花生本科毕业设计刮板式花生壳仁分离机分析解析

本科毕业论文设计题目

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专 业 机械设计制造及其自动化

作者姓名

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学 号 2011205903____________

单 位 机械与汽车工程学院

指导教师

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2015年5月

教务处编

原创性声明

本人郑重声明所提交的学位论文是本人在导师指导下 独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名 __________ 日期

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指导教师签名______________日期

摘要

中国花生仁的出口量每年约在5万吨左右很多花生制品都需要对花生进行去壳加工人工去壳费时费力花生去壳机械恰好能够解放劳动力使生产效率大幅提高有利于花生加工的快速发展。可是关于花生去壳机械课题的研究在我国进展缓慢在花生的去壳率和破损率两大重要指标方面没能取得好的成绩花生去壳机械的整体性能也徘徊不前。针对这一现状通过对我国已有的花生去壳原理和相关机械结构的学习总结设计了刮板式花生壳仁分离机。此机械巧妙的将刮板和去壳箱的设计整合通过对花生摩擦、挤压破碎花生壳实现花生去壳的目的并通过风机等分离装置将花生壳与花生仁分别收集大大提高了花生的去壳率降低了花生仁的破损率提升了花生去壳的经济效益。本机还具备操作方便价格便宜环境适应性强等优点。

关键词刮板式去壳机驱动机构

Ab stract

The export volume of pea nut in China is about 50000 tons per year,a lot of pea nut products n eed toshell process ing pea nuts labor to shell time-c onsuming and laborious.Pea nut shell mach inery to the liberation of the labor force, In crease product ion efficie ncy and it is con ducive to the rapid developme nt of pea nutprocess ing.But the research on the mecha ni cal problems of the pea nut hull is slow in China.And it did notget good results in the pea nut shell rate and damage rate of two importa nt in dicators.The overall performanee of the pea nut shell mach inery is also hoveri ng become.So,The desig n of the scraper type pea nut shelland kernel separator,from stady ing the existi ng pea nut shell prin ciple and the related mecha ni cal structurein China.This mechanical ingenious will scraper and the design of the shell box to in tegrate.The purpose ofpea nut shell by pea nut shell is pea nut by frict ion and extrusi on.The pea nut shell and pea nut kernel werecollected by the separator device n ext.This improves the shell rate of pea nuts and reduc ing the breakage rateof pea nut kern el.This machi ne also has the adva ntagesof easy operati on,cheap price, strong en vir onmentadaptability and so on.

Keywords Scarper machine;Peeling machine Driving mechanism

目录

Ab stract. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1绪论

1. 1课题提出的背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1 -

1.2花生脱壳机械的发展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1 -

1. 3花生脱壳机械的研究应用现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-2-

1. 3. 1总体现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-2-

1. 3.2多种多样的去壳机械原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-2-

1.4花生脱壳机械研究重点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-4-

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5花生脱壳机械应用前景展

望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-4-

2刮板式花生壳仁分离机的结构及工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-5-

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1刮板式花生壳仁分离机的

结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-5-

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2工作原理-6-

3刮板式花生壳仁分离机主要部件的结构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-8-

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1重要部位参数的设计 -8-

3. 1. 3确定传动的方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-10-

3. 1.4电动机的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-10-

3. 1. 5传动装置的运动和参数计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1 1 -

3.2电机与刮板转子轴之间的V带传动设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1 1 -

3.2. 1确定计算功率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-12-

3. 2.2选择V带带型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-12-

3.2. 3带轮基准直径的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-12-

3.2.4中心距a和带的基准长度的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-13 -

3.2. 5对主动轮上包角:1的验算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-13 -

3.2. 6预紧力Fo的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-14 -

3.2.7计算作用在轴上的压轴力Fp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- 14-

3.2. 8V带轮的结构尺寸计算及选用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-14-

3.3刮板结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-16-

3.4半圆形栅格笼. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-17-

3.5机架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-17-

3.6壳仁分离装置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-18-

4总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-18-

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-19-

致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-19-

1绪论

1. 1课题提出的背景

中国花生仁的出口量每年约在5万吨左右脂肪与蛋白质在花生中含量很高其中蛋白质约占比例为百分之二十五而脂质占接近一半使得花生成为植物蛋白质重要的提作物花生还同时在生产植物油方面举足轻重。花生和经花生粗加工后花生渣中的蛋白质能够制造食品添加剂和脂肪、蛋白制品的原料也可以直接使用。花生仁的用途很广既是主要干果食品又是制做食品、糖果、榨油的主要原料。国内外均有广阔的消费市场。通过花生制成的蛋白粉做添加剂或做原料生产的食物不但大大提升蛋白质含有量也对其整体起到了质的提升。同时花生还是食用植物油在工业的生产原料它是多种油类的制造原材料在工业上用途很多。花生果实中所含有的儿茶素、赖氨酸对人体起抗老化的作用。花生果实、花生油是肿瘤疾病的天然化学预防剂能降低血小板聚集预防和治疗动脉粥样硬化、心脑血管疾病。传统的花生去壳途径为人力脱壳无论是在效率还是在用工方面都在很大程度上制约着经济效益。由于以上因素外加花生种植面积以及生产产量的提高迫切需要花生去壳机来代替手工操作。

1.2花生脱壳机械的发展

针对花生壳仁分离机械这一课题的研制在中国要起源于 20世纪60年代自从那次的首次研制以来全国此类机械的研制从未停止取得了不错的成果。 在我国使用较广的花生壳仁分离机主要是小型的它没有复杂的结构操作方便 而那些具备壳仁分离和筛选性能的壳仁分离机械只在工厂或企业中应用较广。我国目前拥有较多类型的获胜壳仁分离机械如 6BH—20型花生脱壳机、 6BH—20B型花生剥壳机、 6BH—60型花生剥壳机等总体工作效率远超人工工作效率达20〜60倍以上。伟民牌6BH—720型花生壳仁分离机带有复脱、分级装置采用搓板式脱壳、风力初选、 比重分离清选等装置具有结构紧凑、操作简便、脱壳率高、能耗小等特点。锦州俏牌集团生产的TFHS150C型花生除杂脱壳分选机组能一次实现花生原料的脱壳、除皮、分选此生产机械总体性能优良。6BH一1800型花生壳仁分离机械巧妙设计了三轧辊混合脱壳结构完成二次去壳。 6BK一22型花生壳仁分离机具有一次性可完成花生脱壳工作的机械通过吹风筛选、偏心抖动、筛选分级、二次脱壳分级后的花生仁可确保脱壳完全。花生作为我国重要的粮食产物产量呈递增趋势相应的花生壳仁分离机械的需求也将增加花生壳仁分离机械的发展必将迎来好的

发展时机。

花生壳仁分离机械拥有众多类型型号 它们的去壳原理也多种多样。 现如今,关于此类产品的特性人们主要关注的是花生仁的完整率。而花生仁的完整率主要取决于花生壳仁分离机械中的壳仁分离结构花生壳仁分离机的壳仁分离机构直接影响花生人的完整率、生产效率等。

为了解决花生壳仁分离机械的花生破损率问题对花生去壳原理以及相应结构的研究成为花生壳仁分离机械的急需解决的课题。在1990年以前花生壳仁分离机械破损率往往达到甚至超过 15%去壳后的花生仁无法达到种用水平更无法出口只可以做榨油来用。至1960年开始 国内逐渐研制出封闭式纹杆滚筒 栅条凹板式花生剥壳机。从二十世纪八十年代开始通过对已有研究成果的学习创新陆续研制出多种原理和结构样式的新型花生壳仁分离机械将花生破损率大幅度降低。

1 • 3花生脱壳机械的研究应用现状

1. 3. 1总体现状

现在我国的花生去壳机械种类繁多无论在去壳原理还是结构上都有较大差异但是

这类机械的共同点都是无法保证花生去壳的质量 以及无法保证低破损率。这种种因素直

接导致去壳后的花生无法走出国门走向世界而仅仅是用来榨油以及使用。借鉴外国花生

去壳机械的发展经验研究新的花生去壳机械显得尤为重要。

1. 3.2多种多样的去壳机械原理

花生去壳机械的去壳原理有很多下面介绍一下普及率较高的几种花生去

壳原理。

撞击法去壳此类方法巧妙地运用了物体的惯性首先将花生加速在花生达到一定速度后瞬间给它一个较大的阻力花生在阻力作用下外壳得到变形而发生破裂达到花生去壳的效果。这类离心去壳机械通常由给花生提供速度的加速圆盘和圆盘四周带有棱角的四壁组成。当花生在加速圆盘提供的离心力作用下以高速撞击四壁在速度适中时花生壳因力的作用发生形变导致破裂。在花生与四壁碰撞分开后高弹性形变的外壳发生破裂且无法保持高速向外移动而花生仁获得的弹力不大受损较小从外壳裂缝中自然弹出完成花生的去壳。此类去壳机械适用于花生这种花生壳与仁粘结度不大间隙较大的作物的去壳作业。

碾搓法去壳这类花生去壳原理是利用上下两个带有棱角的圆盘相互运动对放入其中

间的花生进行摩擦挤压使花生壳破碎来进行花生去壳的。 一般采用转动圆盘和固定圆盘

相配合的方式进行设计。机械运转时将花生从圆盘中心处送入两圆盘之间的狭窄间隙

转动的圆盘会提供花生一个离心力在离心力的作用下花生向圆盘边缘移动 同时受到来自固定圆盘和转动圆盘上棱角的摩擦、挤压使得花生壳破碎达到花生壳仁分离。这类机械受花生含水量的影响较大对圆盘的大小、间距和棱角的要求比较严格。

剪切法去壳这种去壳原理是利用多组刀面和刀刃相互运动对其间的花生产生剪切力致使花生壳破裂来完成花生去壳。此类机械的主要机构部件一般是带有刀块的刀块座和带有刀块的转动机构组成。刀块底座往往设计为凹形结构并具备一定调节功能 目的是适应不同大小的花生使刀块之间的距离更合理。机械运转时带有刀块的转动机构开始旋转刀块与刀块间进行剪切把花生壳剪碎分离花生壳与仁。值得关注的是这类机械往往会对花生仁造成较大的损伤生产的花生仁破损率较高刀块与刀块的相对位置难于设计有待改善。

挤压法去壳这种花生去壳原理较为简单采用两个平行放置、旋转反向且保持一定间隙的圆柱辊设计机械运转时花生送入并通过两个圆柱辊的间隙在间隙处被挤压使得外壳破碎达到花生去壳效果。此类机械的设计重点在于保证花生很好的通过两圆柱辊间隙 同时使得花生被挤压的力度恰到好处所以两圆柱辊间隙的设计影响着花生去壳的效率和质量。

搓撕法去壳这种花生去壳原理为把花生送入具有一定弹性且相对运动的辊筒间隙通过挤压和搓撕实现花生去壳。对辊筒的要求如下辊筒需要水平安装两个辊筒选用不同转速在辊筒表面形成线速度差辊筒采用有较好弹性性能和较大摩擦系数的橡胶材料。机械运转时花生被送如去壳部位当花生与辊筒接触时保证其啮入角比摩擦角小时花生可以在辊筒间通过花生在经过辊筒区域时受到辊筒的摩擦力产生搓撕作用。花生在辊筒区域时同时还会受到挤压作用搓撕力和挤压力共同作用于花生使得花生壳发生塑性变形而破裂完成花生的去壳工作 同时橡胶材质的辊筒有效的保护了花生仁的完整性和低破损率。这类机械的设计重点在于辊筒材质的选取、轧入角和旋转速度的设计。

1 •4花生脱壳机械研究重点

自从中国成为世界贸易组织的一员以来受外界影响我国对花生去壳机械的研究课题逐渐上升现在花生去壳机械种类繁多但存在着这样那样的不足需要结合此类机械在实际生产中的需要总结经验、吸取教训优化花生去壳机械的功能尤其是机械的适应性、去壳率和破损率急需得到改善,使花生去壳机械良性化发展。

1 • 5花生脱壳机械应用前景展望