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花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
楊新荷
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生果的含水率降低到一定程度后才能進(jìn)行脫殼?；ㄉ摎C(jī)在減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率方面起到了積極作用，促進(jìn)了花生工業(yè)的發(fā)展。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已經(jīng)無法滿足高效生產(chǎn)要求，實(shí)行脫殼機(jī)械花迫在眉睫。但是，目前國內(nèi)外花生脫殼機(jī)對花生破碎率和損傷率的指標(biāo)要求都比較高，超出種用籽和商品化的標(biāo)準(zhǔn)，限制了使用范圍。因此，降低花生脫殼機(jī)的破碎率和損傷率仍是研制花生脫殼機(jī)的關(guān)鍵問題。針對花生果的物理特性本論文設(shè)計(jì)了一種刮板式花生脫殼裝置，該脫殼裝置功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，滿足小型規(guī)模的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(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(dòng)量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，為花生聯(lián)合生產(chǎn)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
0 引言
花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時(shí)，都需要對花生進(jìn)行初級處理加工。花生的初級處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等?；ㄉ诩庸せ蜃鳛槌隹谏唐窌r(shí)，需要進(jìn)行脫殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r(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，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來代替手工脫殼?；ㄉ鷦儦C(jī)的誕生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(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(dòng)，同時(shí)還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲同時(shí)進(jìn)行工作，而只能在花生莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
關(guān)鍵詞：花生；刮板；脫殼裝置
本設(shè)計(jì)的花生脫殼機(jī)的脫殼工作原理為：花生果從上料斗進(jìn)入到剝殼箱，受到刮板和編制網(wǎng)孔凹板的碾壓搓脫后，被剝出的花生穿過編制網(wǎng)孔凹板的網(wǎng)孔往下落，那些未被剝除的花生仍留在剝殼箱內(nèi)，繼續(xù)剝殼?；ㄉ谙侣溥^程中，設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口，其作用是將花生殼與花生仁進(jìn)行分離，重量稍輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道，而重量稍重的花生仁不被吹走繼續(xù)下落，進(jìn)入到花生仁收集通道。
1 刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)
刮板式花生脫殼機(jī)是借助軸上刮板與編織網(wǎng)凹板的碾壓搓脫作用，將花生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2-1所示。它主要由動(dòng)力裝置、刮板裝置、編織網(wǎng)孔凹板、去雜裝置和機(jī)架幾部分組成。
花生莢果進(jìn)入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進(jìn)入剝殼箱內(nèi)，花生莢果落入到編織網(wǎng)凹板上，由于編織網(wǎng)凹板頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)花生莢果，因此花生莢果落入編織網(wǎng)凹板被刮板碾壓搓脫，從而使這些花生莢果的果殼被壓碎。剝殼后的仁與殼通過編織網(wǎng)凹板間的間隙落下，同時(shí)，受到風(fēng)機(jī)吹來的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而花生仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達(dá)到了殼仁分離的目的。
2 電動(dòng)機(jī)選擇
本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)器動(dòng)力來源，通過V帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒軸實(shí)現(xiàn)預(yù)期工作-單機(jī)傳動(dòng)，簡單可行。
電動(dòng)機(jī)類型的選擇：
根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)功率的選擇：
由于刮板式花生脫殼機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)速較高，達(dá)到
本設(shè)計(jì)選用Y90L-4型電動(dòng)機(jī)
則傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)計(jì)算如下：
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·m
3 滾筒軸的設(shè)計(jì)與校核
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·mm
初步確定軸的最小直徑：
先按經(jīng)驗(yàn)公式算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
查表選取 [8]
于是得
(3-13)
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3-2 軸的示意圖
4 刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
刮板結(jié)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分，它的作用就是對花生果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四根支撐架十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 刮板結(jié)構(gòu)示意圖
因?yàn)楣伟宓拈L度較長，受力面積較大，所以對刮板的強(qiáng)度有一定要求，采用的材料是45號鋼，而且刮板的表面進(jìn)行處理，表面滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四條圓形鋼柱，刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離238mm。刮板固定支架長度為500mm，截面尺寸60mm′10mm。
刮板中間有一個(gè)圓形滾筒，避免花生在工作過程中聚集到中間不與刮板進(jìn)行搓擦。
5 編織網(wǎng)凹板的設(shè)計(jì)
編織網(wǎng)凹板在機(jī)器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的花生與未被剝殼的花生進(jìn)行分離，其分離的原理就是“小個(gè)通過，大個(gè)不過”。編織網(wǎng)凹板的每一個(gè)網(wǎng)格都只能容許一個(gè)花生仁大小的物體通過，花生仁剛好可以穿過網(wǎng)格，而花生果因?yàn)樘?，無法通過網(wǎng)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為止。大花生果如?；ㄒ惶枀?shù)數(shù)據(jù)平均為：長34.30mm，寬14.98mm，厚16.34mm。花生仁的平均尺寸為：長18.20mm，寬9.82mm，厚8.81mm。小花生果1016為：長29.65mm，寬13.36mm厚14.44mm，花生仁平均尺寸為：長15.30mm，寬9.61mm，厚8.76mm[11]。因此，編織網(wǎng)的間隙可取10～15mm，其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：
圖3-4 編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu)示意圖
編織網(wǎng)是利用兩塊凹板對兩端進(jìn)行固定的，凹板材料為HT200，編織網(wǎng)材料為20號鋼。編織網(wǎng)采用圓截面網(wǎng)狀，因其特殊的作用，還需對其進(jìn)行表面處理，要求滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。編織網(wǎng)的兩頭裝砌在凹板的圓形槽內(nèi)，組成半圓網(wǎng)籠，網(wǎng)格間距為10mm，這樣可使剝出的花生仁能通過網(wǎng)格，而未剝殼的剛不能通過。由于編織網(wǎng)和內(nèi)、外兩凹板分離。
6 除雜裝置的設(shè)計(jì)
殼仁分離裝置分為兩個(gè)部分，一個(gè)是氣流通道，它的一端接風(fēng)機(jī)，另一端安裝在箱體的下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方?；ㄉ?jīng)過箱體內(nèi)的剝殼過程后，將由此裝置對其進(jìn)行殼仁分離，分離的基本原理是利用花生殼與花生仁的重量及受力面積的不同，用氣流對其進(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，而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道。
7 結(jié)論
（1）該機(jī)械能在地面平整的情況下，先將花生從進(jìn)料斗喂入，通過刮板和
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