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摘要
蠶豆富含豐富的蛋白質(zhì)和淀粉以及多種微量元素，可以為人體提供大量能量和營(yíng)養(yǎng)，是重要的食品經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物。蠶豆在我國(guó)有悠久的種植歷史，具有抗旱，高產(chǎn)，適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。在中國(guó)的傳統(tǒng)美食里蠶豆因其獨(dú)特的風(fēng)味、口感和加工方法，被用來(lái)制作發(fā)酵的醬菜；膨化類的香酥蠶豆；涼粉、罐頭、芽豆等。
蠶豆的出口貿(mào)易需要對(duì)蠶豆進(jìn)行深加工，如蛋白粉淀粉的制取，蠶豆膨化食品的加工，豆瓣醬的制作等可以大大提高蠶豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在提取蛋白、制作蠶豆淀粉和生產(chǎn)蠶豆的深加工產(chǎn)品時(shí)需要對(duì)蠶豆進(jìn)行初步的加工。蠶豆的初加工包括蠶豆的脫殼、篩選、分級(jí)、軋碎和蒸炒等。因蠶豆的自身特點(diǎn)，對(duì)蠶豆的脫殼作為蠶豆初加工最難也是重要步驟之一，顯得尤為重要。
脫殼后的蠶豆更容易加工，方便蛋白的提取，提高了淀粉的質(zhì)量和餅粕的質(zhì)量，同時(shí)使蠶豆食品更加美觀。最早的蠶豆脫殼只有手工剝殼，手工剝殼效率低，對(duì)手指?jìng)Υ?，不利于蠶豆的篩選品質(zhì)不一。蠶豆的機(jī)械脫殼效率高，減輕了農(nóng)民的工作量也提高了農(nóng)民的收入，因此蠶豆脫殼機(jī)的研發(fā)迫在眉睫。
好的脫殼機(jī)不僅要證加工效率，良好的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，蠶豆的脫殼率完整度還需要考慮脫殼機(jī)的成本。因此脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)就尤為重要，有合理的設(shè)計(jì)才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的
受歡迎的機(jī)器。
關(guān)鍵詞蠶豆脫殼機(jī) ; 皮帶傳動(dòng) ; 反復(fù)脫殼
Abstract
Faba bean is rich in protein and starch, and a variety of trace elements. It can provide a lot of energy and nutrition for the human body. It is an important food economic crop. Faba bean has a long history of planting in China. It has the characteristics of drought resistance, high yield and strong adaptability. In China's traditional food, broad beans are used to make fermented pickles for their unique flavour, taste and processing methods; the puffed crisp broad beans; the cold powder, the canned bean, and the bean sprouts.
The export trade of broad bean needs deep processing of the broad bean, such as the preparation of protein starch, the processing of the expanded food of the broad bean, the production of the bean paste and so on, which can greatly improve the economic value of the broad bean. In the process of extracting protein, making broad bean starch and producing deep processed products of faba bean, we need to make preliminary processing of faba bean. The initial processing of faba bean includes bean hull shelling, screening, grading, crushing and steaming. Because of the characteristics of faba bean, the shelling of faba bean is one of the most difficult and important steps in the initial processing of faba bean, which is particularly important.
The bean after shelling is easier to process, facilitate the extraction of protein, improve the quality of starch and the quality of cake, and make the faba bean food more beautiful. The husk of the first faba bean can only be shelled by hand, the efficiency of manual shelling is low, and the damage to fingers is large, which is not conducive to the different quality of Vicia faba. Faba bean has high efficiency of mechanical shelling, reduces the workload of farmers and raises the income of farmers. Therefore, the research and development of faba bean sheller is imminent.
A good sheller not only requires processing efficiency, good machine operation, but also needs to consider the cost of shelling machine. Therefore, the design of sheller is particularly important, and reasonable design can produce high quality.
A popular machine.
Keywords vicia pea sheller belt drive repeated shelling
目 錄
摘要 III
Abstract IV
1緒論 1
1.1脫殼機(jī)的概念 1
1.2脫殼機(jī)的應(yīng)用 1
1.3蠶豆脫殼機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景 1
1.4這是我國(guó)最早的幾種蠶豆脫殼設(shè)備 1
2蠶豆脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 3
2.1 蠶豆脫殼機(jī) 3
2.1.1基本結(jié)構(gòu) 3
2.1.2 工作原理 3
2.2蠶豆脫殼機(jī)的特點(diǎn) 4
3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算 5
3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 5
3.1.1 主要參數(shù) 5
3.1.2 刮板的初步確定 5
3．1．3 刮板的功率計(jì)算 5
3．1．4 傳動(dòng)方案的擬定和確認(rèn) 6
3．1．5 電動(dòng)機(jī)的選擇 7
3.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)選用 8
3.2.1確定計(jì)算功率 9
3.2.2選擇V帶帶型 9
3.2.3帶輪基準(zhǔn)直徑的確定 9
3.2.4中心距離的計(jì)算和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度確定 10
3.2.5主動(dòng)輪上包角的驗(yàn)算 10
3.2.6V帶的根數(shù)計(jì)算z 10
3.2.7預(yù)緊力的計(jì)算 11
3.2.8軸上作用的壓力計(jì)算 11
3.3 軸參數(shù)的計(jì)算 13
3.3.1 軸的最小直徑的初步確定 14
3.3.2擬定軸上零件的裝配方案 14
3.3.3軸的各段長(zhǎng)度確定和定位 14
3.3.4軸的強(qiáng)度校核 15
3.4 刮板結(jié)構(gòu) 17
3.5柵籠的設(shè)計(jì) 18
3.6 箱體 18
3.7 殼仁分離裝置 18
3.8 機(jī)架 19
4.脫殼機(jī)的三維視圖 20
結(jié)論 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
25
1緒論
1.1脫殼機(jī)的概念
脫殼機(jī)是通過(guò)擊打擠壓等方式，使農(nóng)作物外殼和仁分離的機(jī)器。外殼阻礙了人們對(duì)農(nóng)作物的食用和加工，影響了食物的口感和營(yíng)養(yǎng)。我國(guó)很早就利用舂，碾等對(duì)稻谷，高粱等農(nóng)作物脫殼。為了高效方便的脫殼，人們發(fā)明了脫殼機(jī)。脫殼機(jī)的脫殼方式主要有擊打，擠壓，和混合式。
1.2脫殼機(jī)的應(yīng)用
最早的脫殼機(jī)只是為了保證殼仁分離方便食用，只運(yùn)用于少部分主要糧食農(nóng)作物。隨著時(shí)代的發(fā)展和人們生活水平的提高，高效率，方便快捷，仁的完整度高的脫殼設(shè)備越來(lái)越受歡迎。
1.3蠶豆脫殼機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景
早期的蠶豆脫殼設(shè)備，豆瓣的破壞率達(dá)到了9%，甚至超過(guò)l5%。生產(chǎn)出來(lái)的豆瓣仁無(wú)法進(jìn)行更多的深加工，以及出口等，只能粉碎或者榨油。豆瓣仁的完整率是蠶豆脫殼機(jī)是否先進(jìn)的重要條件之一，從60年代以來(lái)我國(guó)相繼研發(fā)出了各式各樣的蠶豆脫殼機(jī)，都主要以蠶豆間的相互擠壓和摩擦揉搓為主，但都存在許多缺點(diǎn)，導(dǎo)致脫殼效率和殼仁分離均不理想。直到90年代在已有的脫殼機(jī)的基礎(chǔ)上不斷的優(yōu)化加強(qiáng)，研發(fā)出了新的以撞擊和擠壓兩種方式結(jié)合的脫殼機(jī)，同時(shí)加入了許多新的脫殼零件。加工效率，脫殼率和豆瓣完整度重要指標(biāo)均有很大提高。
1.4這是我國(guó)最早的幾種蠶豆脫殼設(shè)備
1.開式紋桿滾筒脫殼機(jī)，此脫殼機(jī)的主要部件是編織式凹版和金屬滾筒攪拌桿。凹版主要是由絲網(wǎng)編制而成，攪拌桿件由帶紋路的金屬棒制成。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示
圖1-1
脫殼作業(yè)時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，蠶豆在滾筒和凹版之間反復(fù)的擠壓和摩擦。經(jīng)過(guò)脫殼之后的蠶豆的體積會(huì)變小，蠶豆和殼可以由編制網(wǎng)的孔洞落下。此脫殼機(jī)的脫殼環(huán)境沒有密封，凹版具有一定的彈性，屬于柔性力脫殼。優(yōu)點(diǎn)是蠶豆仁的完整度高，脫殼率高。缺點(diǎn)是脫殼效率不高，部分小粒的蠶豆未經(jīng)脫殼就會(huì)落下，脫殼后沒有將殼仁分離需要二次分離。
2.立式轉(zhuǎn)子脫殼機(jī)，此脫殼機(jī)主要由封閉脫殼箱體，鋼條制成的轉(zhuǎn)子，編織平底漏篩構(gòu)成。該脫殼部件如圖1-2所示。
圖1-2
在脫殼箱體里面，由料斗進(jìn)入的蠶豆會(huì)隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)相互揉搓和擠壓，由此進(jìn)行脫殼。此脫殼方式屬于柔性力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是蠶豆仁完整度高，效率有所提高。缺點(diǎn)是傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)備的維護(hù)和零件的安裝替換，成本比較高。
3.開式扁條滾筒脫殼機(jī)，此脫殼機(jī)主要由3根鋼條的滾筒，脫殼箱體，編織絲制成的凹版構(gòu)成。編織凹板式蠶豆脫殼機(jī)部件如圖1-3。
圖1-3
進(jìn)行脫殼作業(yè)的時(shí)候蠶豆會(huì)隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)在滾筒和凹版之間形成一個(gè)活動(dòng)層，在活動(dòng)層里面蠶豆會(huì)相互擠壓和摩擦，從而脫殼。因?yàn)椴皇墙饘俨考闹苯优鲎埠蛿D壓，此脫殼機(jī)屬于柔性力。試驗(yàn)結(jié)果此脫殼機(jī)的脫殼率，蠶豆仁完整度和生產(chǎn)效率等各項(xiàng)指標(biāo)均比較理想。
2蠶豆脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理
2.1 蠶豆脫殼機(jī)
2.1.1基本結(jié)構(gòu)
此蠶豆脫殼機(jī)主要由機(jī)架、刮板、柵籠、殼仁分離裝置、箱體、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)帶、軸主要機(jī)構(gòu)和一些輔助零件構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)圖如下
圖2-1蠶豆脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)圖
2.1.2 工作原理
蠶豆脫殼機(jī)以前也稱為刀籠剝殼機(jī)，當(dāng)蠶豆通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入脫殼機(jī)構(gòu)之后，在刮板與籠柵的反復(fù)擊打和擠壓之下脫殼，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便易懂的特點(diǎn)。
進(jìn)料口是可調(diào)節(jié)的窄口，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)進(jìn)料的速度和量。將蠶豆分流成薄流層進(jìn)入脫殼箱與高速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板的擊打和碰撞下外殼破碎，從而完成第一次脫殼。余下的沒有碰撞到或者沒有完全脫殼的蠶豆將會(huì)落到由圓鋼棒排列成構(gòu)成的柵格上，柵格的間距比較小不能容納一個(gè)蠶豆，刮板與柵格的間隙也不能容納一個(gè)完整的蠶豆果。落到柵格上的蠶豆將會(huì)再次受到刮板柵格的擊打擠壓，再次脫殼。
脫殼后的蠶豆由柵格落下，風(fēng)機(jī)的吹動(dòng)下殼仁分離，蠶豆殼被風(fēng)由左側(cè)吹出，蠶豆仁由出料口落下。
2.2蠶豆脫殼機(jī)的特點(diǎn)
蠶豆的脫殼是由上到下的，按順序會(huì)經(jīng)過(guò)集料斗、脫殼箱體、半圓鋼棒柵格、下箱出料口、分選口，蠶豆仁收集口，由此設(shè)計(jì)的思路和順序就可以確定了。
集料斗是可以調(diào)節(jié)進(jìn)料速度的，可以根據(jù)實(shí)際的脫殼效果調(diào)節(jié)，避免脫殼不理想，柵格擁堵超負(fù)荷。進(jìn)料口末端應(yīng)當(dāng)與刮板最大旋轉(zhuǎn)外徑保持安全距離，防止手指不慎伸入造成意外。
傳動(dòng)裝置采用帶傳動(dòng)為載荷多變和過(guò)載時(shí)起到保護(hù)作用，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便替換維修。
脫殼后的蠶豆是由下方落出的，由此柵格可以設(shè)計(jì)為半圓柵籠，固定在脫殼箱的下半方，刮板和柵籠在損壞后都可以進(jìn)行更換。
殼仁分離裝置的風(fēng)機(jī)是可以調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，防止風(fēng)量過(guò)大仁被吹走和風(fēng)量過(guò)小殼仁分離不理想。分離通道設(shè)計(jì)一定的角度，被吹動(dòng)的仁可以再次落入集料斗。
機(jī)架的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)有方便抬的把手，放置后平穩(wěn)，盡量輕便。同時(shí)機(jī)架具有支承、定位、連接作用。
3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算
3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
3.1.1 主要參數(shù)
脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸： 1230mm×1180mm×1600mm
物料名稱： 蠶豆
進(jìn)料量： 0.604kg/s
物料含水量： 5 %
蠶豆純?nèi)事剩? 69 %
蠶豆仁產(chǎn)量： 0.417kg/s
3.1.2 刮板的初步確定
圖3-1蠶豆下落示意圖
進(jìn)行脫殼時(shí)，蠶豆會(huì)從料斗進(jìn)入脫殼箱，當(dāng)蠶豆與刮板碰撞時(shí)需要滿足擊碎蠶豆殼而且不損壞蠶豆仁，根據(jù)資料當(dāng)刮板與蠶豆的相對(duì)速度為6m/s時(shí)剛好，由此可以確定刮板的轉(zhuǎn)速半徑。
蠶豆會(huì)落在之間，計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)取用這個(gè)最小半徑設(shè)計(jì)計(jì)算
（3-1）
取半徑，則
結(jié)論：，
3．1．3 刮板的功率計(jì)算
根據(jù)公式可計(jì)算出刮板所需的功率
刮板對(duì)蠶豆做功
（3-2）
：蠶豆的動(dòng)能改變量
：蠶豆的勢(shì)能改變量
（3-3）
（3-4）
假設(shè)剝殼時(shí)，蠶豆與刮板相碰撞速度為，運(yùn)動(dòng)方向是向下。離開刮板的速度為，運(yùn)動(dòng)方向向左，相對(duì)位置高度為。
經(jīng)過(guò)計(jì)算可以知道，剝殼需要的能量為蠶豆與刮板的碰撞和柵格擠壓之和，P的最大值也不會(huì)超過(guò)500w。V帶的傳動(dòng)效率和滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率分別為、。電動(dòng)機(jī)到剝殼裝置的總效率為。
（3-5）
= (3-6)
=0.95
=0.99
=531.63w
3．1．4 傳動(dòng)方案的擬定和確認(rèn)
此蠶豆脫殼機(jī)里工作軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度比較高，達(dá)到了。因此可以有3種方案選擇。
方案一：V帶輪一級(jí)傳動(dòng)。
方案二：鏈傳動(dòng)二級(jí)傳動(dòng)。
方案三：齒輪嚙合二級(jí)傳動(dòng)。
方案對(duì)比及各方案的特點(diǎn)
方案一：帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比在2至4之間，帶傳動(dòng)可以將電動(dòng)機(jī)與脫殼的基礎(chǔ)分離，以此減輕了電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)影響，帶傳動(dòng)比較平穩(wěn)，一級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝維護(hù)方便，帶輪零件普遍損壞后易替換。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載或者刮板卡住的情況時(shí)，帶輪上的皮帶會(huì)打滑，保護(hù)了其他的零部件，防止零件的破壞和電動(dòng)機(jī)燒壞。帶傳動(dòng)環(huán)境要求低，適合多種環(huán)境的工作。
方案二：鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，整體尺寸小。缺點(diǎn)是鏈容易磨損后發(fā)生跳齒的現(xiàn)象，運(yùn)行的時(shí)候噪音大造成噪音污染，負(fù)載的載荷不能有太大變化，不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)和有急速反向的機(jī)器。
方案三：齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定。但是他的安裝精度要求高，齒輪間嚙合結(jié)構(gòu)緊湊，成本較高。而且齒輪傳動(dòng)對(duì)環(huán)境的要求較高，如果有雜物進(jìn)入齒輪會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)零件的損壞，影響傳動(dòng)效果。齒輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障后難以維護(hù)和零件替換，發(fā)生過(guò)載情況不能保護(hù)其他零件。
經(jīng)過(guò)多方面的對(duì)比和參考，方案一的成本比較低，環(huán)境適應(yīng)力好，滿足多方面的需求，所以選擇方案一作為蠶豆脫殼機(jī)的傳動(dòng)方案。
3．1．5 電動(dòng)機(jī)的選擇
工業(yè)上一般選用三相交流電源，無(wú)特別要求的時(shí)候一般選用三相異步電動(dòng)機(jī)。最常用的是Y系列籠式三相交流異步電動(dòng)機(jī)。Y系列的電動(dòng)機(jī)具有效率高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，噪聲低，振動(dòng)小，維護(hù)方便，使用普遍易替換，單價(jià)便宜的特點(diǎn)。無(wú)特殊要求和無(wú)腐蝕，易燃，易爆的環(huán)境都適用。在許多行業(yè)和機(jī)械都有運(yùn)用如：如：金屬切削機(jī)床，水泵，鼓風(fēng)機(jī)，貨物運(yùn)輸器械，農(nóng)業(yè)裝備機(jī)械，食品制作機(jī)械等。額定的使用電壓是380V，頻率為50Hz，適合普通家庭的使用。
需要經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)的和反轉(zhuǎn)的機(jī)械，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較強(qiáng)的載荷能力，則需要選用起重及冶金用的YZ（籠型）系列或YZR（繞線型）系列異步電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；防護(hù)方式不同，有開啟式，防護(hù)式，封閉式和防爆式。可根據(jù)不同要求選擇電動(dòng)機(jī)。
按照計(jì)算所給的功率和同步轉(zhuǎn)速，適合的電機(jī)型號(hào)有4種分別為Y90L-4型 Y90S-4 , Y90L-6 ,和Y100L-6型可以選用。
按照電動(dòng)機(jī)的型號(hào)計(jì)算滿負(fù)載的情況下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與刮板的轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比，列出四種電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和傳動(dòng)比：
由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比
總傳動(dòng)比計(jì)算公式：
i=nm/nw (3-7)
傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比是各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即
i=i1·i2·····in (3-8)
如果是多級(jí)傳動(dòng)裝置，就要將總傳動(dòng)比分配到各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)去。
表3-1四種電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)
方案號(hào)
電機(jī)的型號(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 i
1
Y90L-4
1.5
1000
1400
3.025
2
3
4
Y90S-4
Y90L-6
Y100L-6
1.1
1.1
1.5
1500
1000
1000
1400
910
940
3.025
1.984
2.049
經(jīng)過(guò)對(duì)比可以知道：3，4方案的總傳動(dòng)比小，轉(zhuǎn)速低，但是價(jià)格比較高，經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比1，2方案相對(duì)便宜，Y90L-4是長(zhǎng)機(jī)座Y90S-4是短機(jī)座，所以方案1比較好。
電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：外伸軸徑的長(zhǎng)度是，中心高度為，軸的外伸長(zhǎng)度為。
3.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)選用
帶傳動(dòng)一般有以下幾種常用皮帶：V帶，平帶，多楔帶。
在相同的環(huán)境里，V帶產(chǎn)生的摩擦力最大，因此V帶的傳動(dòng)能力最強(qiáng)。V帶的結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)。按高度和寬度尺寸的不同，V帶又分七種，不過(guò)目前應(yīng)用最廣泛各項(xiàng)最優(yōu)的是普通V帶。
蠶豆脫殼機(jī)的功率較小采用小功率電機(jī)，大小帶輪之間采用普通的V帶。
V帶有普通V帶，聯(lián)組V帶，齒形V帶，窄V帶，寬V帶，大楔角V帶等多種類型。標(biāo)準(zhǔn)的普通V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形。
簾布芯V帶制造方便，繩芯V帶韌性好，抗彎強(qiáng)度高，多用于轉(zhuǎn)速較高，載荷不大和帶輪較小的場(chǎng)合。普通V帶的截型分為Y、Z、A、B、C、D、E七種。
圖3-2普通V帶傳動(dòng)示意圖
設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)和基本條件
電機(jī)型號(hào)：Y90L-4
電機(jī)額定功率：
軸的轉(zhuǎn)速：
帶動(dòng)比：=3.025
每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間應(yīng)該為：t<10h
3.2.1工作功率的計(jì)算
= （3-9）
式中：—計(jì)算功率，KW；
—所需傳遞的額定功率，如電動(dòng)機(jī)的額定功率或負(fù)載，KW；
—工作情況系數(shù)
表3-2各個(gè)機(jī)械的工作情況系數(shù)
圖3-3可知 =1.1
==1.1×1.5=1.65(kw)
3.2.2選擇V帶帶型
查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》根據(jù)、可知比較適合的傳動(dòng)帶為A型
3.2.3帶輪基準(zhǔn)直徑的確定
選擇主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為，可以算出從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑是
(3-10)
帶速度的驗(yàn)算
v=<=
由此可知帶的選用適合，沒有超速。
3.2.4中心距離的計(jì)算和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度確定
根據(jù)
（3-11）
中心距的初步確認(rèn)，帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算
=1874.238mm
根據(jù)計(jì)算選取適合的V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度為
中心距的確定a
3.2.5主動(dòng)輪上包角的驗(yàn)算
主動(dòng)輪包角合適
3.2.6V帶的根數(shù)計(jì)算z
(3-12)
由,,=3.025查表3-2
，，，
將數(shù)值代入，計(jì)算后得
Z=1.984
取整數(shù)z=2
表3-3A型V帶的額定功率
75
90
1.511.99
2以上
1200
0.60
0.68
0.11
0.13
1450
0.93
1.07
0.15
0.17
包角/°
帶 型
A
1940
1.02
2050
1.03
3.2.7預(yù)緊力的計(jì)算
3.2.8軸上作用的壓力計(jì)算
(3-13)
將數(shù)值代入得
=482.7N
3.2.9V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及選用
HT150和HT200是常用的帶輪材料
這里選擇HT200為帶輪的材料
根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，根據(jù)要求大徑帶輪采用輪輻式帶輪，小徑帶輪采用實(shí)心式帶輪，具體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表3-4大小帶輪的主要結(jié)構(gòu)尺寸
尺寸類型
小帶輪
大帶輪
mm
230.5
mm
20
mm
16
輪轂長(zhǎng)mm
50
35
輪輻厚mm
8
第一槽對(duì)稱面至距離fmm
輪緣厚d mm
12
12
極限偏差
mm
48
32
輪槽角
第一槽對(duì)稱面至距離f
mm
槽間距emm
15±0.3
15±0.3
基準(zhǔn)線下槽深 mm
8.7
8.7
基準(zhǔn)寬度 mm
11.0
11.0
基準(zhǔn)線上槽深 mm
2.75
2.75
孔徑 mm
26
16
外徑 mm
80.5
285.5
帶輪寬B mm
35
35
mm
75
280
3-3大小帶輪示意圖
3.3 軸參數(shù)的計(jì)算
軸是組成機(jī)器的組要零件之一，軸的主要作用是通過(guò)回轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力和支撐負(fù)載。
軸分為轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸、心軸三大類。轉(zhuǎn)軸承受彎矩和扭矩，是機(jī)械里最常見的。轉(zhuǎn)動(dòng)軸只承受扭矩沒有彎矩，心軸只承受彎矩沒有扭矩。脫殼機(jī)的工作軸主要承受蠶豆的阻礙力，屬于扭矩。刮板的負(fù)載很小可以忽略，因此此次的工作軸是轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
軸還可以分為值軸和曲軸，曲軸可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)。直軸按外形分為階梯軸和光軸。直軸一般都是實(shí)心的。需要在軸里裝設(shè)其他零件或者減小軸的質(zhì)量時(shí)，可以將軸制成空心的。空心軸的內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.50到0.6之間，以保證軸的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和剛度。同時(shí)軸還應(yīng)具有良好的制造工藝，便于批量化生產(chǎn)。
軸的材料選用
脫殼軸的載荷不大，根據(jù)圖3-5可選用45鋼，進(jìn)行熱處理和化學(xué)處理提高耐磨性和疲勞強(qiáng)度。45鋼的硬度和韌性都很好，價(jià)格便宜適用面廣，替換方便。
表3-5軸的材料選用
軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度
軸的輸入功率
軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算
。
3.3.1 軸的最小直徑的初步確定
根據(jù)公式計(jì)算軸的最小直徑，查表選取，于是得
（3-14）
在式中 ——脫殼機(jī)功率，；
——轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，。
根據(jù)條件：，P=1.35，n=382.2代入（3-14）得，
取d=16mm。
3.3.2擬定軸上零件的裝配方案
零件在軸上的位置要有準(zhǔn)確性，同時(shí)需要方便零件在軸上的安裝和拆卸
圖3-4軸上零件安裝圖
3.3.3軸的各段長(zhǎng)度確定和定位
（1）軸的定位先滿足V帶輪的安裝1為鍵槽，固定軸上的帶輪長(zhǎng)度為22mm，軸的左端有螺紋孔安裝擋圈。為保證軸承的安裝1-2的距離為24.5mm，2-3段取32mm。
（2）滾動(dòng)軸承的初步確定，此脫殼軸只承受徑向力，因此選擇深溝軸承。2-3段的D=22mm，選擇深溝球軸承6205。參數(shù)如表3-4
表3-6深溝球軸承6205基本參數(shù)
6204
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
D
B
脂潤(rùn)滑
油潤(rùn)滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
（3）4-5段為刮板架的安裝部位，刮板架的安裝寬度為，軸的直徑為。
（4）軸承端蓋的外端與V帶輪的右方端面的距離是 ，以為軸承端蓋的厚度為20mm，2-3段的長(zhǎng)度可以確定為60mm。
（5）脫殼箱的厚度為，3-4的長(zhǎng)度為40mm，。
到此為止軸上的長(zhǎng)度和定位已經(jīng)基本確定完畢。
（6）軸上零件的周向固定
軸與V帶輪采用的是平鍵連接，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可得
長(zhǎng)度取22mm
V帶輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承在軸上的定位是通過(guò)過(guò)渡配合來(lái)確定的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
（7）軸上倒角和圓角的尺寸
軸的端面倒角，各軸其他圓角半徑見零件圖
3.3.4軸的強(qiáng)度校核
扭矩的計(jì)算
因?yàn)檩S的主要破壞來(lái)自扭矩，彎矩的破壞可以忽略不計(jì)。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
（3-15）
式中： — 軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)；
— 扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切應(yīng)力，MPa；
T — 軸所受的扭矩，N·mm；
n — 軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
D — 計(jì)算截面處軸的直徑，mm；
P — 在軸傳遞的功率，KW；
—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見圖3-7
表3-7軸的幾種常用材料的
注：1.表中的是考慮了彎矩的影響降低了得許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。
2.空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為其中是空心軸的內(nèi)徑與外徑d之比，通常取=0.50.6
圖可知軸是45鋼=2545
6.355 MPa<
軸的強(qiáng)度合格
3.3.5軸承的壽命計(jì)算
軸承的載荷-壽命曲線的解析式
（3-16）
可以寫為
（3-17）
—基本額定壽命，。
— 壽命指數(shù)，這里為3
C— 基本額定載荷
P— 所受載荷
查表軸承6205
h>
滾動(dòng)軸承的使用壽命合格。
3.4 刮板結(jié)構(gòu)
刮板的作用是與蠶豆碰撞和擠壓，使蠶豆脫殼，是最重要機(jī)構(gòu)之一。
刮板的安裝：
為了更加牢固和穩(wěn)定的安裝刮板，同時(shí)方便拆卸，這里采用四鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上。其結(jié)構(gòu)如圖3-8所示
圖3-5刮板裝配圖
刮板的材料選?。汗伟鍖⑴c蠶豆進(jìn)行擠壓碰撞，因此材料需要一定得強(qiáng)度和韌性?？紤]到成本等多方面因素，這里選擇的材料是45號(hào)鋼。特種加工，刮板表面進(jìn)行滲碳1-1.5mm，熱化學(xué)處理，防止空氣中的水汽銹蝕，增加刮板的強(qiáng)度韌性。
掛板的尺寸：長(zhǎng)′寬=500mm′129mm，厚度8mm，數(shù)量4塊相同的鋼板。
刮板的固定：刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離250mm。固定刮板的筒架內(nèi)徑為30mm，外徑120mm，刮板固定支架長(zhǎng)度為140mm，截面尺寸40mm′20mm，每塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用M10螺栓聯(lián)接。
3.5柵籠的設(shè)計(jì)
半柵籠在機(jī)器中的作用是分離出未脫殼或者脫殼不徹底的蠶豆，使其進(jìn)行再次的脫殼作業(yè)，脫殼成功的蠶豆會(huì)落下。其結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。
圖3-6
柵條是利用兩塊墻板對(duì)兩端進(jìn)行固定的，墻板材料為HT200，柵條材料為20號(hào)鋼。柵條采用圓截面長(zhǎng)條，長(zhǎng)度為538mm，因?yàn)闀?huì)受到蠶豆的擠壓需要增加韌性和強(qiáng)度，需要對(duì)鋼條進(jìn)行特種加工，要求熱處理硬度HRC56-62，滲碳1-1.5mm。柵條在兩頭的箱體墻上有固定的凹槽，加緊柵籠。柵條間距為10mm，可以使脫殼成功的蠶豆仁順利通過(guò)，而未脫殼的不能通過(guò)。
半柵籠的內(nèi)徑為。裝上柵條后還需對(duì)其進(jìn)行緊固加緊。
3.6 箱體
箱體的材料選用常用的價(jià)格比較低的HT200，使用鑄造成型方便批量生產(chǎn)。因?yàn)檩S系零件是脫殼機(jī)的核心部件，可能頻繁的安裝拆卸，部件的更換。因此將箱體做成剖分式，分為箱蓋和箱座。緊固零件采用普通的螺栓連接，便于維護(hù)更替。定位零件使用圓錐銷。
3.7 殼仁分離裝置
脫殼后的蠶豆會(huì)殼仁混合落下，并且分離到兩個(gè)通道里。另一個(gè)通道連接出料口在箱體下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方，稍重的仁會(huì)由此從上而下落入出料口。
一個(gè)是連接鼓風(fēng)機(jī)的通道，因?yàn)闅け容^輕會(huì)被吹起與仁分離由此通道吹出?？紤]到實(shí)際情況，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)，按情況調(diào)節(jié)風(fēng)的大小，避免殼仁分離不均勻，或者風(fēng)力過(guò)大將仁吹出。
3.8 機(jī)架
機(jī)架設(shè)計(jì)的要求：
1、為了方便搬運(yùn)使用和降低成本，機(jī)架的重量應(yīng)當(dāng)盡可能輕，采用中空結(jié)構(gòu)。選用價(jià)格便宜的金屬材料。
2、結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便采用標(biāo)準(zhǔn)的螺紋鏈接；
3、抗振性好，安放穩(wěn)定；
4、耐腐蝕性、耐磨性好外殼進(jìn)行噴漆處理。
整個(gè)機(jī)架采用L63×63×6角鋼焊接而成。采用4腳機(jī)架，增加穩(wěn)定。采用普通螺栓聯(lián)接，方便拆卸和零件的更換。
4.脫殼機(jī)的三維視圖
脫殼軸
小帶輪
大帶輪
箱蓋
箱座
柵籠
料斗
刮板
蠶豆脫殼機(jī)裝配圖
結(jié)論
此次的設(shè)計(jì)涉及面十分廣闊，包括材料的選取，焊接技術(shù)，零件的配合，動(dòng)力系統(tǒng)等等。設(shè)計(jì)主要針對(duì)了刮板的運(yùn)動(dòng)、V帶的傳動(dòng)機(jī)架的設(shè)計(jì)，其中零件大多采用45號(hào)鋼制作，機(jī)架考慮到成本等選擇角鋼。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要進(jìn)行了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)的選擇與計(jì)算、傳動(dòng)功率計(jì)算等。調(diào)整桿進(jìn)料口用來(lái)調(diào)整排料口大小，軸承選用深溝球軸承6205，鼓風(fēng)機(jī)需要能調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小保證殼仁的分離。采用V帶傳送因其運(yùn)行平穩(wěn)，有緩沖吸震、維護(hù)方面等優(yōu)點(diǎn)。刮板采用螺栓連接保證了刮板的牢固和可更換。柵格的加入保證了為脫殼的蠶豆可以繼續(xù)反復(fù)脫殼，保證了脫殼率。此外，零件的替換，保修，安裝等也需要考慮。連接部位的防護(hù)和緊固也要考慮。
對(duì)于蠶豆脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明，將我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)系，提高了我對(duì)知識(shí)的運(yùn)用和連貫。
在此次的設(shè)計(jì)里我還需要進(jìn)行綜合考慮，工作環(huán)境，成本，外觀，市場(chǎng)需求等。當(dāng)然此次設(shè)計(jì)只限于理論階段，實(shí)際的運(yùn)用可能仍然有許多不足需要改進(jìn)。
致謝
在這里我首先要感謝畢設(shè)指導(dǎo)老師3個(gè)月的細(xì)心指導(dǎo)，不耐其煩的講解和督促，我才能順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在4年的學(xué)習(xí)生活里，我學(xué)到了許多知識(shí)，同樣也有許多的不足，是畢設(shè)指導(dǎo)老師的幫助下我才能將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的應(yīng)用中去。
同樣我也要感謝學(xué)院的授課老師，在這4年的學(xué)習(xí)生活里，無(wú)私的傾囊相授，為我打下了知識(shí)的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅對(duì)大家所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一次檢測(cè)，同樣讓我學(xué)會(huì)了學(xué)以致用。培養(yǎng)了我們自主學(xué)習(xí)和查找翻閱知識(shí)的能力。
在以后的日子里，我將牢記教誨。更加努力將嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度帶到生活中去。
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