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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-4
學(xué)生姓名
趙成偉
學(xué)號(hào)
8031212425
課題名稱
分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2015年10月15日-2016年5月28日（共14周）
指導(dǎo)教師
蘭海鵬
職稱
講師
課題內(nèi)容
核桃在地區(qū)有很大的產(chǎn)量，如果只是單一的賣核桃，價(jià)格很低，利潤(rùn)也不高，所以需要進(jìn)行核桃的深加工，提高利潤(rùn)率。進(jìn)行核桃的深加工就需要對(duì)核桃進(jìn)行破殼，現(xiàn)在很大一部分是用人工破殼，破殼效率很低，所以在此基礎(chǔ)上核桃破殼機(jī)應(yīng)用而生。
本課題的研究?jī)?nèi)容：
1）查找相關(guān)文獻(xiàn)，了解核桃破殼機(jī)的工作原理。
2）查找專利及相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)。
3）利用力學(xué)原理，對(duì)核桃破殼機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4）依據(jù)查找到的專利及文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)核桃破殼機(jī)平面圖。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第 一 周：查找相關(guān)資料，熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，并制定總體方案。
第三到十周：設(shè)計(jì)分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)平面圖。
第 十一 周：對(duì)分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第 十二 周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問(wèn)題。
第十三周：編寫(xiě)答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。
第十四周：答辯
主要參考文獻(xiàn)
[1]?曹成茂,朱德泉,江家伍,李兵,江慶.手剝山核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2011,1003-188X(?2011)?11-0114-04.?
[2] 王利華.核桃的營(yíng)養(yǎng)保健功能及加工利用[J].中國(guó)食物與營(yíng)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(diào)配[J].洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào),1999,20（2)1-5.?
[4]?陸振羲等.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[J].北京:中國(guó)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(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)1996,19(2):96-10.?
[7]?李興國(guó)等.食品機(jī)械學(xué)[M],上冊(cè).成都:川教育出版社,1996.?
[8]?王高平.一種新型核桃加工設(shè)備的研究[J].南方農(nóng)機(jī),?2002,(02)?:113-115.?
[9]?喬園園,史建新,董遠(yuǎn)德.影響核桃殼仁脫離的主要因素[J].農(nóng)機(jī)化研究,2008,4:43-45.?
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱 分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 趙 成 偉
學(xué) 號(hào) 831212425
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 農(nóng)機(jī)16-4
指導(dǎo)教師 蘭海鵬
起止時(shí)間 2015.11.17-2016.5.29
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說(shuō) 明
一、學(xué)生撰寫(xiě)《開(kāi)題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫(xiě)完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫(xiě)體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫(xiě)，頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開(kāi)題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一 本題來(lái)源及研究的目的和意義
1.1 課題的來(lái)源：自選題
1.2 研究的目的
核桃在地區(qū)有很大的產(chǎn)量，如果只是單一的賣核桃，價(jià)格很低，利潤(rùn)也不高，所以需要進(jìn)行核桃的深加工，提高利潤(rùn)率。進(jìn)行核桃的深加工就需要對(duì)核桃進(jìn)行破殼，而在地區(qū)，很大一部分是用人工破殼，破殼效果差，工作效率很低，大約只有每小時(shí)15公斤，所以在此基礎(chǔ)上核桃破殼機(jī)應(yīng)用而生。
1.3 研究的意義
本課題設(shè)計(jì)先用篩子對(duì)大小不同的核桃進(jìn)行分級(jí)，凹型對(duì)輥的對(duì)轉(zhuǎn)對(duì)核桃進(jìn)行擠壓式的破殼，因?yàn)樵O(shè)計(jì)方面的原因，所以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(lái)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，因?yàn)槠茪ず蟮墓视糜谏罴庸?，所以也能夠提高利?rùn)率，增加農(nóng)民收入。因此此項(xiàng)研究很有意義。
二 課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1 國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外核桃破殼機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，核桃年產(chǎn)量在20萬(wàn)t以上的國(guó)家僅有中國(guó)和美國(guó)。中美兩國(guó)的核桃產(chǎn)量占世界核桃總產(chǎn)量的50%左右，而最有代表性、生產(chǎn)水平最高和市場(chǎng)占有份額最大的當(dāng)數(shù)美國(guó)。在美國(guó)、澳大利亞以及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，核桃絕大部分都經(jīng)過(guò)機(jī)械化生產(chǎn)線進(jìn)行商品化處理。采收通過(guò)機(jī)械振蕩器將核桃果實(shí)振落到地面上，再由機(jī)械將果實(shí)收集起來(lái)，運(yùn)到加工廠進(jìn)行脫青皮、漂洗、烘干和帶殼包裝等處理。核桃仁加工也全部機(jī)械化，通過(guò)破殼機(jī)破殼，機(jī)械、氣流分選機(jī)進(jìn)行殼仁分離，然后用分色機(jī)將果仁分為深色和淺色，最后在根據(jù)核仁大小分級(jí)，包裝即可銷售。?
在國(guó)外，核桃生產(chǎn)技術(shù)水平、生產(chǎn)率最高的國(guó)家，最具代表性的要數(shù)美國(guó)。在技術(shù)方面，不管是采收階段還是后續(xù)的破殼工藝機(jī)械化程度很高。他們?cè)诓烧埃葒姙⒐麑?shí)催熟藥劑乙烯利，然后再用震落機(jī)采收，再用脫青皮機(jī)脫皮，用清洗機(jī)清洗，用烘干機(jī)烘干、利用冷庫(kù)進(jìn)行干燥處理和貯藏。待核桃水分脫到一定程度后，再用破殼機(jī)破殼，最后殼仁分離是用氣流分選機(jī)分離。?
主要核桃破殼機(jī)類型有：①Larry?H.Hemry研制的專利號(hào)為6098530機(jī)械式核桃破殼機(jī)。該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由機(jī)架、料斗、可調(diào)節(jié)定位板、破碎裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力所組成。機(jī)械式核桃破殼機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應(yīng)各類堅(jiān)果的破殼。②Kenneth?R.Evans研制的專利號(hào)4201126核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由喂料斗、輸送裝置、破殼裝置和出料口等組成。工作時(shí)由輸送裝置把待破殼的核桃從料箱運(yùn)送到破殼裝置，然后對(duì)其進(jìn)行破殼。③Clarence?Lloyd?Warmack和?Barry?Shawn?Warmack等研制的專利為6516714核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、箱體、滾筒、旋轉(zhuǎn)破殼裝置和出料口等組成。該機(jī)可以成功有效地?fù)舸蚝颂覍⑵錃と史蛛x。④John?W.?Brazil發(fā)明的專利號(hào)為?4255855核桃鉗。該鉗由把手、可調(diào)柱塞、夾頭、底座和固定套等組成。使用時(shí)將核桃放置在底座上，然后通過(guò)操縱把手推動(dòng)可調(diào)柱塞在固定套內(nèi)滑動(dòng)，可調(diào)柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃?jiàn)A緊并破殼。⑤Michael?P.Filice，Robert?Lemos?和Robert?P.Baker等研制的專利號(hào)為5325769核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、輸送裝置、擊打裝置和傳動(dòng)裝置等組成。工作時(shí)，料箱中的核桃由輸送裝置逐一運(yùn)送到擊打裝置，然后由凸輪控制擊打打頭將核桃殼打破使其殼仁分離。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
核桃要完成破殼的工序是要等青皮脫落后，一定時(shí)間內(nèi)核桃本身脫去水分后才進(jìn)行。在過(guò)去，我國(guó)核桃破殼主要是靠人工來(lái)完成，在一些農(nóng)家地方用專用的小孔模具來(lái)撞擊完成破殼工序。隨著核桃業(yè)的不斷發(fā)展，手工破殼已經(jīng)不能完全滿足社會(huì)的需要。因此，采用機(jī)械式的破殼方式是滿足社會(huì)和生產(chǎn)率唯一選擇。?
當(dāng)前核桃破殼取仁的方法主要有：①離心式碰撞破殼。②化學(xué)腐蝕。③真空破殼取仁。④超聲波破殼。⑤定間隙擠壓破殼。其中采用第一種方法破殼時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的碎仁，所以此方法很少被應(yīng)用；第二種方法，由于在實(shí)際操作中仁易受到腐蝕不好控制，產(chǎn)生的廢水廢液還有可能污染環(huán)境，所以應(yīng)用的也很少；第三、四種破殼方法，需要的破殼設(shè)備昂貴，這無(wú)疑增加了破殼成本，并且破殼效果也不能達(dá)到人們的要求；只有第五種方法值得探索。?
我國(guó)堅(jiān)果剝殼機(jī)具發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展，在一些生產(chǎn)應(yīng)用的機(jī)具中，存在如下幾個(gè)突出的問(wèn)題，因而，難以推廣應(yīng)用。??
(1)剝殼率低。不少剝殼機(jī)漏剝或剝殼不完全，果仁去凈率不高，有些剝殼機(jī)剝殼率只有50%。這是堅(jiān)果剝殼機(jī)推廣使用的最大障礙。??
(2)損失率高。由于參數(shù)選擇不合理，造成剝殼不完全現(xiàn)象嚴(yán)重，碎仁夾帶在碎殼中難以回收而被棄除。有些機(jī)具果仁損失率高達(dá)20%。??
(3)果仁完整性差。有些機(jī)具的設(shè)計(jì)，為了減少漏剝或剝殼不完全現(xiàn)象，一味追求剝殼率的提高，導(dǎo)致高的破碎率，從而降低了產(chǎn)品的商品價(jià)值。??
(4)通用性差。一般剝殼機(jī)僅能用于某一品種堅(jiān)果的剝殼作業(yè)，對(duì)于不同品種的堅(jiān)果，不能通過(guò)更換主要零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。??
(5)機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。為某類堅(jiān)果專門(mén)開(kāi)發(fā)的專用機(jī)型，在該堅(jiān)果品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現(xiàn)變化時(shí)，剝殼機(jī)具剝殼性能就變差。??
(6)作業(yè)成本偏高。我國(guó)堅(jiān)果剝殼機(jī)具尚未形成規(guī)模和系列，多數(shù)是單機(jī)制造，制造的工藝水平低、成本高、也因?yàn)橥ㄓ眯圆?，不能一機(jī)多用，使得生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備配置的成本高，致使加工堅(jiān)果的作業(yè)成本增加。
2.2 技術(shù)現(xiàn)狀
1、 現(xiàn)有的核桃分級(jí)裝置主要有：錐輥式分級(jí)裝置、圓孔篩分級(jí)裝置和柵式滾筒分級(jí)裝置三種。
（1）錐輥式分級(jí)裝置?
錐輥式分級(jí)裝置，采用一對(duì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形輥，如圖3-19，核桃在兩錐形輥的帶動(dòng)下不停地上升和下落，同時(shí)，核桃在重力和上端核桃對(duì)其側(cè)向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動(dòng)，直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時(shí)，核桃通過(guò)間隙落下。?
該裝置分級(jí)效果不好，原因①核挑大最喂入時(shí)，上層的核挑無(wú)法及時(shí)地與下層的核桃進(jìn)行交換，造成前一級(jí)的核挑在后一級(jí)甚至后兒級(jí)才被分離出去，出現(xiàn)分級(jí)混雜現(xiàn)象。②由于有相當(dāng)一部分伎桃是橢球形的，這些核桃在下滑時(shí)，會(huì)因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級(jí)誤差。
（2）圓孔篩分級(jí)裝置???
圖3-20是圓孔篩分級(jí)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(guò)合適的孔口落下。?
該裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是，在分級(jí)的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)孩桃堵塞篩孔的現(xiàn)象,?尤其是在核桃大量喂人時(shí)。
（3）柵式滾筒分級(jí)裝置?
圖3-21是柵式分級(jí)裝置簡(jiǎn)圖。該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的，滾簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)核桃不停地上升、下落，并在重力和離心力的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)，直至從滾簡(jiǎn)中脫出。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,?能耗低、分級(jí)均勻度高。
2、?新型核桃分級(jí)裝置設(shè)計(jì)
現(xiàn)有的核桃分級(jí)裝置都需要?jiǎng)恿υ?，而且在整體組裝上都很復(fù)雜。為避免這些不必要的能源浪費(fèi)和繁瑣的組裝，現(xiàn)設(shè)計(jì)出一種靠核桃自身重力分級(jí)的裝置。原理是將核桃分為兩個(gè)級(jí)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(nèi)通過(guò)，小于這個(gè)平均值的，核桃在上管道滾落過(guò)程中，靠自身的重力掉入下管道，這樣就可以完成分級(jí)。
2.3 ?核桃破殼機(jī)械的研究重點(diǎn)?
現(xiàn)階段，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，核桃產(chǎn)業(yè)逐年遞增，相應(yīng)的破殼機(jī)械種類也有很多，特別是國(guó)外的技術(shù)已經(jīng)很先進(jìn)，在破殼流程中幾乎不用人工的參與，但國(guó)內(nèi)的破殼機(jī)械還存在一系列的問(wèn)題，為了使破殼機(jī)械在生產(chǎn)中發(fā)揮高效率作用，需要對(duì)各個(gè)破殼機(jī)械裝置進(jìn)行比較，進(jìn)行完善其功能?，F(xiàn)階段我國(guó)核桃破殼機(jī)械的研究重點(diǎn)是：
?
(1)提高機(jī)械的兼容性和適應(yīng)性。當(dāng)前，相當(dāng)多的核桃破殼機(jī)械設(shè)計(jì)有局限?性，它們只能應(yīng)用在具有特定的地區(qū)生長(zhǎng)環(huán)境的某類核桃中，其兼容性和適應(yīng)性較差。提高機(jī)械的通用性和適應(yīng)性，通過(guò)變換核桃破殼機(jī)械的主要部件達(dá)到同時(shí)具備對(duì)其他帶殼堅(jiān)果進(jìn)行脫殼加工的功能已成為核桃破殼機(jī)械發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)和新的挑戰(zhàn)，如何研制出滿足兼容性和適應(yīng)性的要求的工作部件，改進(jìn)技術(shù)工藝，提高生產(chǎn)效率，給核桃破殼機(jī)械作業(yè)的發(fā)展提出了新的難題。?
(2)提高機(jī)械脫殼率，降低破損率。核桃機(jī)械破殼存在的破碎率高、整仁率?低的問(wèn)題是一直制約核桃實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)加工的重要問(wèn)題，對(duì)我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了一定影響。處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到核桃破殼機(jī)械在未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用。一方面，提高核桃破殼機(jī)械的核心技術(shù)，改進(jìn)工作部件，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研發(fā)新的脫殼機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；另一方面，進(jìn)一步改進(jìn)和完善整體配置，提高脫殼率，降低核桃仁破損率。?
(3)提高機(jī)械自動(dòng)化，加強(qiáng)自動(dòng)控制。目前，多數(shù)機(jī)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(chǎn)作業(yè)速度和質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本。為此，?需要研發(fā)以一種新的人工智能系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)電一體化的手段使脫皮殼機(jī)械設(shè)備自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位。并且保證喂料的均勻和定位的有效性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)的速度和質(zhì)量，提高科學(xué)性和精確度，滿足脫殼機(jī)械的發(fā)展要求，不斷拓寬國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，改變現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。?
(4)提高技術(shù)、改進(jìn)工藝、增加新材料。在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，伴隨?著電子技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，核桃剝殼機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料笨重、工藝落后等問(wèn)題將被淘汰，隨之而來(lái)的是簡(jiǎn)單的操作流程、較小的阻力、較長(zhǎng)的使用壽命、較少的勞動(dòng)力、輕便的材料等等，類似的高新技術(shù)將會(huì)被應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中，這也是核桃脫殼機(jī)械在未來(lái)發(fā)展中應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)的主要課題。
2.3.1 設(shè)計(jì)要求
目前核桃破殼機(jī)械裝置存在較大的地域差異性，在不同的地方產(chǎn)不同種類的核桃，即大小不一，這樣就造成了核桃破殼機(jī)械的局限性?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的新型核桃破殼機(jī)械要能改善地域的差異性，能破多種品種的核桃；分級(jí)裝置的改進(jìn)，能使生產(chǎn)效率提高和降低碎仁率；調(diào)節(jié)裝置的改進(jìn)，可以針對(duì)不同品種的核桃。
2.4 核桃的有關(guān)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(guó)栽培有2000年以上的歷史。據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，核桃富含脂肪(70%以上) 及蛋白質(zhì)(20%)，是高熱能營(yíng)養(yǎng)食物，又是無(wú)膽固醇的綠色保健食品，有著廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，歷來(lái)被稱為“木本油料”、“鐵桿莊稼”，是中國(guó)開(kāi)發(fā)山區(qū)林業(yè)生產(chǎn)的重要經(jīng)濟(jì)樹(shù)種。目前，全國(guó)25個(gè)省、市自治區(qū)都有核桃分布，面積有1000多萬(wàn)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(chǎn)量最多，約占全國(guó)總產(chǎn)量的85%以上，并且是我國(guó)傳統(tǒng)出口物資之一。?
我國(guó)的核桃栽培面積約130萬(wàn)hm2以上，主要種植區(qū)域在西南和西北。在國(guó)際市場(chǎng)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(guó)內(nèi)外所認(rèn)識(shí)。我國(guó)核桃總產(chǎn)量約31萬(wàn)噸，全國(guó)人均占有0.?24kg。這與國(guó)際上一些國(guó)家相比相差甚遠(yuǎn)，如美國(guó)人均占有核桃1.?5kg，是我國(guó)的6倍。針對(duì)核桃加工存在的問(wèn)題和市場(chǎng)的需求，確定核桃加工工藝，除脫青皮、分級(jí)、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外，還可進(jìn)一步深加工。在加工中，存在的問(wèn)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(chǎn)發(fā)展的要求，故研制高效剝殼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急。?
核桃也是我國(guó)干果類商品出口之一，加工和出口的季節(jié)性比較強(qiáng)。核桃取仁在我國(guó)歷來(lái)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(jì)，僅取仁一項(xiàng)需占用勞力80多萬(wàn)個(gè)勞動(dòng)日，而且，加工和出口的時(shí)間正值三秋和農(nóng)田基本建設(shè)大忙季節(jié)，任務(wù)重，時(shí)間緊，形成與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)勞力的局面，?所以，實(shí)現(xiàn)核桃取仁機(jī)械化，對(duì)解放勞動(dòng)力，支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。核桃出口國(guó)家較多，進(jìn)口國(guó)家比較集中，國(guó)際市場(chǎng)斗爭(zhēng)十分激烈，實(shí)現(xiàn)核桃加工機(jī)械化，有利于我們搶時(shí)間，爭(zhēng)速度?支援外貿(mào)。從經(jīng)濟(jì)上說(shuō)，國(guó)際市場(chǎng)核桃仁各質(zhì)量等級(jí)的差價(jià)甚大。機(jī)械取仁有希望提高取仁質(zhì)量，增加外匯，同時(shí)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(fèi)了。研制核桃取仁機(jī)的具體任務(wù)是尋找適當(dāng)?shù)?、特別是保證取仁質(zhì)量的破殼工藝方法，研究實(shí)現(xiàn)這一工藝方法所要求的機(jī)器。
三、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
3.1 課題任務(wù)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(lái)，其中最突出的特點(diǎn)就是效率要高，單位時(shí)間內(nèi)的破殼量要大，而且還要適當(dāng)?shù)恼疹櫿事?，不能夠有太多的碎仁?
3.2 課題設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
本裝置主要是通過(guò)機(jī)械加工的手段對(duì)核桃進(jìn)行破殼，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)外的一些破殼機(jī)械的研究，在與本裝置進(jìn)行對(duì)比，在機(jī)械的原理上是行的通的。再根據(jù)一些力學(xué)性能指標(biāo)，本裝置是完全符合的。綜上所述，該設(shè)計(jì)是可行的。
四 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
4.1 本課題需要研究的重點(diǎn)問(wèn)題
需要對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)，分類，然后分別進(jìn)行破殼，提高整仁率。破殼的效率要高，單位時(shí)間內(nèi)的破殼數(shù)量要明顯高于人工。
4.2 本課題需要研究的難點(diǎn)問(wèn)題解決的思路
通過(guò)對(duì)核桃大小的研究，設(shè)計(jì)合理大小篩孔的篩子，通過(guò)振動(dòng)作用，將核桃分級(jí)。分級(jí)后不同大小的核桃先后通過(guò)擠壓輥進(jìn)行擠壓，擠壓的縫隙通過(guò)調(diào)整動(dòng)擠壓輥來(lái)調(diào)整，以便不同的核桃通過(guò)，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(xué)校圖書(shū)館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解核桃的基本性質(zhì)，破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理等，了解各種類型的破殼機(jī)的特點(diǎn)。關(guān)鍵問(wèn)題可請(qǐng)求老師指導(dǎo)或通過(guò)同學(xué)討論，選擇適合的破殼機(jī)類型，對(duì)擬定的破殼機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出破殼機(jī)的零件圖，裝配圖，反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、校核。
六 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
工作方案：設(shè)計(jì)總體含括→分級(jí)裝置設(shè)計(jì)→破殼部分裝置設(shè)計(jì)→動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)→機(jī)箱及外圍設(shè)備設(shè)計(jì)→機(jī)體有機(jī)組合。
進(jìn)度計(jì)劃：
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，了解核桃破殼機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)核桃破殼機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對(duì)核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七 參考文獻(xiàn)?
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
開(kāi)題報(bào)告答辯 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì) 班級(jí) 農(nóng)機(jī)16 4學(xué)生 趙成偉學(xué)號(hào) 8031212425指導(dǎo)教師 蘭海鵬 匯報(bào)內(nèi)容 選題背景研究目的與意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀研究目標(biāo)研究主要內(nèi)容難點(diǎn)問(wèn)題創(chuàng)新點(diǎn) 1選題背景 核桃在地區(qū)有很大的產(chǎn)量 如果只是單一的賣核桃 價(jià)格很低 利潤(rùn)也不高 所以需要進(jìn)行核桃的深加工 提高利潤(rùn)率 進(jìn)行核桃的深加工就需要對(duì)核桃進(jìn)行破殼 而在地區(qū) 很大一部分是用人工破殼 破殼效果差 工作效率很低 大約只有每小時(shí)15公斤 在機(jī)械破殼的比率只有百分之二 所以在此基礎(chǔ)上核桃破殼機(jī)應(yīng)用而生 當(dāng)前一些核桃破殼機(jī)的適應(yīng)性較差 不能很好的對(duì)核桃進(jìn)行破殼 破殼效率和質(zhì)量都較差 2研究目的與意義 本項(xiàng)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(shè)計(jì)先用篩子對(duì)大小不同的核桃進(jìn)行分級(jí) 凹型對(duì)輥的對(duì)轉(zhuǎn)對(duì)核桃進(jìn)行擠壓式的破殼 因?yàn)樵O(shè)計(jì)方面的原因 所以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(lái) 大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 因?yàn)槠茪ず蟮墓视糜谏罴庸?所以也能夠提高利潤(rùn)率 增加農(nóng)民收入 因此此項(xiàng)研究很有意義 核桃要完成破殼的工序是要等青皮脫落后 一定時(shí)間內(nèi)核桃本身脫去水分后才進(jìn)行 在過(guò)去 我國(guó)核桃破殼主要是靠人工來(lái)完成 在一些農(nóng)家地方用專用的小孔模具來(lái)撞擊完成破殼工序 隨著核桃業(yè)的不斷發(fā)展 手工破殼已經(jīng)不能完全滿足社會(huì)的需要 因此 采用機(jī)械式的破殼方式是滿足社會(huì)和生產(chǎn)率唯一選擇 當(dāng)前核桃破殼取仁的方法主要有 離心式碰撞破殼 化學(xué)腐蝕 真空破殼取仁 超聲波破殼 定間隙擠壓破殼 其中采用第一種方法破殼時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的碎仁 所以此方法很少被應(yīng)用 第二種方法 由于在實(shí)際操作中仁易受到腐蝕不好控制 產(chǎn)生的廢水廢液還有可能污染環(huán)境 所以應(yīng)用的也很少 第三 四種破殼方法 需要的破殼設(shè)備昂貴 這無(wú)疑增加了破殼成本 并且破殼效果也不能達(dá)到人們的要求 只有第五種方法值得探索 3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國(guó)核桃破殼機(jī)具發(fā)展緩慢 遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展 在一些生產(chǎn)應(yīng)用的機(jī)具中 存在如下幾個(gè)突出的問(wèn)題 因而 難以推廣應(yīng)用 1 剝殼率低 不少剝殼機(jī)漏剝或剝殼不完全 果仁去凈率不高 有些剝殼機(jī)剝殼率只有50 這是核桃剝殼機(jī)推廣使用的最大障礙 2 損失率高 由于參數(shù)選擇不合理 造成剝殼不完全現(xiàn)象嚴(yán)重 碎仁夾帶在碎殼中難以回收而被棄除 有些機(jī)具果仁損失率高達(dá)20 3 果仁完整性差 有些機(jī)具的設(shè)計(jì) 為了減少漏剝或剝殼不完全現(xiàn)象 一味追求剝殼率的提高 導(dǎo)致高的破碎率 從而降低了產(chǎn)品的商品價(jià)值 4 通用性差 一般剝殼機(jī)僅能用于某一品種堅(jiān)果的剝殼作業(yè) 對(duì)于不同品種的堅(jiān)果 不能通過(guò)更換主要零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用 5 機(jī)具性能不穩(wěn)定 適應(yīng)性差 為某類核桃專門(mén)開(kāi)發(fā)的專用機(jī)型 在該核桃品種 大小規(guī)格 外殼形狀和含水量等因素出現(xiàn)變化時(shí) 剝殼機(jī)具剝殼性能就變差 6 作業(yè)成本偏高 我國(guó)核桃剝殼機(jī)具尚未形成規(guī)模和系列 多數(shù)是單機(jī)制造 制造的工藝水平低 成本高 也因?yàn)橥ㄓ眯圆?不能一機(jī)多用 使得生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備配置的成本高 致使加工核桃的作業(yè)成本增加 1 現(xiàn)有的核桃分級(jí)裝置主要有 錐輥式分級(jí)裝置 圓孔篩分級(jí)裝置和柵式滾筒分級(jí)裝置三種 1 錐輥式分級(jí)裝置錐輥式分級(jí)裝置 采用一對(duì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形輥 核桃在兩錐形輥的帶動(dòng)下不停地上升和下落 同時(shí) 核桃在重力和上端核桃對(duì)其側(cè)向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動(dòng) 直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時(shí) 核桃通過(guò)間隙落下 該裝置分級(jí)效果不好 原因 核挑大量喂入時(shí) 上層的核挑無(wú)法及時(shí)地與下層的核桃進(jìn)行交換 造成前一級(jí)的核挑在后一級(jí)甚至后幾級(jí)才被分離出去 出現(xiàn)分級(jí)混雜現(xiàn)象 由于有相當(dāng)一部分核桃是橢球形的 這些核桃在下滑時(shí) 會(huì)因下滾姿態(tài)的不同 而在不同的位置下落 從而造成分級(jí)誤差 2 圓孔篩分級(jí)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(guò)合適的孔口落下 該裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是 在分級(jí)的過(guò)程中 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)孩桃堵塞篩孔的現(xiàn)象 尤其是在核桃大量喂人時(shí) 3 柵式滾筒分級(jí)裝置該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的 滾簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)核桃不停地上升 下落 并在重力和離心力的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng) 直至從滾簡(jiǎn)中脫出 該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 能耗低 分級(jí)均勻度高 現(xiàn)有的破殼機(jī)械原理圖 4研究目標(biāo) 現(xiàn)階段 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展 核桃產(chǎn)業(yè)逐年遞增 相應(yīng)的破殼機(jī)械種類也有很多 特別是國(guó)外的技術(shù)已經(jīng)很先進(jìn) 在破殼流程中幾乎不用人工的參與 但國(guó)內(nèi)的破殼機(jī)械還存在一系列的問(wèn)題 為了使破殼機(jī)械在生產(chǎn)中發(fā)揮高效率作用 需要對(duì)各個(gè)破殼機(jī)械裝置進(jìn)行比較 進(jìn)行完善其功能 現(xiàn)階段我國(guó)核桃破殼機(jī)械的研究目標(biāo)是 1 提高機(jī)械的兼容性和適應(yīng)性 當(dāng)前 相當(dāng)多的核桃破殼機(jī)械設(shè)計(jì)有局限性 它們只能應(yīng)用在具有特定的地區(qū)生長(zhǎng)環(huán)境的某類核桃中 其兼容性和適應(yīng)性較差 提高機(jī)械的通用性和適應(yīng)性 通過(guò)變換核桃破殼機(jī)械的主要部件達(dá)到同時(shí)具備對(duì)其他帶殼堅(jiān)果進(jìn)行脫殼加工的功能已成為核桃破殼機(jī)械發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)和新的挑戰(zhàn) 如何研制出滿足兼容性和適應(yīng)性的要求的工作部件 改進(jìn)技術(shù)工藝 提高生產(chǎn)效率 給核桃破殼機(jī)械作業(yè)的發(fā)展提出了新的難題 2 提高機(jī)械脫殼率 降低破損率 核桃機(jī)械破殼存在的破碎率高 整仁率低的問(wèn)題是一直制約核桃實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)加工的重要問(wèn)題 對(duì)我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了一定影響 處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到核桃破殼機(jī)械在未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用 一方面 提高核桃破殼機(jī)械的核心技術(shù) 改進(jìn)工作部件 改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 研發(fā)新的脫殼機(jī)理 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 另一方面 進(jìn)一步改進(jìn)和完善整體配置 提高脫殼率 降低核桃仁破損率 5研究主要內(nèi)容 查找選題相關(guān)的文獻(xiàn)資料 確定思路框架 具有整體意識(shí) 對(duì)分級(jí)裝置 破殼機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部分進(jìn)行設(shè)計(jì) 完成破殼機(jī)的三維模型以及相關(guān)技術(shù)圖紙材料 對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度 剛度校核 以及進(jìn)行受力分析 對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整 優(yōu)化 6難點(diǎn)問(wèn)題 核桃的大小不均 在受力時(shí)就不一樣 所以需對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)破殼 分級(jí)時(shí)所用的篩子篩孔大小的確定可能需要做大量的試驗(yàn)來(lái)確定 在破殼時(shí)需要兼顧破殼的效果 提高整仁率 降低碎仁率 所以需要對(duì)擠壓輥的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)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(diào) 7創(chuàng)新點(diǎn) 在進(jìn)行破殼時(shí)對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)處理 提高整體的破殼質(zhì)量擠壓輥分為固定輥和可調(diào)節(jié)輥 能夠調(diào)節(jié)輥間間隙 以應(yīng)對(duì)不同大小 不同品種的核桃擠壓輥的形狀設(shè)計(jì)較為合理 提高整仁率 降低碎仁率設(shè)計(jì)有收集裝置 避免人工收集 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 歡迎大家予以批評(píng)指正 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 XXXXXXXXXXXX機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 XXX指導(dǎo)老師 XXX答辯時(shí)間 2014 05 課題研究的目的及意義 課題研究的主要內(nèi)容 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 創(chuàng)新與改進(jìn) 1 課題研究的目的及意義核桃果仁具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 含有豐富的蛋白質(zhì) 氨基酸及礦物原素 并具有潤(rùn)肺強(qiáng)腎 降低血脂 預(yù)防冠心病之功效 核桃果仁具有很高的藥用價(jià)值 核桃仁有治虛寒喘咳 心腹疝痛等功效 核桃果仁具有很高的食用價(jià)值 加工而成的高級(jí)食用植物油 油色清味香 品位高檔 近年來(lái) 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 核桃的價(jià)值與功能近一步被人們所認(rèn)識(shí) 核桃的深加工就涉及到破殼取仁的操作步驟 目前我國(guó)關(guān)于這方面的技術(shù)還不成熟 所以本次設(shè)計(jì)的分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)是很有意義的 2 課題研究的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是對(duì)目前市場(chǎng)上的分級(jí)裝置 破殼裝置 殼仁分離裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹 了解各種裝置的優(yōu)缺點(diǎn) 并且在所有的裝置中選擇比較理想的裝置作為本次設(shè)計(jì)的分級(jí)裝置 破殼裝置 將所選擇的裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì) 并結(jié)合電動(dòng)機(jī) 機(jī)架 分級(jí)篩軸等部件進(jìn)行分級(jí)破殼機(jī)的整體設(shè)計(jì) 做出三維圖 二維圖 對(duì)所用的電動(dòng)機(jī) 軸 帶輪 帶進(jìn)行分析 計(jì)算 選擇 2 1工作原理 核桃經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入破殼機(jī) 先進(jìn)入分級(jí)篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí) 經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后 核桃按照其大小的不同被分為若干等級(jí) 被分級(jí)好的核桃掉落至核桃擠壓裝置中 可以根據(jù)核桃的大小來(lái)制定核桃破殼擠壓的具體距離 在發(fā)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以后 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng) 核桃在該擠壓區(qū)受到連續(xù)四點(diǎn)擠壓 破殼成功 通過(guò)收集板將破碎以后的殼仁混合物導(dǎo)出來(lái) 2 2分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)整體結(jié)構(gòu) 1 進(jìn)料口 2 篩網(wǎng)保護(hù)罩 3 分級(jí)篩網(wǎng) 4 篩罩 5 大皮帶輪 6 分級(jí)篩軸 7 腿管 8 副橫梁 9 輥?zhàn)?10 輥?zhàn)悠л?11 擠壓板 12 軸承 13 電動(dòng)機(jī)皮帶輪 14 電動(dòng)機(jī) 15 手輪 16 滑塊母 17 滑塊 18 導(dǎo)流槽 19 主橫梁 20 側(cè)橫梁 3關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)3 1分級(jí)機(jī)構(gòu)分級(jí)機(jī)構(gòu)如圖所示 由分級(jí)篩網(wǎng) 導(dǎo)流槽這兩部分組成 關(guān)鍵部件是分級(jí)篩網(wǎng) 分級(jí)篩網(wǎng)采用柵式滾筒裝置 并且為了分級(jí)更加細(xì)致 精確 在柵條的垂直方向上加了一些等距的鋼圈 為了使核桃能夠快速高效分級(jí) 在滾筒的內(nèi)部加上了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(zhuǎn) 這樣核桃就會(huì)隨著螺旋方向在滾筒內(nèi)向前移動(dòng) 3 2破殼裝置破殼裝置由一塊擠壓板和一個(gè)輥?zhàn)咏M成 可以根據(jù)核桃的大小自由的調(diào)節(jié)擠壓板與輥?zhàn)又g的距離 以適應(yīng)實(shí)際情況 并且由于擠壓板上面是一個(gè)鋸齒形的板子 在破殼的過(guò)程中可以持續(xù)的四點(diǎn)加壓 由于有筋的緣故 并且擠壓板的鋸齒形部分表面粗糙 所以會(huì)減小打滑的情況 提高破殼的效率 4創(chuàng)新與改進(jìn)4 1創(chuàng)新點(diǎn) 1 分級(jí)篩網(wǎng)采用柵式滾筒裝置 并且為了分級(jí)更加細(xì)致 精確 在柵條的垂直方向上加了一些等距的鋼圈 為了使核桃能夠快速高效分級(jí) 在滾筒的內(nèi)部加上了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(zhuǎn) 這樣核桃就會(huì)隨著螺旋方向在滾筒內(nèi)向前移動(dòng) 2 破殼裝置采用一個(gè)固定的擠壓板 一個(gè)可以移動(dòng)的動(dòng)輥組成 可以有效的根據(jù)核桃大小的實(shí)際情況調(diào)節(jié) 提高破殼的質(zhì)量 擠壓板擠壓部分表面粗糙化 可以防止打滑 提高破殼效率 4 2改進(jìn)的地方 1 由于本人能力有限 本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是核桃的分級(jí)以及破殼 沒(méi)有對(duì)后續(xù)的殼仁分離進(jìn)行設(shè)計(jì) 所以后面的殼仁混合物還需要用專門(mén)的機(jī)子進(jìn)行清選 理想的機(jī)型是分級(jí) 破殼 殼仁分離一體機(jī) 這是需要改進(jìn)的一個(gè)地方 2 本次設(shè)計(jì)只是單純的機(jī)械設(shè)計(jì) 沒(méi)有涉及到自動(dòng)化部分 而隨著社會(huì)的發(fā)展 技術(shù)的進(jìn)步 設(shè)計(jì)應(yīng)該會(huì)向自動(dòng)化 智能化方向發(fā)展 謝謝大家 誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 趙成偉
學(xué) 號(hào) 8031212425
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 蘭海鵬
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始著手破殼機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn)，至今此類機(jī)器沒(méi)有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)核桃加工的機(jī)械化生產(chǎn)，有利于提高核桃加工的效率，提高取仁質(zhì)量。
本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)以及核桃的破殼，所以所設(shè)計(jì)的機(jī)器名為分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)所做的主要工作是介紹國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的核桃分級(jí)、破殼、殼仁分離技術(shù)，進(jìn)行分級(jí)、破殼部分的設(shè)計(jì)，形成整體的機(jī)型。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)子進(jìn)行電機(jī)的選擇，帶輪的選擇，以及帶的選擇，并進(jìn)行軸的計(jì)算及選擇。
設(shè)計(jì)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(guān)鍵詞：分級(jí)；破殼，效率；完整度
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題研究的背景 1
1.2 國(guó)內(nèi)核桃破殼研究的現(xiàn)狀分析 2
1.3 核桃破殼機(jī)的市場(chǎng)預(yù)測(cè) 3
2 市場(chǎng)上核桃分級(jí)、破殼、殼仁分離裝置的研究 3
2.1 核桃分級(jí)裝置 3
2.2 核桃破殼裝置 4
2.3 核桃殼仁分離裝置 7
3 核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì) 8
3.1 核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定 8
3.2 核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理 9
3.3 核桃破殼機(jī)分級(jí)篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.4 核桃破殼機(jī)破殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
4 各部分零件的選擇與校核計(jì)算 11
4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 12
4.2 帶輪的選擇 12
4.3 帶的選擇 13
4.4 軸的計(jì)算 13
4.5 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 14
5 結(jié)論與發(fā)展方向 15
5.1 結(jié)論 15
5.2 發(fā)展方向 15
總 結(jié) 16
致 謝 17
參考文獻(xiàn) 18
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 課題研究的背景
核桃為胡桃科、胡桃屬植物，喬木，高達(dá)20.25米；樹(shù)干較別的種類矮，樹(shù)冠廣闊；樹(shù)皮幼時(shí)灰綠色，老時(shí)則灰白色而縱向淺裂；小枝無(wú)毛，具光澤，被盾狀著生的腺體，灰綠色，后來(lái)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸及礦物原素，并具有潤(rùn)肺強(qiáng)腎、降低血脂，預(yù)防冠心病之功效，長(zhǎng)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(jià)值，核桃仁有“補(bǔ)氣養(yǎng)血，潤(rùn)燥化痰，益命門(mén)，處三焦，溫肺潤(rùn)腸，治虛寒喘咳，腰腳重疼，心腹疝痛，血痢腸風(fēng)”等功效。長(zhǎng)期食用益壽養(yǎng)顏、抗衰老，孕婦食用對(duì)胎兒智力發(fā)育有神奇功效。
核桃果仁具有很高的食用價(jià)值，用東北山核桃加工而成的高級(jí)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(chǎn)品，具有健脾開(kāi)胃、潤(rùn)沛強(qiáng)腎、滋補(bǔ)康復(fù)、預(yù)防冠心病和降低血脂的功效。是一種健康味美、營(yíng)養(yǎng)豐富的天然綠色營(yíng)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?nèi)シN皮顯黃白色。質(zhì)脆，子葉富油質(zhì)。氣微弱，子葉味淡，油樣，種皮味澀。以色黃、個(gè)大、飽滿、油多者為佳。
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，核桃的價(jià)值與功能進(jìn)一步被世人所認(rèn)識(shí)，在國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)上，人們對(duì)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(chǎng)，同時(shí)也對(duì)核桃的安全生產(chǎn)和加工質(zhì)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(gè)間隙小于殼完全破裂時(shí)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(shí)現(xiàn)殼仁分離是面臨的又一大難題。這是核桃破殼技術(shù)方面存在的主要問(wèn)題。性能良好的破殼機(jī)有以下三個(gè)特點(diǎn)：
（1） 破殼效率高；
（2） 破殼后核仁的清潔度高；
（3） 破殼機(jī)自動(dòng)化程度高。
1.2 國(guó)內(nèi)核桃破殼研究的現(xiàn)狀分析
陜西科技大學(xué)的碩士研究生高警進(jìn)行了核桃破殼機(jī)理研究及破殼機(jī)的設(shè)計(jì)，依據(jù)核桃破殼機(jī)理研究的結(jié)果，并結(jié)合目前國(guó)外成熟的核桃破殼機(jī)械的工作原理，本課題中采用定間隙擠壓破殼法和定向擊打法設(shè)計(jì)破殼設(shè)備。在課題研究的過(guò)程中,由于各個(gè)核桃之間的尺寸存在差異，需要根據(jù)實(shí)際的尺寸條件設(shè)計(jì)破殼機(jī)構(gòu)，并設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)裝置以適應(yīng)不同大小的核桃。先根據(jù)破殼方案運(yùn)用UG設(shè)計(jì)出核桃破殼機(jī)的三維模型，并根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論對(duì)核桃破殼機(jī)的三維模型進(jìn)行優(yōu)化，最后確定設(shè)備的尺寸并加工出樣機(jī)。最后,對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，確定最終的設(shè)計(jì)方案。偏心擠壓式核桃破殼機(jī)和擊打式核桃破殼機(jī)在原理上都能夠?qū)颂疫M(jìn)行破殼，但是兩種設(shè)備的破殼效果不盡相同，所以本課題用兩種設(shè)備利用正交試驗(yàn)對(duì)不同種類的核桃進(jìn)行破殼，通過(guò)從破殼效果、破殼機(jī)加工成本、操作方便性、設(shè)備壽命、環(huán)境影響等方面進(jìn)行比較，確定出最終的設(shè)計(jì)方案以適應(yīng)薄皮核桃品種。
山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的碩士研究生劉德華進(jìn)行了核桃分級(jí)破殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論，對(duì)核桃分級(jí)破殼機(jī)的上料裝置、傳送裝置、分級(jí)裝置以及破殼裝置四部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中上料裝置中的隔料器實(shí)現(xiàn)均勻喂料，傳送裝置將樣本傳送至分級(jí)裝置，分級(jí)裝置對(duì)樣本進(jìn)行分級(jí)處理，最后在破殼裝置中進(jìn)行破殼操作。利用三維建模軟件Solid Works對(duì)核桃分級(jí)破殼機(jī)各部分零件進(jìn)行建模，并裝配以驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)。
農(nóng)業(yè)大學(xué)的碩士研究生何義川進(jìn)行了氣動(dòng)擊打式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究，該機(jī)的主要特點(diǎn)是喂料箱里的核桃由喂料撥輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng)將核桃送到喂料箱的出口，并將喂料箱出口多余的核桃往回?fù)軓亩乐购颂以谖沽舷渲谐霈F(xiàn)搭橋；設(shè)計(jì)出了由兩條平行的驅(qū)動(dòng)鏈和輸送核桃盒子組成的輸送裝置，該裝置可以保證核桃被單一連續(xù)地輸送到破殼工位；同時(shí),設(shè)計(jì)出了防止核桃在輸送過(guò)程中有跳動(dòng)和偏出現(xiàn)象的導(dǎo)向護(hù)送裝置。通過(guò)對(duì)氣動(dòng)擊打式核桃破殼機(jī)的二次回歸正交試驗(yàn)，得到了在不同試驗(yàn)指標(biāo)下破殼機(jī)的破殼回歸方程和最優(yōu)方案。
青島理工大學(xué)的碩士研究生劉明政進(jìn)行了核桃剪切擠壓柔性破殼取仁的機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究，目前所存在的核桃破殼取仁設(shè)備主要采用剛性元件，存在破殼率和露仁率低的問(wèn)題，多數(shù)剝殼機(jī)一味追求剝殼率的提高，導(dǎo)致高的核桃仁破碎率，損失率較高，并且對(duì)不同品種的核桃適應(yīng)性差。采用柔性元件并設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu)能有效提高破殼率和露仁率，減少對(duì)核桃仁損害，提高了整仁率。本研究課題利用自行研制的核桃剪切擠壓柔性破殼取仁分離設(shè)備，重點(diǎn)對(duì)柔性帶剪切擠壓破殼及脫殼取仁系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與破殼取仁機(jī)理分析，并對(duì)柔性帶剪切擠壓破殼及脫殼取仁效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具體研究?jī)?nèi)容如下:
（1） 針對(duì)目前核桃生產(chǎn)加工中破殼取仁工序存在的問(wèn)題，分析了目前核桃破殼取仁方法的優(yōu)劣，得出機(jī)械裝置的方法較為理想；針對(duì)不同的機(jī)械破殼方法，綜述了國(guó)內(nèi)外核桃破殼以及脫殼取仁機(jī)械設(shè)備研究現(xiàn)狀，并對(duì)堅(jiān)果破殼過(guò)程中的力學(xué)特性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。在上述分析的基礎(chǔ)上，提出了基于剪切擠壓機(jī)理柔性帶核桃破殼取仁的研究課題。
（2） 進(jìn)行了核桃剪切擠壓柔性破殼取仁分離裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了柔性帶剪切擠壓破殼及脫殼系統(tǒng)，柔性葉片錘擊取仁系統(tǒng)，氣力與柔性螺旋葉片耦合作用下核桃殼仁滾筒雙向分離系統(tǒng)，并分析了每個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)和工作原理；對(duì)核桃剪切擠壓柔性破殼取仁分離裝置的有益效果進(jìn)行了分析；設(shè)計(jì)了新型核桃分級(jí)設(shè)備，并對(duì)核桃剪切擠壓柔性破殼取仁分離裝置三個(gè)系統(tǒng)中各自相應(yīng)的部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
1.3 核桃破殼機(jī)的市場(chǎng)預(yù)測(cè)
隨著社會(huì)的進(jìn)步與人們生活水平的提高以及核桃市場(chǎng)的發(fā)展，核桃破殼機(jī)的市場(chǎng)肯定會(huì)越來(lái)越好，需求量會(huì)越來(lái)越大，所以說(shuō)這一塊的市場(chǎng)市很好的。但是目前這一市場(chǎng)還不成熟，技術(shù)也不是很成熟，急需大量的科技工作者涌入這一領(lǐng)域。
2 市場(chǎng)上核桃分級(jí)、破殼、殼仁分離裝置的研究
2.1 核桃分級(jí)裝置
① 錐輥式分級(jí)裝置，如圖2-1所示，該裝置用一對(duì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形輥擠壓核桃，核桃在兩錐形輥的帶動(dòng)下不停地翻動(dòng)，核桃在重力和上端核桃對(duì)其側(cè)向擠壓力的共同作用沿錐形輥向下移動(dòng)直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時(shí)，核桃通過(guò)間隙落下。理論上錐輥也可用圓輥，只要兩端的間距不同即可，且線速度相同，錐輥則線速度不同。該裝置分級(jí)時(shí)如果核桃進(jìn)料過(guò)多會(huì)造成上層核桃無(wú)法及時(shí)與下層核桃進(jìn)行交換，使前一級(jí)的核桃在后一級(jí)甚至后幾級(jí)才被分離出去， 出現(xiàn)分級(jí)混雜現(xiàn)象。另外有的核桃是橢球形的，這些核桃在下滑時(shí)，會(huì)因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級(jí)誤差。
1.錐輥 2.核桃 1.進(jìn)料斗 2.出料斗 3.柵式滾
圖2-1 錐輥式分級(jí)裝置 圖2-2 柵式滾筒分級(jí)裝置
② 柵式滾筒分級(jí)裝置，如圖2-2所示，該裝置由柵條組成的有一定錐度滾筒構(gòu)成，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)核桃不停地上升和下落，并在重力和離心力的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)，直至從滾筒中脫出。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低、分級(jí)均勻度高。
1.窩眼輥 2.核桃 1.核桃 2.齒盤(pán) 3.齒板
圖2-3 對(duì)輥窩眼式破殼裝置 圖2-4 雙齒盤(pán)-齒板式破殼裝置
2.2 核桃破殼裝置
① 對(duì)輥窩眼式破殼裝置，如圖2-3所示，對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置的每個(gè)輥上同一個(gè)圓周平均分布著8個(gè)窩眼。窩眼在整個(gè)擠壓輥表面上呈交錯(cuò)排列，窩眼縱向間距為54mm，所有窩眼開(kāi)口半徑均為 30mm，但不在同一圓周的窩眼的深度都不相同，從13mm 依次增加 0.5mm 直到 20mm 為止，輥的長(zhǎng)度870mm。該裝置能對(duì)大小不同的核桃進(jìn)行定距離擠壓，同時(shí)擠壓時(shí)用窩眼抓取核桃，抓取可靠，核桃擠壓時(shí)不會(huì)竄動(dòng)，能進(jìn)行可靠的擠壓。破殼的核桃需進(jìn)行進(jìn)一步的脫殼。該裝置生產(chǎn)能力>150kg/h，核桃按粒徑大小自動(dòng)分級(jí)的準(zhǔn)確率>95%，開(kāi)口率>95%，破碎率<2%。
② 雙齒盤(pán)—齒板式破殼機(jī)，如圖2-4所示，齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)核桃邊旋轉(zhuǎn)邊擠進(jìn)由齒盤(pán)、偏心圓弧齒板組成的剝殼區(qū)，受到擠壓作用，核桃表面產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，直至最終完全破裂，碎殼和仁從最小間隙處掉下。由于該裝置能較好滿足 “四點(diǎn)加壓” 原理，且可實(shí)現(xiàn)核桃的滾動(dòng)擠壓，因此破裂效果好、碎仁率低。最大生產(chǎn)率 180kg/h，破殼率 90%以上，高路仁率 70%-90%，其中一路仁率 30%-40%。
1.擠壓輥 2.核桃 1.外磨 2.核桃 3.內(nèi)磨 4.擋板
圖2-5 變形恒定破殼裝置 圖2-6 內(nèi)外磨破殼裝置
③ 變形恒定破殼裝置，如圖2-5所示，該破殼裝置是由一對(duì)螺紋螺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(jié)構(gòu)上保證了核桃的實(shí)際變形能隨果徑的增大而增大。 當(dāng)核桃?jiàn)A在一對(duì)左、右螺紋之間時(shí)，形成了四點(diǎn)加壓。不同果徑的核桃可在不同開(kāi)度處殼。為避免核桃與滾柱間發(fā)生相對(duì)滑移，滾柱面進(jìn)行了“滾花”處理。
④ 內(nèi)外磨核桃破殼裝置，如圖2-6所示，外磨1固定在機(jī)架上，內(nèi)磨3在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。核桃2在內(nèi)外磨之間的間隙內(nèi)破裂脫殼，當(dāng)破碎到合適的粒度后，由擋板4與內(nèi)磨下底之間的縫隙落到落料扳上。因該機(jī)不能自動(dòng)適應(yīng)核桃的大小，又由于目前核桃品種不純、大小不一，因此該機(jī)在實(shí)際使用中存在一定缺陷，破裂果徑不同的核桃，需更換尺寸大小不同的內(nèi)外磨。
⑤ 圓盤(pán)破殼裝置，如圖2-7所示，該裝置由一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼盤(pán)3組成的。兩破殼盤(pán)用等速萬(wàn)向節(jié)5偶合。狹縫角度通過(guò)動(dòng)軸承組件1、4可調(diào)，狹縫寬度通過(guò)破殼盤(pán)上的固定螺釘2可調(diào) 。落人破殼盤(pán)狹縫一側(cè)的核桃6，隨盤(pán)旋轉(zhuǎn)經(jīng)最窄處破殼后從另一側(cè)甩出。該機(jī)可破大小混雜在一起的核桃。
1.主動(dòng)軸 2.螺釘 3.破殼盤(pán) 1.定破殼板 2.調(diào)距手柄 3.偏心軸
4.從動(dòng)軸 5.萬(wàn)向節(jié) 6. 核桃 4.動(dòng)破殼板
圖2-7 圓盤(pán)破殼裝置 圖2-8 6PK-400核桃破殼機(jī)簡(jiǎn)圖
⑥ 平板擠壓破殼裝置，李忠新等人選用平板擠壓破殼方法，采用了一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼板作為核桃破殼工作部件，對(duì)核桃進(jìn)行破殼取仁。并設(shè)計(jì)出了 6PK-400 核桃破殼機(jī)，如圖2-8所示，該裝置由一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼板組成。動(dòng)破殼板一端通過(guò)鉸鏈連接到殼體，一端可由偏心軸帶動(dòng)做往復(fù)曲線運(yùn)動(dòng)；定破殼板是一可調(diào)擠壓直板，上方一端與機(jī)體鉸接，下方與調(diào)距手柄相連，手柄由可轉(zhuǎn)動(dòng)的一段螺栓組成。旋轉(zhuǎn)手柄可推動(dòng)定破殼板前后運(yùn)動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)兩板之間的間隙和角度，使擠壓間隙的最小寬度小于果殼的直徑，并近于核桃果仁最大外徑。破殼板表面焊有魚(yú)鱗狀鐵網(wǎng)，有許多細(xì)小的橫紋，用于增加與核桃接觸的粗糙度。落入破殼板狹縫的核桃，隨動(dòng)破殼板運(yùn)動(dòng)經(jīng)最窄處破殼后，經(jīng)出料口甩出。該機(jī)可破大小混雜在一起的核桃。
⑦ 弧板—滾筒破殼裝置，如圖2-9所示，該裝置是由弧形板2和滾筒1組成，在滾筒上裝有兩個(gè)角度成 180°的活塞，兩活塞由彈簧支撐。當(dāng)分級(jí)后的核桃喂入旋轉(zhuǎn)滾筒后，自行定位在活塞的頂端，隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在活塞和弧板的共同擠壓下破裂，而后進(jìn)入料斗。 半仁以上的占 75%， 碎仁占 15%， 未破殼的約占 6%，生產(chǎn)能力 30kg/h。
1.滾筒 2.弧板 3.活塞 4.彈簧 1.機(jī)架 2.出料口 3.主滾筒 4.進(jìn)料 5.電機(jī)
5.氣壓裝載系統(tǒng) 6.敲擊臂 7.壓桿滾筒 8.電機(jī)
圖2-9 弧板-滾筒破殼裝置 圖2-10 機(jī)械打擊破殼裝置
⑧ 機(jī)械擊打破殼裝置，如圖2-10所示，打擊方式破殼能得到較多的高路仁，破殼后的核桃殼較碎，有利于實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械破殼，破殼的綜合效果優(yōu)與擠壓破殼。洪翎等人采用仿生機(jī)械敲擊臂敲擊山核桃使其破殼，研制了一種采用機(jī)械擊打方式的實(shí)用高效手剝山核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由輸送機(jī)構(gòu)、破殼機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)及機(jī)架等組成，不受山核桃形狀和大小限制，免除了分級(jí)步驟。
⑨ 碰撞碎殼裝置，如圖2-11所示，該裝置由上機(jī)殼10與下機(jī)殼4，以及傳動(dòng)部件組成。上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥，脫棍與上機(jī)殼的外壁之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩9，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室 8， 輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼，為碰撞的核桃在咽喉處被搓擦擠壓破碎。脫出的核桃仁一、二等品占 70%以上。
1.料斗 2.擋板 3.絨輥 4.出料斗
圖2-11 碰撞破殼裝置 圖2-12 絨輥殼仁分離裝置
2.3 核桃殼仁分離裝置
① 絨輥殼仁分離機(jī)，如圖2-12所示，由一對(duì)外表面包著絨布2的輥?zhàn)?組成。兩個(gè)輥?zhàn)尤瘫舜私佑|反向轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)于水平面傾斜。當(dāng)殼和仁從料斗1喂入后表面光滑的仁不易被絨毛粘附沿兩輥之間的凹槽向下滑移，直至從底端排出。端口粗糙的殼被絨毛粘附經(jīng)過(guò)絨輥落入排料斗4。為了達(dá)到一定的分離效果，一般該裝置由多對(duì)絨輥組成，進(jìn)行反復(fù)分離。由于仁的斷裂端口也有毛刺易被毛絨粘附，因此分離效果不好。
1.接殼斗 2.進(jìn)料斗 3.分離帶 4.接仁斗
圖2-13 帶式殼仁分離裝置 圖2-14 分選式殼仁分離裝置
② 帶式分離殼仁，如圖2-13所示，環(huán)形帶沿長(zhǎng)度方向與水平面傾斜，帶面由低端向高端運(yùn)行。 表面光滑的仁沿帶面下行從底端排出端口粗糙的充順帶面上行，從高端排出。為了達(dá)到分離精度， 一般采用多層分離帶分離。由于仁的斷裂端口也會(huì)有毛刺，所以該裝置也不能很好地分離殼和仁。
③ 風(fēng)選式分離殼仁，如圖2-14所示，運(yùn)用氣流分選法分離核桃殼仁，氣流由風(fēng)機(jī)提供，可以調(diào)節(jié)風(fēng)量。農(nóng)大核桃殼仁分選機(jī)包括喂料斗1、機(jī)架2、物料輸送裝置3、抖動(dòng)裝置4、風(fēng)機(jī)10和 R 型分選裝置17。機(jī)架2上方設(shè)喂料斗1，喂料斗1下方設(shè)輸送裝置3；抖動(dòng)裝置4位于輸送裝置3下方，抖動(dòng)裝置4和分選裝置17間設(shè)喂料淌板16；支架11上安裝風(fēng)機(jī)10，風(fēng)機(jī)出口接入分選裝置17；分選裝置17由中空通風(fēng)腔22，氣流入口21、節(jié)流器13、仁出口通道15、物料入口通道23、殼出口通道14和泄壓口18等7部分組成。本實(shí)用新型具有較高的殼、仁分選率 ，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)。
3 核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
3.1 核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定
核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，要想設(shè)計(jì)出一款好的機(jī)器，就要在經(jīng)濟(jì)性
和實(shí)用性上下功夫。要綜合考慮諸多方面的因素，包括產(chǎn)品實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，安全性，實(shí)用性就要
要求所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品便于操作，經(jīng)濟(jì)性則要求產(chǎn)品效率高，同時(shí)自動(dòng)化程度高，節(jié)省勞動(dòng)力，降低勞
動(dòng)成本。安全性要考慮所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過(guò)程中安全系數(shù)要高，充分考慮工人的人身安全。
基于以上所要考慮的各個(gè)方面，我們要通過(guò)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行全面的分析，使得產(chǎn)品在后期的工作中沒(méi)有后顧之憂。
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外核桃破殼機(jī)的分析，以及查閱大量文獻(xiàn)資料，此次我設(shè)計(jì)的是分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)。整個(gè)裝配圖由進(jìn)料口、機(jī)架、分級(jí)部分、擠壓部分、傳動(dòng)部分、電動(dòng)機(jī)等組成。核桃由入料口進(jìn)入分級(jí)部分然后經(jīng)過(guò)擠壓部分破殼最后進(jìn)行收集。
3.2 核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理
分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括：進(jìn)料口，分級(jí)篩網(wǎng)，篩軸，擠壓板，輥?zhàn)?，機(jī)架，電動(dòng)機(jī)，大皮帶輪，小皮帶輪等組成。
工作原理：核桃經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入破殼機(jī)，先進(jìn)入分級(jí)篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后，核桃按照其大小的不同被分為若干等級(jí)，被分級(jí)好的核桃掉落至核桃擠壓裝置中，可以根據(jù)核桃的大小來(lái)制定核桃破殼擠壓的具體距離，在發(fā)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以后，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，核桃在該擠壓區(qū)受到連續(xù)四點(diǎn)擠壓，最后破殼成功。下圖3-1為本次設(shè)計(jì)機(jī)器總體裝配圖：
圖3-1 分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)
3.3 核桃破殼機(jī)分級(jí)篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)比我們前面提到的各種分級(jí)裝置，柵式滾筒分級(jí)裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，耗能少，并且分級(jí)精度也比較理想，分級(jí)均勻度高，所以我們選用此裝置作為本機(jī)的分級(jí)裝置，如圖3-2所示：
圖3-2 柵式滾筒分級(jí)裝置
為了防止核桃在兩條柵條之間移動(dòng)混亂，在此對(duì)柵條滾筒進(jìn)行改進(jìn)，我在柵條的垂直方向上加上一圈一圈的鋼圈，如圖3-3所示，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)核桃不停地上升和下落， 并在重力和離心力的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)， 直至從滾筒中脫出。因?yàn)楹颂沂遣灰?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(dòng)（柵條的錐度也并不是很大），所以我在滾筒內(nèi)設(shè)計(jì)加上一個(gè)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(zhuǎn)，這樣核桃就會(huì)隨著螺旋方向在滾筒內(nèi)向前移動(dòng)。
圖3-3 分級(jí)篩選裝置
3.4 核桃破殼機(jī)破殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)我們前面提供的幾種破殼方式，綜合分析利弊，我們?cè)谶@里選擇變形恒定破殼裝置，該破殼裝置是由一對(duì)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(jié)構(gòu)上保證了核桃的實(shí)際變形能隨果徑的增大而增大，如圖3-4所示：當(dāng)核桃?jiàn)A在一對(duì)左 、右螺紋之間時(shí) ，形成了四點(diǎn)加壓，兩個(gè)滾柱發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，核桃在壓力的作用下，進(jìn)行破殼。
圖3-4 變形恒定破殼裝置
但是此裝置也有一些不足之處，最大的弊端就是兩個(gè)滾柱之間的距離是不可調(diào)整的，雖然說(shuō)兩個(gè)滾柱之間的距離根據(jù)滾柱上螺紋的直徑大小的改變是能夠改變的，但是因?yàn)闈L柱整體的直徑不會(huì)很大，所以這個(gè)距離的改變是非常有限的。并且由于是兩個(gè)滾柱，四點(diǎn)加壓只有一個(gè)地方，會(huì)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(shí)發(fā)生打滑。
我在此基礎(chǔ)上對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)如圖3-5所示，讓其中的一個(gè)滾柱固定，不再轉(zhuǎn)動(dòng)，并且去掉螺紋，在上面加一個(gè)鋸齒形的板子，形成擠壓板。另一個(gè)滾柱設(shè)計(jì)成一個(gè)輥?zhàn)樱辉儆寐菪Y(jié)構(gòu)，在擠壓部分設(shè)計(jì)成鋸齒形，輥?zhàn)优c擠壓板的距離可以通過(guò)手輪調(diào)節(jié)，在輥?zhàn)拥匿忼X形部分加上一條筋。
這樣設(shè)計(jì)最大的好處就是可以根據(jù)核桃的大小自由的調(diào)節(jié)擠壓板與輥?zhàn)又g的距離，以適應(yīng)實(shí)際情況，并且由于擠壓板上面是一個(gè)鋸齒形的板子，在破殼的過(guò)程中可以持續(xù)的四點(diǎn)加壓，由于有筋的緣故，所以會(huì)減小打滑的情況，提高破殼的效率。
圖3-5 分級(jí)擠壓裝置
4 各部分零件的選擇與校核計(jì)算
4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
按工作要求和條件，選用三相變頻異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型，功率為5.5KW，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為，根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率，由設(shè)計(jì)文獻(xiàn)３查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有以下三種傳動(dòng)比選擇方案，如4-1表所示：
表4-1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)與功率轉(zhuǎn)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
KW
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
電機(jī)質(zhì)量
N
1
2
3
Y132M-4
Y132S2-2
Y160M-6
7.5
7.5
7.5
1500
3000
1000
1440
2900
970
81
70
119
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量，功率，以及轉(zhuǎn)速，可見(jiàn)第1種方案比較合適，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y132M-4。
4.2 帶輪的選擇
確定帶輪基準(zhǔn)直徑：查表知道主動(dòng)輪的最小基準(zhǔn)直徑為：
（4-1）
根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列與實(shí)際情況：
取 （4-2）
計(jì)算從動(dòng)輪（大皮帶輪）的基準(zhǔn)直徑，取傳動(dòng)比為1:3：
（4-3）
根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列，?。?
（4-4）
驗(yàn)算帶的速度：
（4-5）
速度在?5-25m/s內(nèi)，合適。
4.3 帶的選擇
確定設(shè)計(jì)功率，選取V帶類型：查表可得工作情況系數(shù) ：
，
（4-6）
依據(jù)，所以選取普通A型V帶。
確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：
（4-7）
初步確定中心距：，
計(jì)算帶的初選長(zhǎng)度：
，帶入：
，
=1630 （4-8）
選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:
（4-9）
計(jì)算帶的實(shí)際中心距?a?為:
（4-10）
帶的中心距離在一定范圍內(nèi)是可以調(diào)節(jié)的。
4.4 軸的計(jì)算
初步確定主動(dòng)軸的最小直徑，根據(jù)課本中的公式初步估算主動(dòng)軸的最小直徑，選取的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)1中的表15-3，?。?
，
5.50.995.445KW （4-11）
則： （4-12）
取整數(shù)，所以d=19mm。
篩軸的從動(dòng)功率為：
5.445×0.8×0.98=4.27KW （4-13）
按文獻(xiàn)1中的公式初步估算篩軸的最小直徑，選取的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)1中的表15-3，取：
，
=1440/3=480
則： （4-14）
取整數(shù)，所以d=22mm。
4.5 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
本設(shè)計(jì)中有四處要求使用鍵聯(lián)接，一處為電機(jī)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?zhàn)优c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(diào)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(jí)以上的精度要有定心精度的要求，所以選擇用平鍵聯(lián)接，此處用圓頭普通平鍵（A）型。
根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中53頁(yè)查得鍵1的截面尺寸，并且根據(jù)課本106頁(yè)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(zhǎng)度系列，可以確定取此鍵的長(zhǎng)度L=80mm。查得鍵2的截面尺寸為：寬度b=6mm，高度h=6mm，根據(jù)大皮帶輪的輪轂寬度取此鍵的長(zhǎng)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(zhǎng)度系列，取該鍵的鍵長(zhǎng)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(jié)合長(zhǎng)度系列取此鍵的鍵長(zhǎng)為：16mm。
5 結(jié)論與發(fā)展方向
5.1 結(jié)論
我所設(shè)計(jì)的分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是破殼效率高，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大量的工作，省時(shí)省力。但是，也有一些缺點(diǎn)，最大的問(wèn)題就是自動(dòng)化程度低，沒(méi)有安裝傳感器部分，對(duì)受力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成數(shù)據(jù)庫(kù)，所以對(duì)核桃不能夠進(jìn)行精確、精準(zhǔn)的靈活式破殼，達(dá)到最大的破殼率，并且最大化的保持核桃仁的完整。
5.2 發(fā)展方向
隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，以及人們生活水平的提高，人們對(duì)堅(jiān)果的使用方法也會(huì)更加的豐富，不管怎樣處理堅(jiān)果，首先要做的就是破殼，所以以后的堅(jiān)果破殼市場(chǎng)肯定會(huì)越來(lái)越好。同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步，核桃破殼機(jī)械肯定不會(huì)僅僅局限于純機(jī)械部分，以后的方向應(yīng)該是自動(dòng)化的方向，就是說(shuō)以后的核桃破殼機(jī)械應(yīng)該是對(duì)核桃進(jìn)行精確的分級(jí)，精準(zhǔn)的破殼以及細(xì)致的殼仁分離，并且進(jìn)行大量的試驗(yàn)形成數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用傳感器的原理，實(shí)現(xiàn)核桃破殼的自動(dòng)化。
由于本人能力有限，本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)核桃的分級(jí)以及破殼，并沒(méi)有進(jìn)行殼仁分離的設(shè)計(jì)，只是在前面列舉了一些目前現(xiàn)世的一些對(duì)殼仁分離的方法技術(shù)，所以說(shuō)后期還需要對(duì)殼仁混合物進(jìn)行分離，這也是一個(gè)比較有挑戰(zhàn)性的課題。理想的機(jī)型應(yīng)該是集分級(jí)、破殼、殼仁分離于一體的，在這個(gè)方面還需要改進(jìn)。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)。這是我們?cè)诖髮W(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì)，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法，通過(guò)本環(huán)節(jié)把我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用，把大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)貫穿起來(lái)，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來(lái)，為我將來(lái)的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
我深刻的認(rèn)識(shí)到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識(shí)，如應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題，但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。
致 謝
畢業(yè)在即，四年的大學(xué)生活已接近尾聲，經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，在蘭海鵬老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫(xiě)論文期間，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師蘭海鵬，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫(xiě)、修改和定稿，蘭老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹(shù)立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時(shí)我還要感謝大學(xué)期間各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培，他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。
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