《核桃提升破壳机的设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核桃提升破壳机的设计说明书.doc（15页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、离心式核桃破壳机设计说明书 摘要：我国农作物的种植种类较多，其中壳体果实类农作物占到相当大的比例，绝大多数壳体果实农作物的产品都需要破壳处理，本文主要介绍了核桃的破壳方法。通过对现有的核桃破壳技术的不同原理的了解，我们针对核桃设计了离心式核桃破壳机。设计之前，我们对核桃破壳机的总体设计作了相关要求，以确保破壳机的破壳可行性和可靠性要求；通过对破壳机的各种要求我们确定了核桃破壳的方案，对破壳机整体作了合理的布局，并对破壳的主要部件进行了分析和验证，从而确保破壳的可行性；最后对破壳机的主要功能性零部件进行了合理的设计、选用和校核，这包轴的设计与校核、轴承和键的选用与强度校核，来保证个运动零部件的可
2、靠性。关键词：核桃；破壳机；离心式；工作原理；校核Centrifugal walnut break hull design specification machineAuthor：zou ming long Guide teacher：wang xiao xuanAbstract：Our country crop grow sort is more, including fruit such crops to shell of a significant proportion of, and most of the fruits of all products shell crops need
3、 to break hull processing, this paper mainly introduces the method of walnut emerged. Through to the existing walnut of different principles emerged technology understand, we focused on walnut design centrifugal walnut break hull machine. Before the design, we emerged in walnut general design of the
4、 machine for the relevant requirement, in order to ensure the machine emerged the feasibility and reliability requirements emerged; Through the various requirements of the machine to break hull we determined the walnut of emerged scheme of the whole machine emerged the reasonable layout, and the mai
5、n parts by the emerged analysis and verification, so as to ensure that the feasibility of emerged; Finally the main functional parts emerged machine the reasonable design, selection and check, this package design and checking of the shaft, bearing and key selection and intensity, to ensure the relia
6、bility of the sports parts.Key words: Walnut; Break hull machine; Centrifugal; Working principle; check前言核桃是世界著名四大干果之一（还有扁桃、腰果、榛子），它是胡桃属落叶乔木，在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测，核桃富含脂肪（70%以上）及蛋白质（20%），是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，主要以云
7、南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆为主，其中新疆的核桃产量最多。坚果类的果仁都是在内部，这就要求我们必须对其进行破壳，从整个核桃的加工工艺上说就是“破壳取仁”。我们针对核桃的外形尺寸、形状进行分析入手，对核桃破壳技术进行总结，发现现在的核桃破壳技术还有许多地方需要完善，同国外相比还不够先进，存在一定的技术局限。对核桃破壳的加工更加有利于提升核桃的价值，使核桃更好的产业化，机械化。1 离心式核桃破壳机的总体设计1.1 离心式核桃破壳机机械设计的基本要求1.1.1 功能与应用范围核桃破壳机利用核桃的壳厚不同，主要是利用能使核桃破碎的力度和速度进行破壳，为了方便后续加工，对核仁
8、分级，从核桃的厚度方向对核桃破壳能更好的保证核仁的完成率。当然对核桃破壳越彻底，核桃仁越完整就越利于后续加工，此次设计的核桃破壳机就要满足及能很好的破壳还能很好的保证核桃仁的完整率。1.1.2 破壳质量采用机械式破壳方法，对核桃的质量和效率的影响因素较多，这包括进料的均匀度、离心速度等。进料速度快效率提高，但破壳质量不好，易出现破壳不完整，离心速度大，破壳质量好，但核桃仁的完整率下降。所以在设计中应尽量设计合理有效的结构来有效的减少和避免上述多种因素的影响，从而保证较好的破壳质量。1.1.3 制造与维修在设计方面多采用标准件，以减少在制造过程中的自主加工件的数量，减少不必要的开支，与此同时为进
9、一步的维修提供良好的维修基础。从动力部分到执行部分以至整个机架都采用较为简单的结构。以实现在维修的时候的拆卸和安装的方便。1.1.4 操作条件与工作可靠性核桃破壳机设备运行操作要简单，各项参数易调节，通过简单调整便可达到破壳效果；破壳机的维护保养简单容易；各个零部件均要可靠装配在破壳机上，充分保证机械工作运转中的安全可靠；在出现故障时能及时发现并排除故障，设计时要充分考虑到设备的可拆卸性和便于维修性。从而保证筛分设备的正常工作和整个工作系统安全可靠。1.1.5 结构特点核桃破壳机具有以下主要特点: (1)生产率高，对核桃仁表面磨损少；(2)机械结构简单，整体成本低；(3)破壳前无需进行分级处理
10、，可对不同种类、不同破壳需要(一次破壳、二次破壳)核桃进行破壳。1.1.6 技术要求 1）生产率500Kgh 2）破壳率大于90%，损失率小于3%。1.2 离心式核桃破壳机方案的确定通过指导老师的指点我自己查询的书籍，初步确定使用离心原理对核桃进行破壳，使核桃在短时间内有离心力作用，获得足够的速度抛飞出去，与机器的撞击壁产生撞击，从而使核桃壳破裂，达到破壳效果。通过对机械设计的基本要求的分析，初步确定离心式核桃破壳机主要的构成部件如下：电动机 带轮 带传动 主动轴 离心装置 撞击壁 料斗 机架2 离心式核桃破壳机的总体布局2.1 布置工作部件要得到较好的破壳效果,工作部件在其中起最主要的因素,
11、工作部件的安装也直接影响到加工效果，合理的布置才能使机械的效果提高到最高程度。离心式核桃破壳机的主要工作部件是：1）传动机构2）离心机构3）破壳机构离心式核桃破壳机的主要原理利用电动机转动通过带传动带动主动轴上的离心装置，使核桃抛飞出去，具有一定的速度，再通过撞击使核桃壳破碎，整个离心装置是通过主动轴的支撑平行于地面之上的；主动轴通过轴承座的固定垂直在机架中央；下方通过带轮连接电动机。2.2 选择支撑形式离心式核桃破壳机需要支撑的主要部件有电动机和离心盘，整个离心盘悬挂在机架上，离心盘在整个机器的内部；电动机则主要固定在机架侧面；其主要作用是为了使各有关零部件正确定位并保持其相对工作位置，对破
12、壳机的支撑件的要求有以下几点要求：1) 足够的刚度，支承件在承受最大载荷时的变形不超过允许值。2） 足够抗振性，使机器能稳定可靠地工作。3） 质量适中，力求节省材料，容易搬运。4） 便于零部件的调试安装。5） 注重安全性，可靠性设计。机架的主要材料都是型钢，制造成本很低，同时也为运输带来了方便，选择这种支撑机构可以有效的利用空间，同时也很大程度的降低了制造成本。过于大的机架，在运输过程中会带来很大的麻烦，所以机构设计成这种机构既能满足要求，有能大大减轻机器的重量和经济成本。3 离心式核桃破壳机的主要参数的确定3.1 破壳装置主要结构破壳装置主要结构如图3-1所示；此破壳装置主要由电机提供动力输
13、入。它是由主动轴、离心盘、撞击壁所组成。设计时应注意离心盘和撞击壁之间的距离，如果太近会导致核桃抛飞后反弹回来，达不到破壳的效果。1 撞击壁 2 离心盘 3 传动轴 4 带轮 5 电动机图3-1 破壳装置3.2 结构特点破壳装置具有以下主要特点: 整机零件少,体积少,结构简单,动力消耗低，且零件结构简单,易制造,易装配调整,制造成本低,因此非常适用于中小生产者； 便于维修和调速；应用范围广，可用于各类核桃的破壳；生产效率高，给料速度没有要求。 3.3 主要参数3.3.1电动机的选择1） 生产率通过要求生产率为500公斤每小时，通过市场调查得知：每公斤核桃大约80个，也就是说在一个小时内要破壳4
14、0000个核桃，平均每秒要破壳11.1个核桃。2）离心速度 通过实验得知：能使核桃破碎的离心速度为4.3ms。 V=Rw 式中 v代表离心速度 R代表离心盘半径 w代表转速5）主轴转速 主轴转速通过电机转速决定。根据机械零件设计手册表29-90（P809）选用电动机型号为Y80S-4，其额定功率为1.1KW，额定转速为1400r/min，功率因数为0.78，最大额定转矩为2.3，总质量为22kg。3.3.2带传动设计计算已知电动机功率P=1.1KW，转速n=1400r/min,传动比i=2，每天工作16小时。 （1）确定计算功率Pca由表查得工作状况系数Ka=1，故 Pca=KaP=1.1x1
15、=1.1 (KW)（2）选择V带的带型根据Pca、n由机械设计手册普通V带选型图选用Z型带。（3）确定带轮的基准直径并验算带速n1）初选小带轮的基准直径。由V带轮的最小基准直径表和基准直径系列表，取小带轮的基准直径=80 mm。2）验算带速n。按式验算带的速度 n= =10.52 (m/s)因为5m/s n 30m/s,故带速合适。3）计算大带轮的基准直径。根据式，计算大带轮的基准直径 =2x80=160 （mm）根据普通V带轮的基准直径系列表，圆整为=160mm。（4）确定V带的中心距和基准长度Ld1） 根据式0.7（+） 2 （+），初定中心距=445mm。2） 由式计算带所需的基准长度
16、L2+（+）+ =2x445+(80+160)+(160-80)/4x445 1267 (mm)根据V带的基准长度系列表，选带的基准长度Ld=1250mm。3） 按式计算实际中心距。 =445+（1250-1267）/2 436.5 (mm) 中心距变化范围为206.5-590 mm。取中心距为445 mm。（5）验算小带轮上的包角a1 a1 -（160-80）x/445 /（6）计算带的根数Z1)计算单根V带的额定功率Pr。由=80 mm和n1400 r/min,查单根普通V带基本额定功率表得P0=0.51 KW。根据n=1400 r/min,i=2和Z型带，查单根普通V带基本额定功率增量表
17、得DP0=0.35 KW. 查表包角修正系数Ka=0.96，V带基准长度系数KL=1.14。于是 Pr=（P0+DP0）xKaxKL=（0.51+0.35）x0.96x1.14=0.941 KW2）计算V带的根数Z。 Z= Pca/Pr=1.1/0.941=1.16 取1根。（7）计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min 由V带单位长度质量表得Z型带的单位长度质量q=0.06 Kg/m，所以 (F0) min=445 =445x 54 N（8）计算压轴力Fp 压轴力的最小值为：（Fp）min=2Z(F0)min sin =2x2x54xsin214 (N)Fp取200N。3.4 接料料斗的设
18、计由于物料是不断破碎和流出的，所以在设计料斗时应注意不要形成堆积死角和保证物料的顺利流出，不产生堆积。如图3-2所示：图3-2 接料料斗该料斗的设计主要考虑到物料的流出和不能堆积，在设计时底面和水平面形成一定的角度，便于物料的顺利流出，在中心有一个直径等于40mm的孔，主要是方便主轴的通过。料斗的垂直高度H=358mm料斗的长度L=821mm料斗的宽度B=630mm出料口的口长L=191mm出料口的高度H=45mm出料口的宽度B=205mm3.5 离心盘的设计离心盘主要是起到使核桃在短时间内加速到一定速度的作用，为了能使核桃均匀的有规律的飞出盘面，在设计时在盘的上面加了挡板，能使核桃更有规律的
19、抛飞出去，在离心盘的中心有一个螺纹孔，主要用来固定离心盘在主轴上时用，下方焊接有套筒，用来与主轴连接。如图3-3所示：图3-3 离心盘 离心盘直径为440mm 圆形钢材厚度为3mm 中心螺纹孔直径为12mm 套筒内径为32mm，外径为42mm 挡板高度为50mm 长度为150mm，距离中心距离为50mm3.6 撞击壁的设计撞击壁主要是用来破碎核桃的，核桃在经过离心盘的加速后，具有一定的速度抛飞出来，撞击到撞击壁上破碎，这就要求撞击壁有很好的硬度和强度，撞击壁选用45钢，调质处理。如图3-4所示：图3-4 撞击壁撞击壁壁厚为3mm撞击壁壁宽为80mm撞击壁内径为630mm4 校核4.1主动轴校核
20、4.1.1 初步确定主动轴的最小直径按照同类机械类比的方法初步确定轴的最小直径=30 mm，选取轴的材料为45钢，调质处理。4.1.2 主动轴的结构设计 6 5 4 3 2 1图5-1 主动轴根据实际情况要求，选择图5-1所示方案。（1） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度主轴并不是一个两边对称结构，下面我们对轴的两端进行直径和长度的参数设计分析。为了满足带轮以及另一端离心盘的轴向定位要求，在带轮安装段1的左端制出轴肩，同理为了满足轴承座的轴向定位要求，2轴段左端需制出一轴肩，轴承安装段为4、2轴段，轴承的定位是由轴肩定位的；6轴段为安装离心盘设计的，离心盘的安装轴段右端制有轴肩，它对离
21、心盘的右端起到定位作用，主轴左端制有一个螺纹孔，用于固定离心盘套筒。初步选择轴承，考虑到主轴主要承受径向载荷，轴向载荷较小，也便于安装，故选用调心滚子轴承，参照工作要求并根据d2=35mm，由轴承产品目录中初步选取带坐轴承UCP207，其尺寸为dB=35mm43mm。取安装带轮的轴段直径d1=30mm，其右端是轴肩定位，带轮轮毂宽为30mm，取L1=30m,dI=30mm ；2、4轴段安装有带坐轴承，其宽度为40mm，故取L2=L4=40mm，两端均有轴肩定位，轴的左端安装有离心盘，有套筒定位，顶端有螺纹孔，用来固定轴套。其长度我114mm，故L6=114mm，轴的总长L=570mm。（2）
22、轴上零件的周向定位带轮、离心盘与轴的周向定位采用平键连接，按dI=30mm，由机械零件手册查得：平键截面bh=8mm7，键槽用键槽铣刀加工，长为25mm，同时为了保证带轮与轴的配合有良好的对中性，故选择带轮与轴的配合为H8/h7，离心盘与轴的周向定位采用平键连接，按d6=32mm，由机械零件手册查的平键截面bh=10mm8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm，同时为了保证偏心轮与轴的配合有良好的对中性，故选择偏心轮与轴的配合为H8/k7。（3） 轴上倒角的尺寸 取轴端倒角为2，各轴肩处的圆角半径R=1mm。4.1.3 主轴上的功率P1、转速n1和转矩T1主轴转速需根据大带轮的转速来确定 ，在
23、此传动系统中，是由电动机作为动力源，进行动力输入，通过带传动将动力传动到主轴上，输出轴为单向旋转。根据上述选择的电动机，已知电动机功率P=1.1 KW,转速n=1400 r/min,带传动的传动比i=2。求主轴上的功率P、转速n和转矩T若取带传动的传动效率h=0.8，则 P=P0h=1.1x0.8=0.88 KW 又n=n0/i=1400/2700 r/min 于是T1=9550000=9550000x0.88/70012005 N.mm在主轴上扭矩主要产生于带的拉力，带的拉力为214N, 则主轴上的扭矩为214N。 4.1.4 按扭转强度条件计算校核轴 由于主轴是垂直的安置于机架上的，所以只
24、需要校核扭转强度。由如下公式得： =22.2MPa由文献9表15-3查得=25MPa，由于=22.2MPa小于=25MPa，故安全。4.2轴承选择与校核根据工作条件决定选用深沟球轴承。轴承径向载荷可算出，由于其轴向载荷较小，可忽略不计，机器运转时存在较大冲击。轴承采用脂润滑预期寿命为10年，按每天两班制工作。4.2.1 求轴承受到的径向载荷将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（图5-2）和水平面（图5-2）两个平面力系。有上面轴力分析可知： N N=1400 N4.2.2 求轴承当量动载荷P 因轴承运转有强大冲击，所以取。则P=fFr=3x1400=4200 N =60.7 KN查深沟球轴承样
25、本选用深沟球轴承6312，轴承的基本额定动载荷C=81.8 KN, 基本额定静载荷C0=51.8 KN4.2.3 验算轴承寿命=140000 h/56000 h故所选轴承满足寿命要求。5键的选择与校核主轴上分布有2处键连接，由于主轴是对称结构，所以只用校核两处。再加上对电机输出轴出键进行校核，共三个键。（1）对带轮处键进行选择和校核根据d=30 mm从机械设计手册中查得键的截面尺寸为：宽度 b=8 mm,高度 h=7 mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=20 mm键和轴的材料是钢，带轮的材料是铸铁，由键连接许用挤压应力表查得dp=30-45Mpa。键的工作长度L=20-8=12 mm
26、，键与轮毂的接触高度 k=4 mm。由式得： dp=23 Mpa dp故合适。（2）对套筒处键进行选择与校核根据d=32 mm从机械设计手册中查得键的截面尺寸为：宽度 b=8 mm,高度 h=7 mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=80 mm。键和轴的材料是钢，套筒的材料是铸铁，由键连接许用挤压应力表查得：dp=30-45Mpa。键的工作长度L=80-8=72 mm，键与轮毂的接触高度 k=4 mm。由式得 dp=33 Mpa dp 故合适。（3）电机输出轴处键进行选择与校核根据d=30 mm从机械设计手册中查得键的截面尺寸为：宽度 b=8 mm,高度 h=7 mm。由轮毂宽度并参考
27、键的长度系列，取键长L=36 mm。键和轴的材料是钢，带轮的材料是铸铁，由键连接许用挤压应力表查得dp=30-45Mpa。键的工作长度L=36-6=30 mm，键与轮毂的接触高度 k=3 mm。由式得： dp=30 Mpa dp 故合适。总结大学四年一晃即逝，这次毕业设计是我由学校走向社会的重要一步，在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计我发现，这不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，要学习的东西还很多。这次设计过程中自己查阅了很多资料，感觉受益良多。设计期间我和同学不断
28、交流探讨，彼此取长补短，对于学习过的画图软件，在毕业设计之前我很生疏，甚至对画图软件产生畏惧，但是就是通过此次设计让我能熟练操作AUTOCAD,UG6.0 等软件，在软件上充满了自信，同时也切实的体会到绘图软件的便捷性。我觉得这是我在这次设计中最大的收获，当然收获不仅仅是能熟练操作绘图软件，设计过程是一个反反复复的过程，是一个不断修改的过程，也是一个不断完善的过程，更是一个不断否定自己的过程。在设计之初，总觉得一切都是那样的难，就像指导老师讲的那样，老虎吃天，无从下口，我也将它视为当前的一大挑战，设计中不断考虑方案的可行性、原理性以及结构合理性，不断地对方案进行修改，常常和同学进行方案交流，相
29、互指出方案的错误，提出更合理的结构设计，同学间不断地相互学习，形成了良好的学习氛围，与此同时，我也深深的意识到自己对专业知识的欠缺，考虑问题的不全面，制图基础的不扎实等等。通过设计不但让我意识到了这些，同时也是不断弥补自己知识不足的重要过程，不断开拓思维、累积经验的过程。这些让我更加意识到毕业设计的必要性和重要性。总之，通过此次设计使自己对机械设计有了进一步的概念了解，让自己在进入工作之前得到了一次小小的磨练。当然，我也对设计中出现的多种记忆忧心的设计错误感到是不幸中的万幸，它将大大降低自己在工作岗位上设计出错的机率。它将在以后的工作中起到重要作用。同时让我意识到学习是一个不间断的过程，不断积
30、累的过程，态度决定一切，不管什么时候，都要端正自己的学习态度只有这样才能使自己不断地进步、不断成长。参考文献：1 张训文.机电一体化系统设计与应用.北京理工大学出版社. 20062 非标准机械设备设计手册/胡宗武等主编.北京：机械工业出版社，2002.93 吴宗泽. 机械设计禁忌500例. 北京：机械工业出版社. 1998 4 杨德勇，王博.新型杏核破壳机的研究J.农机与食品机械,1996,(6)5 史建新，辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨J.新疆农机化, 2001,(6)6史建新, 高大中. 6H P一150型核桃破壳机 J. 粮油加工与食品机械, 2000, 26( 1):
31、28- 29.7 符炜. 机械创新设计构思方法.湖南科学技术出版社. 20068 胡传鼎.机械制图画法范例. 北京：化工工业出版社M，2005.3.9 焦永和.机械制图. 北京：北京理工大学出版社M，2003.5.10 濮良贵，纪名钢机械设计第八版.北京：高等教育出版社M，2001(2010重印)11 王先逵机械制造工艺学第二版.北京：机械工业出版社M，2006.112 吴总泽机械设计实用手册第二版.化学工业出版社M，2003.1013 刘晓宏. 创新设计方法及应用. 化学工业出版社. 200614 唐敬麟.破碎与筛分机械设计选用手册.化学工业出版社M,2004.515 周开勤.机械零件手册.
32、第四版. 高等教育出版社M，1995.316 张军合, 张青锋. 食品机械与设备M . 北京: 化学工业出版社, 2007.17 梁勤安, 杨军. 核桃初加工工艺及关键设备 J. 农机化研究, 2003( 1) : 154- 156.18 梁勤安, 杨军. 核桃青皮剥离过程中影响青皮剥净率和核桃破碎率的因素分析 J . 农业工程学报, 2004, 20( 5): 225- 227.19 王万钧等.农业机械设计手册(下)M. 北京: 机械工业出版社,1990.20 沈再春.农产品加工机械与设备M.北京:中国农业出版社,1993:51-53.21 李忠新,杨军,杨莉玲,等.核桃破壳取仁工艺及关键设
33、备 J. 农机化研究, 2008( 12): 28- 29.22 侯立群. 中国核桃产业发展报告M . 北京: 中国林业出版社, 2008.23 F.A.Oluwole A.T.Abdulrahim,and R.K.Olalere.Effect of moisture content on crackability of bambara groundnut using a centrifugal crackeJ . April 17, 2007.24 Shipe, W. F., G. F. Senyk, K. B. Fountain. Modified copper soap solvent
34、extraction method for mea suring free fatty acids in milk J . Dairy Sci., 1980, 63: 193.25 Leemans V, Destain M.A real-time grading methodof apple base on features extracted fromdefectsJ.Journal of food engineering,2004,61:83-89.26 Ingrid Paulus, Eddie Schrevens. Shape characterizationof new apple cultivars by fourierexpansion of digitized imagesJ.J.Agric.Engng.Res.,1999,72:113-118.27 Leemans V, Destain M.A real-time grading methodof apple base on features extracted fromdefectsJ.Journal of food engineering,2004,61:83-89.
