斗、偏心輪軸等部件的作用,并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面,各部件的聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。如圖4.8所示。圖4.8 脫殼機(jī)的機(jī)架三維4.2 脫殼機(jī)的三維建模與裝置檢查滾筒式花生脫殼機(jī)的三維裝配圖如圖4.9所示。圖4.9 滾筒式花生脫殼機(jī)的三維裝配花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)采用自下而上的建模設(shè)計(jì)方案,首先根據(jù)脫殼產(chǎn)量初步確定滾筒直徑及長(zhǎng)度,確定滾筒轉(zhuǎn)速,在此基礎(chǔ)上對(duì)各關(guān)鍵的轉(zhuǎn)軸部件、 半籠柵、箱體、機(jī)架和風(fēng)機(jī)等部件單獨(dú)建模設(shè)計(jì),然后在對(duì)各組件裝配起來(lái)。圖4.10為脫殼機(jī)三維模型的主視圖,將完成虛擬裝配的三維模型進(jìn)行干涉檢查分析,平面剖切分析,分析各零部件中不合理結(jié)構(gòu),通過(guò)干涉檢查發(fā)現(xiàn)各零部件尺寸不正確的地方。另外,也可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真分析,演示脫殼機(jī)各部件的動(dòng)態(tài)過(guò)程。圖4.10 脫殼機(jī)三維模型的主視圖5.結(jié)論本文首先花生脫殼機(jī)的脫殼原理,應(yīng)用現(xiàn)狀及現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用的個(gè)脫殼機(jī)存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研分析,針對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行了分析。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及花生脫殼機(jī)的功能要求,確定了花生脫殼機(jī)的總體方案的設(shè)計(jì),以封閉式滾筒脫殼機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)脫殼機(jī)的關(guān)鍵脫殼部件、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、振動(dòng)篩分選機(jī)構(gòu)和偏心輪機(jī)構(gòu)等部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與三維建模分析。最后對(duì)本次設(shè)計(jì)心得體會(huì)與成果進(jìn)行的總結(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,從分析課題,搜集相關(guān)材料,閱讀并綜述相關(guān)資料以及設(shè)計(jì)計(jì)算等過(guò)程有了清晰的思路。我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料,與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn),向老師請(qǐng)教,使自己培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力,樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。致謝在本論文完成的最后,我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師,感謝老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和幫助。感謝同組同學(xué)對(duì)我的論文提供的幫助。感謝這些年來(lái)父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩,是他們?yōu)槲业慕】党砷L(zhǎng)提供了良好的條件。參考文獻(xiàn)5 楊帥,鄒智慧.多自由度工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究J.制造業(yè)自動(dòng)化,2013, 1 高學(xué)梅, 胡志超, 謝煥雄, 等. 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): 3034.2 朱立學(xué), 羅錫文, 劉少達(dá). 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