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核桃循環(huán)干燥機的設計
(1.
摘要：本文設計的核桃循環(huán)干燥機是農作物收獲后進行干燥的一種常用機械設備，不僅用于核桃的干燥而且可以用于小麥，花生等農作物干燥。本次設計能使核桃在干燥時保持內部品質不發(fā)生變化且大大降低核桃的干燥時間，可以提高核桃干燥加工中人力和物力資源的利用率，同時也提高了勞動生產率。本課題設計的主要內容是核桃循環(huán)干燥機的設計。主要通過對原始數據的分析、方案的論證比較和選擇，完成了核桃循環(huán)干燥機的總體設計，干燥原理的設計，輸送原理的設計和傳動方案的結構尺寸、撥輪軸的結構尺寸等進行了詳細的計算和說明。為薄皮核桃加工和設備設計提供科學依據和生產實踐指導。
關鍵詞：核桃；循環(huán)；干燥機
中圖分類號:TD451 文獻標識碼：A
0引言
薄皮核桃系棉桃科，原產中國，其堅果是世界性著名四大干果之王，果仁不僅含有豐富的蛋白質和油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，而且富含多種人體必需的氨基酸和礦物質元素，具有較高的營養(yǎng)價值及藥用價值，是重要的木本油料作物和藥用植物，經濟價值比較高。近年來，隨著市場經濟的發(fā)展和人們對核桃認知的提高,核桃的種植面積和產品產量逐年上升，產銷兩旺。是我國核桃主產區(qū)，其中以南疆的薄皮核桃最有代表性。為易于保存和貯藏，減少運輸費用，易于裝卸獲得希望產品質量等目的，核桃干燥機便成為核桃深加工中不可或缺的設備，而且其發(fā)展前景十分廣闊。
薄皮核桃堅果呈卵形或廣橢圓形，果殼薄而易碎，內有多個分隔，隔膜發(fā)達，果仁位于分隔內，其結構十分復雜。干燥是薄皮核桃加工中的重要技術過程，干燥工藝直接關系到薄皮核桃堅果產品質量、干燥能耗及效率。國內外已有大量關于食品、糧食等物料熱風干燥特性的研究報道，有些已得到成功應用并取得顯著的經濟效益。但至今尚未見到有關南疆薄皮核桃干燥機成熟的研究報道。市場上的核桃干燥機并非針對南疆特色核桃設計，干燥質量不易控制，易導致果仁焦化或干燥不充分，整個干燥過程中會改變核桃內部的品質，大大降低機械性能的性價比。因此，本文對市場上出現的干燥機進行改進針對南疆薄皮核桃進行研究，設計出符合南疆核桃自身特性的核桃干燥機。
本文設計的核桃循環(huán)干燥機是農作物收獲后進行干燥的一種常用機械設備，不僅用于核桃的干燥而且可以用于小麥，花生等的干燥。本次設計能使南疆薄皮核桃在干燥時保持內部品質不發(fā)生變化且大大降低核桃的干燥時間，可以提高核桃干燥加工中人力和物力資源的利用率，同時也提高了勞動生產率。本課題設計主要通過對原始數據的分析、方案的論證比較和選擇，完成了核桃循環(huán)干燥機的總體設計和干燥原理的設計。為薄皮核桃加工和設備設計提供科學依據和生產實踐指導。
1總體設計思路
核桃通過進料口到斗式提升機，目的是使核桃通過斗式提升機被送到干燥室，干燥后的核桃由于撥輪軸的轉動落到底架的斜板上并滑向輸送帶，核桃被輸送帶再次送進斗式提升機實現核桃的循環(huán)過程。
1.1設計原理
本課題設計的核桃循環(huán)干燥機采用對流廂式干燥器，通過下方撥輪軸的轉動傳送干燥后的核桃。撥輪軸的動力來源于三相電動機，其帶動撥輪軸轉動。因此可以通過改變三相電機的開啟時間來控制核桃在干燥箱體內的時間，使核桃脫水達到預定要求。同時可以通過改變三相電機的頻率調整撥輪軸的轉動速度大小，進而控制核桃下落的流量。在干燥箱體內，熱風由兩側平行均勻吹入室內并向上或下旋轉至室頂或室底。熱風盡可能與核桃接觸，熱利用率高，廢氣則由頂部開口排出。
在干燥機工作過程中，熱風與核桃相接觸，與其表面形成濕差，產生熱濕交換，最后完成脫濕過程。影響干燥效果的主要因素是熱風的溫度，其主要由熱源和離心式風機決定。除此之外，干燥時間的掌握也十分重要，所以實現撥輪軸轉速可調可以有效地控制干燥時間。干燥機的工作過程必須與熱風烘干工藝相結合。首先對農特產品含水的構成、最終含水率的要求、干燥溫度的限制等特點有所了解，確定其正確的干燥工藝，建立最佳的烘干曲線。
1.2設計總體結構
核桃循環(huán)干燥機機的總體結構示意圖，如圖1所示。
工作時，干燥系統(tǒng)是通過柴油燃燒使熱源產生熱風，熱風經過離心式風機送到熱風通道并進入干燥室對核桃進行持續(xù)干燥。循環(huán)系統(tǒng)中動力是接通電源按下電動機3的啟動開關，讓電動機3帶動斗式提升機轉動把核桃由進料口垂直提升并送進干燥室，核桃接受由風箱均勻吹入干燥室的平行熱風的干燥。核桃在干燥室內干燥一段時間后，按下電動機2的啟動開關后電動機2帶動撥輪軸轉動，撥輪軸上方兩葉片之間的核桃將隨著撥輪軸一起轉動到撥輪軸的下方落到底架的斜板上，在撥輪軸的作用下核桃被送出干燥室并滑向輸送帶。然后按下電動機4的啟動開關，電動機4帶動輸送帶軸轉動將干燥后的核桃通過輸送帶的水平移動運往進料口處。本產品適合于物料的干燥，不僅操作方便、省時省力，還可以根據不同物料的品種，對其進行一定的調整。本產品的干燥溫度范圍為30℃～100℃。對于不同物料可以選擇最佳工作溫度，較好地解決了機器對不同品種和溫度物料的適應性、生產效率高、結構緊湊。
圖1核桃循環(huán)干燥機的總體結構示意圖
1.底架 2.油箱 3.熱源 4. 離心式風機 5.熱風道1 6.電機4 7.輸送帶 8. 支架 9. 熱風道2 10.電機2 11.風箱 12.干燥室 13出料管 14.電機3 15.斗式提升機 16撥輪軸 17.進料口
2關鍵部件的設計
2.1物料進出機構
進料口的設計主要考慮其容積及自然下流且能順利進入斗式提升機內。出料口的設計主要考慮其操作方便和離開機體的便捷及速度。進料口采用弧線方形，這樣可以增加核桃的容納量和使核桃能夠大量快速沿著曲面滑進斗式提升機的提升斗內，經過提升機被運送到干燥室內。出料口采用弧線圓形，這樣可以使核桃在循環(huán)系統(tǒng)或出料時操作方便和加快速度，核桃可以被快速送到指定地方。由于在相同時間內核桃進入提升斗內的量是個定值，因此可以通過調節(jié)電機3頻率來改變斗式提升機的運動速度大小，從而增加或減少被提升物料的量，以此來調節(jié)物料的出量。
2.2兩個撥輪軸上葉片間距的確定
影響核桃正常干燥的因素很多，首先是核桃所處的外部溫度、水分含量、熱風吹入干燥室內的溫度和速度，內部的組織結構、物理特性、核桃的大小、均勻度及飽滿度等因素。核桃大小均勻、水分含量相近和外殼薄度一致的核桃正常干燥比較容易。核桃的所處環(huán)境要保持正常狀態(tài)，外部的溫度、水分含量要在合適的范圍之內，外部溫度過低或水分過高會影響核桃干燥的質量和干燥時間。同時，熱風的溫度和速度控制整個核桃干燥過程，核桃干燥質量的好壞和干燥時間的長短直接受到熱風的影響。適宜核桃干燥熱風溫度為65℃～75℃和風速為60m/min～70 m/min。其他影響正常干燥質量的因素還有兩撥輪軸葉片的間距。
為保證在核桃在干燥的情況下不會從兩波輪軸的縫隙中落下，本設計由核桃經驗大小將兩波輪軸的縫隙定位d=1cm。
2.3帶式輸送機的運動原理
工作時， 物料由進料斗進入輸送帶上，并被輸送至輸送機的另一端，物料按拋物線運動落下。本設計輸送帶采用橡膠帶，卸料裝置選擇在端部滾筒處由輸送帶拋出的形式。
輸送帶生產率和功率消耗
生產率 帶式輸送機的生產率用下式計算： (t/h) （4-1）
式中：F--- 物料在帶上的橫截面積（m2）;
v--- 輸送帶的速度（m/s）；
ρ-- 物料密度（t/m3）；
功率消耗 帶式輸送機所需功率可用下式計算：
(t/h) （4-2）
式中 Q--- 物料輸送量（t/h）；
L--- 輸送機長度（m）；
H--- 提升高度（m）；
K--- 與Q和L有關的系數；
核桃的運動速度取決于輸送機的運動速度，而輸送機的速度又取決于電機2轉速。本設計根據運動指數通過計算和實驗，確定輸送機的速度和電動機功率p。一般選擇輸送機速度v=25m/min，電機的功率P=3kw，轉速n=2880r/min，效率為82 %。
2.3機架的設計說明
機架的作用是支撐干燥室和各種機械部件，同時也是完成循環(huán)系統(tǒng)不可或缺的一部分，為干燥室和各種機械部件提供支架，保證整個核桃循環(huán)干燥機有個骨架，也為循環(huán)系統(tǒng)的工作提供基礎。機架由鑄鐵焊接而成。
3總結
通過此次核桃循環(huán)干燥機的設計，讓我對干燥機原理有了更深的了解，實驗的過程中要注意很多的問題，首先核桃循環(huán)干燥機整體的的設計，其中循環(huán)裝置，干燥裝置，輸送裝置，提升裝置等合理布局以及各種動力的傳動等都是需要注意的內容。然后是各個零件，裝置的三維設計組裝等。
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