刮板式花生去壳机的设计含proe三维及8张CAD图
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摘 要花生去壳机的性能直接影响到加工出的花生仁的质量。刮板式花生脱壳机是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用,将花生果外壳破碎的一种机械设备,其特点是结构简单、操作方便。主要由动力装置、刮板装置、编织网孔凹板、去杂装置和机架几部分组成。本文主要叙述了去壳机主体结构的设计和计算过程 。首先,本文介绍了各种去壳机,以及花生去壳机的发展概况与应用;其次,本文确定了刮板式花生去壳机的整体设计,包括确定各零件的设计计算;接着,本文介绍了花生去壳机主体结构的详细设计,其中包括带轮,主轴,电机等具体设计和计算;最后,通过Pro/E三维设计软件设计了该刮板式花生脱壳机,并用AutoCAD软件绘制其装配图及主要零部件图。关键词:花生;去壳;刮板;结构AbstractThe performance of peanut sheller directly affects the quality of peanut kernel. The scraper type peanut sheller is a kind of mechanical equipment which breaks the peanut shell with the help of the extrusion and impact of the scraper and cage grid on the rotating shaft. It is characterized by simple structure and convenient operation. The utility model is mainly composed of a power device, a scraper device, a woven mesh concave plate, a impurity removing device and a frame.This paper mainly describes the design and calculation process of the main structure of the sheller. First of all, this paper introduces all kinds of sheller, and the development and application of peanut sheller; secondly, this paper determines the overall design of scraper type peanut sheller, including the design and calculation of all parts; secondly, this paper introduces the detailed design of the main structure of peanut sheller, including the specific design and calculation of pulley, spindle, motor, etc.; finally, through Pro / E The scraper type peanut sheller is designed by three-dimensional design software, and its assembly drawing and main parts drawing are drawn by AutoCAD software.Key words: Peanut; Shelling; Scraper; Structure目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1研究背景及及意义11.2国内外研究现状11.3我国花生去壳机存在的问题21.4我国花生去壳机研究方向3第2章 刮板式花生去壳机总体设计42.1设计要求42.2常用花生去壳原理分析42.3方案对比分析42.4总体结构设计62.4.1工作流程分析62.4.2破壳机构结构设计72.4.3风机分离机构的设计72.4.4 总体结构82.5总体参数的选定与计算92.5.1刮板的半径及转速确定92.5.2刮板所需功率计算9第3章 主要零部件的选择与设计113.1电动机的选择113.2 V带传动设计113.2.1 V带的设计113.2.2 V带轮的设计133.3主轴的设计143.3.1主轴材料的选择143.3.2初步估算最小轴径143.3.3主轴的结构设计153.3.4轴强度的校核153.4 轴承和键的选择与校核173.4.1轴承的选择与校核173.4.2键的选择与校核183.5刮板结构设计183.6半栅笼的设计183.7风机分离装置的设计193.8 机架的设计20第4章 刮板式花生去壳机的使用214.1花生去壳机操作方法与注意事项214.2花生去壳机的保存方法21总 结22参考文献23致 谢2425第1章 绪 论1.1研究背景及及意义我国是花生产量大国,而花生又是我国的主要食用油料之一,也是传统的出口产品,在国际上也享有很高的声誉。花生加工时要先把壳去去,花生去壳机是重要的加工机械之一。花生去壳机的性能直接影响到加工出的花生仁的质量。因此研制出性能良好的花生去壳机具有重要的价值和现实意义。花生去壳一般可分手工和机器去两种方法。前者去壳质量较好,出仁率也较高,我国过去出口多采用此方法。单因这种方法工作效率太低,占用劳力过多,因而近年来多由手去改用机去。机去的机械化程度虽高,但由于花生果的品种,性状,成熟程度,壳的厚度等特性不同,加之目前采用的几种去壳机和去壳工艺还有不足之处,因而花生机械去壳普遍存在着生仁破碎率高;出仁率低等问题,有待进一步研究改进。90年代以前的花生去壳机械,破碎率一般都大于5%,有时高达13%以上。加工出的花生仁,只能用来榨油,不能作种用,也达不到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的去壳原理,研制新式去壳机,成为花生去壳机械的重要研究课题。随着花生种植业的不断发展,花生手工脱壳已无法满足高效生产的要求,实行去壳机械化迫在眉睫。1.2国内外研究现状我国花生去壳机的研制自1965年原八机部下达花生去壳机的研制课题以来,已有几十种花生去壳机问世。只进行单一脱壳功能的花生去壳机结构简单,价格便宜,以小型家用为主的花生去壳机在我国一些地区广泛应用,能够完成脱壳、分离、清选和分级功能的较大型花生去壳机在一些大批量花生加工的企业中应用较为普遍。查阅05年代以来的多种专业期刊以及其他有关资料后发现:花生剥壳机械的研究和发展不尽如人意。资料中有关花生剥壳机的研究和介绍太少。花生剥壳的原理很多,因此产生了很多种不同的花生剥壳机械。花生剥壳机的结构主要由机架、输送风机、输送管道、剥壳机、清选风扇、分离筛箱、出壳口、机罩、喂入斗等部分组成。花生剥壳机是花生剥壳机的关键工作机,剥壳机的技术水平决定了机具作业刚花生仁破碎率、花生果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中,花生仁破碎率是社会最为关心的主要指标。目前我国普遍采用的花生剥壳机基本上有两种类型:一种是刀笼式的花生剥壳机;还有一种是用砂盘辗谷机改进而成的花生剥壳机,我国广东,广西两省区使用颇多。 面对我国是花生的产量大国以及我国花生剥壳机械的种类和数量都少的情况,目前国内研制和推广性能良好的新型花生剥壳机械极具潜力。国内已经通过鉴定和推广使用的机型主要有:HT-340型、6BH-300型、6BH-400型、6BH-570型、6BH-600型、6BH-700型、6BHS-550型等。尽管这些机具选择的参数不同,但基本上都属于滚筒凹板筛搓擦式工作原理。其次也有挤压打击作用。花生果在剥壳机室内在滚筒转动作用下,受到反复搓擦挤压,使外壳破裂,花生仁从凹版筛条的间隙中挤出来,得到剥壳的目的。具有关资料介绍,一般破碎率大于8%,有的高达15%以上。另外由于搓擦和挤压造成的挤伤,使花生肉质遭到破坏,其红衣色泽也受到影响。这样的花生仁仅适用于榨油和食用,不宜作种子,也满足不了出口的要求。我国目前做种和出口花生仁只要是手工剥壳,占用了大量的劳动力而且劳动强度也较大。而随着我国花生产业的进一步调整,花生产量逐年增加,花生的机械化脱壳程度将大幅提高。国外一些技术先进的国家(如美国),花生剥壳已经实现了机械化。花生剥壳作业是由加工公司来完成,剥壳设备配套比较齐全,包括输送机,清选机,去石机,剥壳机,光电精选机等。剥壳效率较高,如美国卡特公司生产的5728型五滚筒剥壳机,每小时可剥壳70009000kg,单滚筒剥壳机每小时可剥15002000kg。花生仁的清洁度和分级均匀性也比较好。可以满足榨油和食用的要求。但是剥壳机也是滚筒凹板式,采用搓擦原理,因此花生仁的破碎率也较高,一般在8%15%,不能做种子和长期存放。1.3我国花生去壳机存在的问题目前我国在花生脱壳技术研究方面一直没有大的突破,资金投入也不足,脱壳部件的研制仍在2O世纪90年代初的技术水平上徘徊,所以在脱壳性能上并没有很大的提高。由于机械脱壳时对花生仁的损伤率偏高,用于种子和较长期贮存的花生仁至今仍是手工剥壳。去壳机械在技术性能和作业环节上存在以下问题: 脱壳率低,脱壳后的果仁破损率高,损失大。 机具性能不稳定,适应性差。 通用性差,利用率低。 作业成本偏高,多数是单机制造,制造的工艺水平较低,同时能耗较高。 有些产品仅进行了样机试制或少量试生产,未进行大量生产性考核和示范应用,作业性能及商品性等方面还存在不少问题。1.4我国花生去壳机研究方向我国加入WTO以来,国内外关于花生去壳机械的研究与推广应用日益增多,针对现有花生去壳机械存在的优点与不足,在未来的发展过程中,对花生去壳机械在生产应用中的经验进行总结,不断完善其功能,使其呈现良好的发展势头。(1)提高花生去壳机械的通用性和适应性(2)提高机械脱壳率降低破损率(3)提高机械自动化程度(4)提高机械优化程度进入21世纪,我国花生生产机械化开始了新的发展阶段,农业结构调整发生了新的变化,也对花生机械的发展产生了积极而深远的影响,不仅拉动了新的有效需求,而且构筑了适合花生生产机械化发展的新舞台,为花生生产机械化真正成为农村经济发展的推动器提供了广阔的市场发展条件。随着花生种植业的不断发展,国内外对花生深加工产品的需求不断增大,提高花生脱壳机械化作业水平成为必然。花生脱壳机在提高劳动生产率,减轻劳动强度方面起到了积极的作用,促进了花生加工业的科技进步,为花生脱壳机械的发展提供了空间。第2章 刮板式花生去壳机总体设计2.1设计要求为解决在花生去壳机方面我国面临的现状,本次课题设计一刮板式花生去壳机,降低花生去脱壳后的果仁破损率;提高稳定性、适应性、通用性等。2.2常用花生去壳原理分析目前应用比较广泛的花生机械脱壳原理有以下几种:(1)撞击法脱壳撞击法脱壳是原料高速运动时突然受阻而受到冲击力,使外壳破裂而实现脱壳的目的。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小,仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果。(2)碾搓法脱壳花生荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用,使花生荚果的外壳被撕裂而实现脱壳。在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂,并使壳仁脱离,达到脱壳的目的。(3)剪切法脱壳花生荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用,外壳被转鼓切裂并打开,实现外壳与果仁的分离。主要适用于棉籽,特别是带绒棉籽的剥壳,剥壳效果较好。由于其工作面较小,故易发生漏籽现象,重剥率较高。(4)挤压法脱壳挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反,转速相等的圆柱辊,将两辊的间隙调整到适当的大小,使花生荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱壳率高低的重要因素。(5)搓撕法脱壳搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对花生荚果进行搓撕作用而进行脱壳的。花生荚果进入胶辊工作区时,与两辊面相接触,如果此时花生荚果符合被辊子啮人的条件,即啮入角小于摩擦角,就能顺利进入两辊间。影响脱壳性能的因素主要是,线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等3。2.3方案对比分析(1)方案一:封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式如下封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式剥壳机是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒,下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板,如图2-1所示。图2-1 封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式在该机构中花生进口大(3O-50毫米),出口小(1O-25毫米),工作时,花生果在滚筒的推动下由进口向出口端运动,在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接脱壳,花生受列剥壳机的直接搓擦作用,系强制脱壳,故破碎率高。剥壳时, 直径同凹板栅缝一样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来,所以一次剥净率低,最高80,剥壳质量均不理想。(2)方案二:封闭橡胶板滚筒-直立橡胶板式该剥壳机是由封闭胶辊和直立胶板组成,剥壳原理系挤压式,如图2-2所示图2-2 封闭橡胶板滚筒-直立橡胶板式作业时,花生果在胶辊的推动下,通过剥壳间隙(520毫米),由胶辊和胶板的挤压作用脱壳,避开了剥壳机的揉搓作用,破碎率有所降低,但仍在5以上。另外,因直径小于剥壳间隙的小果未经剥壳便被分离出来,故一次剥净率很低,只有30%左右。所以不得不增设循环机构,以使花生经多次挤压脱壳,致使机器结构复杂、庞大,造价较高。(3)方案三:立式剥壳机构该剥壳机采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子,下面装着用编织丝网制成的编织平底筛,该剥壳机如图2-3所示。图2-3 立式剥壳机在剥壳室内,花生果受立式转子的推动而相互磨擦,从而达到剥壳的目的,此方法系柔性揉搓剥壳。实践证明,该机破碎率较低,可控制在3以下。其缺点是由于采用立式传动, 故传动机构较为复杂。(4)方案四:刮板式刮板式花生脱壳机以前也称为刀笼剥壳机,是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用,将花生果外壳破碎的一种机械设备,其特点是结构简单、操作方便。其结构如图1-1所示。它主要由进料机构、剥壳机构和支承机构等部分组成。图2-4 刮板式刮板式花生去壳机具备撞击法,碾搓法,剪切法和挤压法的特点,所以脱壳效率很高,效果好。1通过上述对比分析,本次设计的花生去壳机采用性能优良的方案四:刮板式花生去壳机。2.4总体结构设计2.4.1工作流程分析运行过程是从上往下,从花生收集开始,花生进入去壳箱。经过刮板的挤压和撞击后才能进行去壳,有些没有被去壳的花生留在栅格上面再次经过刮板碾搓和挤压进行去壳。刮板和栅格间隙称为去壳间隙,去壳间隙影响破碎率和生产率。半笼筛栅条与栅条间隙影响破碎率和脱净率。把栅条做成半笼筛固定在去壳箱内,去壳后花生壳和花生仁经过半笼筛下落,同时受到风机吹来的风,把花生壳吹到收集斗。花生和花生仁因为比较重下落到惯性筛上,惯性筛把花生和花生仁分开。花生仁在惯性筛的作用下从过滤网一边收集起来。收集起来的花生在换一次间距小一点的半笼筛进行去壳。其结构简图如图2-2所示。图2-5 刮板式去壳机工作流程图2.4.2破壳机构结构设计破壳机构是使用刮板与花生的撞击来实现花生的破碎工作的,如下示意图就很清楚地表达了花生在工作机构中是如何被破除外壳的。(图2-2)这个结构很充分地利用了栅笼和刮板之间的配合,栅笼中两铁棒之间的距离经过很合理的设计,这样栅笼就可以当做花生破壳的支撑点,而且还未破壳的花生就不会从栅笼之间掉下,同时刮板与栅笼之间的距离也是经过合理的设计使得不同尺寸的花生都可以被刮板敲击到而达到破壳的目的,而在破壳完成后花生在刮板旋转情况下达到壳仁分离同时也因为尺寸的减少而可以顺利通过栅笼进入下一道工艺。图2-6 花生的破壳示意图2.4.3风机分离机构的设计在上一部分花生与仁分离后经过栅笼进入了风力分离部分,其利用花生壳与花生仁的质量不同则,则选择适当型号的风机将花生壳吹离(风力太小则没效果,风力过大会将花生仁也吹走),从下图(图2-7)的示意图就可以看出由风机直接送风将花生壳吹离,但是从中也能看出风机并不能完全的解决花生壳杂质问题,还是有些不能清除。图2-7 花生去壳机风机机构示意图2.4.4 总体结构刮板式花生脱壳机是借助轴上刮板与编织网凹板的碾压搓脱作用,将花生果外壳破碎的一种机械设备,其特点是结构简单、操作方便。其结构如图2-8所示。它主要由动力装置、刮板装置、编织网孔凹板、去杂装置和机架几部分组成。1.电机 2.机架 3. 栅条笼 4.刮板 5.上箱体 6.下箱体 7.风机 8.分离装置图2-8 刮板式花生脱壳机结构简图2.5总体参数的选定与计算2.5.1刮板的半径及转速确定根据期刊可以知道当刮板转轴的旋转速度要达到确保能够将花生壳通过打击作用撞碎。从实验数据中可以看出,当刮板和花生果的相对速度达到4-5m/s时候,能够比较好的破碎花生壳的效果。根据这个实验结果来设计刮板轴的转速和刮板旋转半径。1如图2-9,当花生下落的位置基本都在板轴半径的0.5R至R之间。设计是用0.5R的最小半径设计标准设计。为了有较高的生产效率,取半径R=260mm ,v=4-5m/s由,r=0.5R, 得n=294367.5 r/min;图2-92.5.2刮板所需功率计算因为刮板式花生去壳机去壳原理是高速旋转的转轴带动刮板,对花生果进行反复打击与碰撞以及刮板和半笼筛对花生果产生摩擦和碾搓,剪切,挤压下进行的。所以脱壳功率不是简单的动能能够计算。还要考虑到空气阻力和摩擦对去壳的功率的影响。所以在就算功率的时候不能忽略。应该按照以下公式计算。Rd每脱1kg物料所需功(N.m/kg) K花生与刮板的摩擦系数; A运转消耗的功率系数 Q去壳机的加工量(kg/h)机械效率;P=(KW) 首先根据设计要求取Q=1000kg/h,根据实验数据取K=2,A=1.4 ,Rd=300 N.m/kg, =0.7计算出结果功率等于1.2kw,所以刮板花生去壳机的需要的功率应该不低于1.2kw。2。第3章 主要零部件的选择与设计3.1电动机的选择电机的选择包括的类型,选择结构,功率和速度,并确定类型的。最常用为三相交流异步电动机。所以一般来说尽量选择Y系列类型的三相异步交流电动机。特点是启动性能好,所以一般应用于要求较高的启动转矩机械。最主要的是它价格低廉,工作效率也高,可靠性好且稳定。结构简单有利于维修。但是不适合在易燃易爆有腐蚀的场所。根据计算的转轴需要的功率和转速,可以确定两种电机型号: 分别是Y90L-4型 和Y100L-6型根据电机全负荷的速度和刮板速度可以计算总传动比,在下表3-2中的数据和两个电机传动比。表3-2 传动比方案电机型号额定功率kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比 i1Y100L-615100094024592Y90L-415150014003.81从表中可以看出方案一:总传动比小,但价格高,不适用于家庭小农业机械,所以方案选择2,电机型号Y90L-4。查看机械手册可知电机的中心距H=90mm,轴外径为24mm,轴的外伸长度为50mm。总宽为180mm轴的转速:,轴的输入功率:轴的转矩: 3.2 V带传动设计3.2.1 V带的设计通过上面电动机的选择和一些相关值的计算并确定了本机械的电动机运用Y90L-4型的电动机,在上面我们已知的它的额定功率为1.5kw;同步转速为1500r/min;满载转速为1400r/min;传动比=3.81。由此将这些数据运用到通过查手册所得的计算公式,可以得到:(1)确定计算功率Pca:查手册得知=工况系数 KA=1.1则Pca=KAP=1.11.5=1.65kw(2)V带轮的型号选择V带分有普通的V带和窄V带,这些带的型号都是已经标准化了。其中普通的V带含有7中不同的型号分别是:Y、Z、A、B、C、D、E七种;而另一种窄的V带轮标准的型号就只有四种他们分别是:SPZ、SPA、SPB、SPC,根据 Pc、n1查机械设计手册的书的找到最适合的带为A型。(3)确定带轮基准直径为了减小带在工作时的弯曲应力应集中过大而采用较大的带轮直径,从而使主带轮和从带轮的尺寸都偏大些。一般我们都取dmin,根据主动轮的基准直径系中进行选取带轮直径=75mm3,则根据传动比可以算出从动轮基准直径为:从动轮直径: 由已知的功率公式P=Fv/1000可道,当要传递的功率P达到一定值时,带的速度v就会越高,根据公式可以看出所需要的圆周力F则越小,因而V带的根数就不需要那么多。由公式 所以符合设计要求(4)确定中心距a和带的基准长度:初取中心距a0=700m符合0.7(d1+d2)a0120(6)计算V带的根数z:已知,=3.81 查表得:,代入公式,计算得:Z=1.99.所以根数取2(7)通过计算求出带作用在带轮轴上的压力FQ查文献3表得(8)计算作用在轴上的压轴力代入数值计算得=678.04N。3.2.2 V带轮的设计(1)V带轮的材料:在V型带轮的材料选用时,最经常用的是HT150和HT200这两种,当电机的转速较高时(也就是带轮的尺寸较大时)可以采用铸钢或者用钢板冲压加工后再焊接而成。当功率不那么大的时候材料的选择上就比较松,可以使用铸铝或者塑料来进行。关于刮板式花生去壳机的设计所需要的载荷不大,所以可以选择HT150来作为带轮的材料。(2)带轮的结构形式:根据所使用带轮的结构尺寸的不同,V带轮通常使用的形式有:石心式、孔板式、腹板式以及椭圆轮廓的形式。小带轮由于d12.5d,其中d为带轮实际安装时的轴的轴径,因为尺寸偏小所以可采用实心式。当然看大带轮,由于大带轮由于d2400mm。则要采取措施降低其重量,所以可以可采用腹板式的带轮。(3)V带轮的轮槽设计V带轮的轮槽尺寸是与前面所选用的V带的型号相互对应得起来的,大小带轮的轮槽与V带轮的A型相应的尺寸如下表所示(表3-3)。表3-3 轮槽尺寸尺寸类型小带轮大带轮轮槽类型AAd(mm)75286基准宽度bd(mm)11.011.0基准线上槽深hamin(mm)2.752.75基准线下槽深hfmin(mm)8.78.7槽间距e(mm)150.3150.3第一槽对称面到端面距离fmin(mm)轮缘厚d(mm)1212(4)V带轮的技术要求:V带轮的各部分铸造时(轮、腹板、轮辐及轮毂)不允许有气泡、缩孔、裂缝和砂眼,在铸造过程中允许在应力不提高的前提下可以加一些凸台、腹板等机等表面有缺陷的机进行修补。(5)V带的张紧、安装及维护:V型带轮的胶带层在工作一段时间后,就会因为塑性变形和工作磨损使得V型带松弛开来,从而使张紧力变小,带轮的传动能力也随之下降,所以要定期地对胶带层进行检查,如果发现其中有一根的松紧带有损坏,则应该将全部带轮都换上新的,不能只换其中一根,因为新旧带的张紧不一会使得带轮传动不平稳。如果旧带还可以使用,应测量其长度,然后再选择与其长度相同的带进行组合使用。此处应该注意的还有带不能与矿物油酸碱等物质接触,免得使带变质;也不要把教导放在阳光下暴晒。3.3主轴的设计在花生去壳机壳部分设计中最主要的部分就是轴的设计,这轴的作用是用来支撑刮板,并使其旋转起来的机械零件同时还具有传递转矩的功能。轴在设计时组要要考虑的设计因素有力学需求和制造工艺等,其中要做的事有选择可用的合适材料,对轴的各个部分的形状尺寸进行合理的设计。并使用前面已经得出的结果主轴的参数:转速n=367.5r/min、输入功率为P2=1.35kw、转矩为35.08N.m来进行设计。3.3.1主轴材料的选择通常的轴选材上多用碳素钢与合金钢。因为这轴没有其余特殊的要求,因此根据机械设计手册可以选用调制处理的45号钢,并在其中的性能参数如下表3-4所示表3-4材料的性能参数毛坯直径mm硬度HBS强度极限B屈服极限S弯曲疲劳极限-10b-1b200217255650360300102.5603.3.2初步估算最小轴径由公式查书得知取A0=105,于是得3.3.3主轴的结构设计轴的设计包含了输出轴结构设计的合理性和全部尺寸参数的设计。首先要确定的是轴上各个零件的专配方案;其次是要对轴上零件的定位方式进行确定;接着第三步是要计算并选定各个轴段的直径和长度尺寸。轴的设计首先从V带轮的安装开始的,取d1=22。为了满足带轮的安装带轮需要固定则可以使用一端轴肩定位,此处的直径可以选择d2=28mm,V带轮的大小尺寸为50,要考虑到轴端挡圈跟V带配合而不是轴端面配合,可以减少一些尺寸故取第一段长度l1=49mm;第二段要经过轴承端盖,轴承端盖的总长度为25mm,此时端盖外端与V带轮间的距离为32.5mm,故l2=57.5mm;第三段安装轴承,根据尺寸要求选择深沟球轴承6207,故取d3=35mm, l3=17mm,第四段为轴承和刮板轴向定位,取d4=60mm,考虑刮板与壁厚距离所以取l4=28。第五段主轴上安装执行机构刮板,去刮板的直径d5=60mm,刮板架安装长度l5=500mm,因为轴的两端轴承必须一样轴承,且满足轴承的定位需要所以第6段取d6=35mm,l6=30mm。如图3-3和表3-5所示。图3-3 主轴简图表3-5 主轴各段的尺寸设计轴端名轴I轴II轴III轴IV轴V轴VI直径(mm)222835656035长度(mm)3457.52718500303.3.4轴强度的校核由结构图和弯矩的计算得出第五段轴是危险截面,载荷分析如图3-5所示,则受力计算:转矩:T35.081 N.mm ,直径:已知d=60mm。 圆周力Ft:Ft=2T/d=35.0812/0.06=1169.37N径向力Fr:Fa=Fttan/cos=1415.2N轴向力Fa:Fa =Fttan=634.4N已知AB=271.50mm,BC=286.50mm,CD=115.00mm。水平面上支撑反力:RH1=FtLBC/LAC=2367.7286.5/558=1215.7N RH2=FtLAB/LAC=2367.7271.5/558=1152.0N垂直面上支撑反力:RV1=(FrLBC+Fad/2)/LAC=(1415.2286.5+634.460/2)/558=760.7NRV2=(FrLAB-Fad/2)/LAC=(1415.2271.5-634.460/2)/558=654.4N水平面上的弯矩: MH=660.0N.m 垂直面上的弯矩: MV=394.0N.m总弯矩: = =768.7N.m扭矩: T=0.671.03=42.618 N.mm 计算当量弯矩: =768.7N.m校核轴的强度,由公式 e=Me/W=768.7103/(0.1603)=35.59MpaFr2,所以只要对左侧的轴承校核即可。查书得,fp=1.01.2,取中间值fp=1.1。则有当量载荷:p=fpFr2=1.11434.08N轴承预期寿命:Lh=103608=28800h轴承寿命计算Lh=106/60n(Cr/p)3=106/(60183.73)(25.5/1.43408)3=509998h28800由上面的计算可以看出6027深沟球轴承是可以满足要求的3.4.2键的选择与校核键的作用是将轴和轴上零件之间进行转矩的传递。有些轴的作用还有使得零件的轴向固定与移动。此处我们选用平键来将带轮的转矩传递到轴上。平键的工作面试在两侧面上,键的上表面与轮毂槽的下表面之间留有一定的间隙。由于前面我们设计的轴的直径d1=22mm,根据查GB/T 1096-2003,所以取键尺寸:bh=87,L=1890mm。根据轴的直径我们取键长度L=25mm。3.5刮板结构设计考虑到花生去壳机是利用打击和挤压脱壳原理,所以对刮板的要求比较严格,需要一定刚度和强度。况且刮板式收到断断续续的冲击。经常磨损。1根据期刊实验结果表明,刮板使用木板和橡胶板的去壳效果差,去净率在70%左右。使用钢板的去净率可以控制在95%以上。所以刮板的零件都是使用45钢制造然后用m10螺栓和刮板架相连接,让刮板有利于调整和更换。刮板结构是采用四个直钢板组合成十字型并与连接杆用螺栓连接,而连接杆则是焊接固定在旋转筒上其结构尺寸如图3-6.图3-6 刮板钢板的长和宽分别是500和130,刮板的内径和外径分别是60和70,旋转中心距是260。3.6半栅笼的设计半栅笼作用有两点,一是让去壳的花生掉落,而是让未去壳花生继续留在去壳箱继续去壳。但是我国的品种比较多,尺寸大小不相同。一般来说花生仁的尺寸在7-14mm之间。所以为了提高花生去壳机的通用性,所以我们设计的时候可以设计不同尺寸的半笼筛来适应不同品种花生。在去壳的时候可以根据不同的花生选择合适的花生。脱壳时,刮板和半笼筛形成一个活动层,该层的厚度就是刮板和半龙筛之间的距离,称为去壳间隙。去壳间隙越小,破碎率和生产效率越高。为了降低破碎率,应适当增大去壳间隙。经试验证明,去壳间隙最佳值30mm左右。考虑到不同品种的花生果大小的差异,我们将去壳间隙定为25-40mm可调,脱小果时调为25-30mm,脱大果时可调为30-35mm。4半笼筛的栅条是用两块墙板进行固定的。栅条的材料是HT150墙板材料是HT200,栅条的直径为10,长度为576mm,因为特殊作用,还需对其表面进行表面处理,可以渗碳和热处理,组成半圆笼筛,间距为。这样可以使去出来的花生仁能够过栅格,为去花生继续留在去壳箱继续去壳。半笼栅的内径为。如图3-7图3-7 半栅笼3.7风机分离装置的设计这部分的结构设计比较简单,就是利用花生仁与花生壳的重量相差很大所以就是用风的作用把质量较轻的花生壳从下图所标的花生壳出口吹出,可以看到这里设置了个当板,把飞驰而出的花生壳挡住,使其落在一定方位内,也可以在出口装上麻袋,这样方便打扫。工作时步骤也是使得花生壳与花生仁分离,即只要设计出合理的管道使得风可以通过通道传到花生与花生壳下落的位置,如下图3-8所示为分机分离机构管道。图3-8 分机分离管道3.8 机架的设计使用的机架是用焊接而成,专配比较简单。所以要对它进行模态分析以了解其结构,提高安全性。根据上面个个零件的参数设计的机架,机架的总长为为1000mm,宽608mm,高651mm,厚50mm。第4章 刮板式花生去壳机的使用4.1花生去壳机操作方法与注意事项(1)把去壳机置于宽敞、平坦的场地使用。使用前检查紧固件是否紧固,转动部位是否灵活,是否有油在轴承。(2)在使用前,要检查电源,开关必须在断开位置。(3)电机启动后,转向与机器所指方向应该一致,先让他空转几分钟,机器有没有什么问题。当机器运行正常时,可以喂入花生。(4)花生果在喂入的时候要注意有没有喂入杂质影响机器性能(6)选用花生果要干湿合适,太干花生仁破损率高,太湿影响生产率。根据 花生果大小选用半笼筛。 (7)机器运转时候不要站在皮带轮一侧避免伤到人。4.2花生去壳机的保存方法(1)机器使用一段时间后要存放机器,要清洗机器的灰尘,污垢。机器内部残留的花生壳等杂质。(2)应当把皮带拆卸下来。(4)先用柴油清洗轴承,再用黄油密封。总 结转眼毕业设计接近尾声,通过这次设计实践,对机械设计有了更全面的认识。本次毕业设计填补了以往课堂上只是公式化的解题,对于实践的工程设计计算没有具体的概念。通过此次毕业设计,使我了解很多关于花生去壳机知识。使我了解了如今国内外在这方面的许多技术,了解了花生设计的一般过程,通过对花生去壳机的主体结构设计作了系统的设计,掌握了一定的去壳机相关方面的基础。 在CAD方面也学到了更多的画法,了解了更多国标的要求和画图时容易出错的地方,同时也学会了粗糙度的和公差的查表方法。在Pro/E方面学到了更多的画法,从以前的简单建模都现在学会了较复杂的建模,例如机架的建模。这次的毕业设计也可以说是对我这几年的大学生活做出了公正的总结,同时也使为将来进入社会和入社会的工作进行了一次适应性的训练,需要锻炼的自己的能力有独立分析和解决问题的技能,可以说是一次很好地打基础的机会。总的来说此次设计中我学到了很多的东西,不仅是设计的相关知识,还有信息的收集,我相信这些能力在今后我的生活上一定可以派上很大的用处的,接下来就是大学生涯结束的时候了,我要保持冷静努力思考学习、遇事不慌遇事迎面而上。参考文献1 李建东.花生脱壳装置的试验研究D. 青岛: 青岛农业大学,2007:3-52 王军锋.刮板式花生去壳机设计D.农机化研究,2012,12:96-993 成大先 机械设计手册.单行本.机械传动M 北京:化学工业出版社 2004.14 原重献.花生去壳机去壳机试验研究j.农牧与食品机械,1991,3:19-45 杨可桢,程光蕴,李仲生. 机械设计基础M. 北京:高等教育出版社, 20066 朱冬梅,胥北澜,何建英. 画法几何及机械制图M. 北京:高等教育出版社, 2008.67 唐增宝,何永然,刘安俊. 机械设计课程设计M. 武汉:华中理工大学出版社, 1999.38 杨普. 工程力学M. 北京:人民交通出版社, 19999 成大先. 机械设计手册.单行本.机械传动M. 北京:化学工业出版社, 2004.110 陈立德. 机械制造装配设计M. 北京:高等教育出版社, 2010.611 李艾民,李爱红,李爱军. 机械制图AutoCAD2010M. 北京:北京邮电大学出版社, 12 尚书旗,刘曙光,王方燕花生生产机械的应用现状与进展分析J花生学报,13 濮良贵,纪名刚 机械设计M 北京:高等教育出版社 200114 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.7版.北京:高等教育出版社 200615 邱宣怀.机械设计M.4版.北京:高等教育出版社 200616 Cao Yuhua; Li Changyou Analysis on fuzzy comprehensive evaluation and optimization of shelling performance of castor capsulesheller 2010,Page(s): 3671 - 3674 17 Dielectric properties of peanut-hull pellets at microwave frequenciesPaz, A.M.; Trabelsi, S.; Nelson, S.O.; 2010,Page(s): 62 66致 谢大学生活即将结束,在这短短的四年里,让我结识了许许多多热心的朋友、工作严谨教学相帮的教师。毕业设计的顺利完成也脱离不了他们的热心帮助及指导老师的精心指导,在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。首先,向本设计的指导老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中,仍然尽量抽出时间对我们进行指导,时刻关心我们的进展状况,督促我们抓紧学习。老师给予的帮助贯穿于设计的全过程,从借阅参考资料到现场的实际操作,他都给予了指导,不仅使我学会书本中的知识,更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点,如何合理安排时间和论文的编写,同时在毕业设计过程中,她和我们在一起共同解决了设计中出现的各种问题。其次,要向给予此次毕业设计帮助的老师们,以及同学们以诚挚的谢意,在整个设计过程中,他们也给我很多帮助和无私的关怀,更重要的是为我们提供不少技术方面的资料,在此感谢他们,没有这些资料就不是一个完整的论文。另外,也向给予我帮助的所有同学表示感谢。总之,本次的设计是老师和同学共同完成的结果,在设计的几个月里,我们合作的非常愉快,教会了大我许多道理,是我人生的一笔财富,我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢!摘 要花生仁的加工质量受花生去壳机性能的直接影响。本文主要对去壳机主体结构进行设计,对具体参数值进行了计算。本文首先介绍了去壳机的型号种类;其次,对花生去壳机的发展概况与应用进行了探讨;接着,对刮板式花生去壳机的整体尤其是花生去壳机主体结构进行详细设计,经过计算确定各零部件的具体参数值,包括带轮,主轴,轴承等具体设计和计算;最后,运用Pro/E三维设计软件对该刮板式花生脱壳机进行设计,并在AutoCAD软件上对其主要零部件及装配图进行绘制。关键词:花生;去壳机;刮板;带轮;主轴AbstractThe processing quality of peanut kernels is directly affected by the performance of peanut sheller.This paper mainly designs the main structure of the shelling machine and calculates the specific parameters.This paper firstly introduces the type and type of shelling machine; secondly, it discusses the development and application of peanut shelling machine; secondly, it designs the whole structure of scraper-type peanut shelling machine, especially the main structure of peanut shelling machine, determines the specific parameters of each component through calculation, including pulley, spindle, bearing and so on; finally, it uses Pro/E.The three-dimensional design software is used to design the scraper type peanut sheller and to draw the main parts and assembly drawings on the AutoCAD software.Key words: peanut; sheller; scraper; pulley; spindle目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1研究背景及及意义11.2国内外研究现状11.3我国花生去壳机存在的问题21.4我国花生去壳机研究方向2第2章 刮板式花生去壳机总体设计32.1设计要求32.2常用去壳原理分析42.3方案对比分析42.4总体结构设计62.4.1工作流程分析62.4.2破壳机构结构设计72.4.3风机分离机构的设计72.4.4 总体结构82.5总体参数的选定与计算82.5.1刮板的半径及转速确定92.5.2刮板所需功率计算9第3章 主要零部件的选择与设计103.1电动机的选择113.2 V带传动设计113.2.1 V带的设计113.2.2 V带轮的设计133.3主轴的设计143.3.1主轴材料的选择143.3.2初估最小轴径143.3.3主轴的结构设计143.3.4轴强度的校核153.4 轴承和键的选择与校核163.4.1轴承的选择与校核163.4.2键的选择与校核173.5刮板结构设计183.6半栅笼的设计183.7风机分离装置的设计193.8 机架的设计20第4章 刮板式花生去壳机的使用214.1花生去壳机操作方法与注意事项214.2花生去壳机的保存方法21总 结22参考文献23致 谢2426第1章 绪 论1.1研究背景及及意义花生油是我国的几种常用食用油之一,我国是花生种植大国,出口的花生在国际上也享有良好的声誉。花生加工需要去壳留仁,花生去壳机就是重要的加工设备之一。花生去壳机的性能将直接影响到加工出的花生仁的质量。因此研制出性能良好的花生去壳机具有重要的社会价值和生产生活意义。花生去壳有手工剥壳和机器剥壳两种方式。手工去壳花生种皮完整,质量较好,出仁率也较高,但工作效率很低,我国做出口产品和种子的花生仁都是经此法剥出的。近年来农业机械化水平越来越高,为提高劳动生产率,机械剥壳占比越来越大。但因为受花生种类,形状,大小,壳的厚度等因素影响,花生机械去壳普遍存在着出仁率低、破碎率等问题,还有待进一步研究改进。1960年之前用那个年代的花生剥壳机进行剥壳操作,果仁被破碎的概率高达5%之上,一些情况下甚至可以达到13%之上。运用机器进行剥壳操作的花生仁用途范围很窄,一般只用作榨油使用,不能当作种子播种,所以没有办法达到出口的要求。伴随着花生种植产业业务范围的不断加大,进行对于花生进行人工去壳的渐渐不能符合生产需要具备的高效性,因此增加去壳机械的高效性已经变成一项很重要的工作。在实现破碎率减少的要求下,进行新的去壳原理的研究,制作出新型的去壳设备就变成在花生去壳领域内的重要研究问题。1.2国内外研究现状1965年我国农业机械部(原八机部)首次下达花生去壳机的研制课题任务,到如今已研制出了几十个种类的花生去壳机 。根据花生剥壳的不同原理,因此衍生制造了不同种类的花生剥壳机。可概括分为以下三类:(1)小型花生去壳机,以家用为主,在我国大部分地区使用普遍;(2)较大型花生去壳机,能够完成脱壳、分离、清选和分级等高级功能,在一些大型花生加工厂中应用更多。按照构造,我国普遍使用的花生剥壳机能基本分为以下两种类型:一种是刀笼式的花生剥壳机;二是用砂盘辗谷机改进制成的花生剥壳机(我国广东广西两广地区使用相对较多)。 花生剥壳机的基本结构都有机架、输送电机、输送管、剥壳机、清选风扇、分筛箱、出壳口等部分组成。查阅近二十年以来的相关期刊资料后,分析资料中较少的关于去壳机的研究设计,客观认为我国花生剥壳机械的研究和发展缓慢,不能达到预期目标。国内已经通过鉴定和推广使用的机型有HT-340型、6BH-300型、6BH-400型、6BH-570型、6BH-600型、6BH-700型、6BHS-550型这几类。尽管机器具体参数配置不同,但基本上都运用滚筒凹板筛搓擦式工作原理,花生在剥壳机内受挤压作用,在滚筒转动下,受到反复搓擦挤压,使外壳破裂,花生仁从凹版筛条的间隙中挤出来,得到剥壳的目的。查阅关资料介绍,一般破碎率在8%以上,有的高达15%以上。另外由于搓擦和挤压造成的损伤,花生种皮遭到破坏,其肉质也受到影响。这样的产品仅仅适合来用作榨油或者食用等较少的领域,不能作为种子播种,出口也不能合乎出口的要求。目前做种子的和出口花生仁全是手工剥壳得到的,占用了大量的劳动资源,劳动强度也很大。反观国外,在一些技术先进的国家中剥壳已经实现了全面机械化。花生剥壳加工企业公司的剥壳设备齐全,配套设施先进,一整套工序包括输送机,清选机,去石机,剥壳机,精选机等。以剥壳效率较高的美国卡特公司为例,其生产的5728型五滚筒剥壳机,每小时可剥壳70009000kg,单滚筒剥壳机平均每小时可剥15002000kg。花生仁也具有较高的清洁度和分级度,能符合榨油和食用的要求。但是美中不足的是剥壳机也是采用搓擦原理的滚筒凹板式,因此花生仁的破碎率也较高,一般在8%15%,不能做种子,也不能长期储存。花生剥壳机是花生剥壳设备的关键工作设备,在剥壳的制作过程中中花生破碎的百分比、可以全部在一次操作中剥好的的百分比还有对应的制作效率等取决于相应去壳机的产品性能,如今在花生的生产制作的领域内,花生破碎的百分比是业界最看重的指标之一,也是社会最注重的指标。我国面对着花生的巨大产量与花生剥壳机械的种类和性能落后的矛盾,目前,国内研制和设计性能良好的新型花生剥壳机投入农业生产是当务之急,还有巨大的发展潜力。1.3现存花生去壳机研究分析因为我国现阶段在花生去壳的领域内关注较少,缺乏对应深入的研究,对应的脱壳机械的制作水平还停留在上个世纪,所以在对于花生剥壳的能力上并没有太高的提升。在进行去壳操作时还具备了太多了破碎数量,所以在制作可以用来播种的果仁以及需要长期贮藏的果仁时还是进行选取人工的手段进行剥壳。对应的剥壳设备在使用机器构造中存在了以下的弱点对应的果仁损坏占有的百分率较高,进行一次完成操作的机率较低,生产成本高。 机具性能不稳定,适应性差通用性差,利用率低。 一些具有先进工艺的设备还处于调试实验阶段,没有得到大量的生产使用 制造的工艺水平落后,能耗较高,商业性低。1.4对于现存花生去壳机的改进方向在我国经济发展逐步向国际化迈进的过程中,国内对于花生剥壳机的研究逐步增多,在去壳机进行研制的方向中,可以对于现存的去壳机进行分析,总结剥壳机在生产应用中的经验,从以下几个方面着手对其进行改进:(方面1)对于花生去壳机存在的运作稳定程度进行改进,提高其运转的稳定性;(方面2)可以使得去壳机进行一次操作去壳成功的几率提高,减少破碎的花生百分比;(方面3)优化结构性能,提高机械自动化水平。 近些年来,在我国对农业结构调整的大政策影响下,花生领域也逐步朝着自动化的道路迈进得到了新的发展和突破,新的有效需求不断增加,国内外对花生加工品的需求随之不断增加,花生种植业就在不断发展壮大,花生机械化脱壳作业水平的提高变成必然趋势,花生机械化生产就有了更广阔的发展平台。花生脱壳机积极促进了劳动生产效率的提高,对花生生产加工业的进步与农业经济发展也做出了积极推动,为脱壳高效机械化进程与经济建设提供良好空间与前景。第2章 刮板式花生去壳机总体设计2.1设计要求为解决我国在花生去壳机制造生产中面临的难题与挑战,本次课题预欲设计刮板式花生去壳机,以达到降低脱壳花生仁破损率、提高稳定性、适应性、通用性等目的。2.2常用去壳原理分析目前有以下几种机器脱壳原理应用较为广泛:(设计1)冲击法去壳这个方法对应的原理就是进行里的撞击从而实现去壳,其具体的工作原理是使果仁可以在设备内加速进行运动,之后突然对其施加一个阻力,花生壳在里的作用下会被撞碎,这样去壳的工作就完成了。冲击去壳法适用范围:仁与壳间隙较大且结合较少,外壳相对较脆,容易在冲击下碎掉的农作物。(设计2)碾搓法去壳将花生在两个碾磨构件之间进行固定,通过碾磨构件之间存在的相对运动,使其受到摩擦力与剪切力,在它们共同作用下花生被强烈碾搓致使花生的外壳被撕破撕碎,实现外壳与果仁的分离,达到去壳的目的。(设计3)运用剪切形式进行去壳将花生固定对应的刀板和旋转构件之间,这样花生会在两者的相对运动中受到相应的剪切力的作用,外边的花生壳就会因此而破碎,从而实现壳仁脱离。主要适用对象:带绒棉籽;缺点:较小的工作面,易发生漏籽现象,重剥率较高。(设计4)通过挤压的形式来实现去壳将相应的作物放置在两个圆辊之间,在对应的规格都相同的圆辊在进行相对运动的过程中,会对于花生进行挤压得操作使其破碎,达到其外壳破碎得需求。这里需要主义的重点是相应两个构件间隔得大小将对于破碎得效果产生较大得影响。(设计5)搓撕法去壳这个方法对应使用相对运动的橡胶辊构件,当花生符合啮入角小于摩擦角即花生能被啮入时,花生能顺利进入橡胶辊工作面,与两辊面相接触,对花生会产生搓撕的力,这样就破碎了果壳,完成了操作。这个方式中所存在的线速差大小、对应构件的硬度大小、各个角度、以及橡胶辊的参数都将影响到去壳的效果。2.3方案对比分析(1)方案一:封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式剥壳机主要部件是如下一个在圆筒上嵌上多根纹杆,这样进行封闭行成一个滚筒,在相应的滚筒下部安装上一些以平行的方式进行排列钢条以此来组成栅条形状的板件,就像下图对应的这样。图2-1 封闭式纹杆滚筒-栅条凹板式对应的构件进入端口比较大,输出端口比较小,在构件进行运转的过程中,进入滚筒的花生在滚筒的作用下朝着出口运动,受到了滚筒以及凹板对它产生的挤压,撞击的力作用下去壳,直径与凹板上栅条缝隙一样或小于的果仁便从栅条缝隙中被分离出来。因花生受搓擦作用强制去壳的影响与栅条缝隙大小影响,破碎率高、一次剥净率低,最高只有80,此类剥壳机可以实现的效率合剥壳的质量不佳。(2)方案二:板滚筒用橡胶密封式这种类型的去壳机主要由封闭状态的橡胶滚筒以及立起来的橡胶板构成,使两者通过挤压的方式进行剥壳,如图2-2所示。图2-2 封闭橡胶板滚筒-直立橡胶板式在其运作的过程中,橡胶滚筒会带着花生转动,使其可以经过滚筒以及胶板两者间存在的空隙其大小大约是5到20毫米,在受到挤压力下完成去壳操作,因为这样可以规避剥壳机在揉搓的作用下可能造成的损坏,对应的破碎的百分比可能会下降,但是仍然可以保持于5之上。主要特别了解的是,因为有的较小的果仁可能直接通过该间隙并没有得到破碎的操作,所以一次操作的破碎率比较低,大概只有百分之三十左右,这样就有必要增加可以进行循环去壳的装置,以便于不同大小的花生都可以经过挤压的方式完成去壳操作,所以对应去壳机结构比较复杂、流程比较繁琐大,价格也比较高。(3)方案三:立式该去壳机包含着扁钢条进行工艺连接而成的转子,下边是采用了编织丝网组成的平整筛,对应的示意图如图所示。图2-3 立式去壳设备位于去壳机内部的位置,需要加工的花生处于立式转子的作用下会产生相互磨擦,以便于完成剥壳操作,这种加工方法就是进运用了摩擦来去壳,但是是花生间的摩擦,故破碎率较低,可控制在3以下。但有一个缺点是,由于是立式传动机制,传动装置更加复杂,通用性和稳定性会较低。(4)方案四:刮板式刮板式花生去壳机旧称刀笼花生去壳机,设备主要由进料口、去壳部件和承载结构等组成。去壳部件由转动轴上的刮板与笼栅组成,在它们的挤压和冲击作用下,来破碎花生外壳。结构如图1-1所示。图2-4 刮板式经过上述对比分析得出,此种类型的去壳机一共包含了上述四类方法的优点,所所以运用这种机器生产出的果仁质量好,效率也得到了很大的提升。本次花生去壳机的设计便采用方案四中的刮板式花生去壳机。2.4总体结构设计2.4.1工作流程分析破碎率和在一次操作过程中去壳成功率和间隙有很大联系;对应的可以完成的破碎百分比以及完全脱净百分比与上栅条以及栅条间的距离有关。机器运转过程是(1)花生从上端进料口进入去壳箱;(2)花生在刮板的挤压和碾搓作用下进行去壳流程的操作;(3)在完成工序后脱掉的花生壳以及需要的花生仁都会经过半笼筛分离,然后在旁边大功率吹风机的作用下,将花生壳收集到制定区域;(4)还未经过去壳处理的花生会存留在栅格之上,需要经过刮板进行进一步的挤压来重新去壳,(5)所有的产品可以会在重力的作用下回归到惯性筛里,然后经由这个设备通过惯性的不同将花生壳以及果仁进行分离;(6)果仁在惯性筛构件的筛选下可以从过滤网的一侧进行收集;(7)去壳的花生进行了二次收集可以放置到到间隔较小的半笼筛构件中完成去壳。对应的结构简图如下。图2-5 此类去壳机对应工作流程2.4.2破壳机构结构设计花生的破壳示意图见图2-2。破壳机两大主要部件是刮板与栅笼,如图构造比较好地运用了对应栅笼以及刮板间存在的结合,组成栅笼的铁条间距经过数据的验算,确保栅笼可以成为花生进行去壳作业的最佳支撑位置,而且上方没有经过处理的花生也不容易从栅笼的间隔里落下。相应的刮板以及栅笼之间存在的距离也可以经过数据验算之后得到,其对应的可以让不同规格的果仁都能够遭受刮板里的作用,确保其可以具有较高的破壳百分比;在去壳的操作完成之后,花生在刮板带动下使得壳仁分开,同时仁尺寸相对未去壳花生变小,故能够经过栅笼来完成进一步的步骤。图2-6 花生进行去壳操作的示意2.4.3对于风机分离机构的研究在之前的步骤里,花生壳与果仁实现了分开,经过栅笼来进行了风机分离的操作。主要原理是质量的差异造成受力的差异,用功率适当的风机来直接把花生壳进行吹散,如果对应的风力过小的话对应的分离率减小,功率太大则会降低生产效率,壳仁分离风机对应图示如下。这种类型的分离设备也存在有难以完全的分离,对应果仁中可能存在杂质的问题。图2-7 分离风机机构工作示意2.4.4 总体构造本次设计的花生去壳机具体构造如图所示。主要有电机、刮板、编织网孔凹板、分离装置和机架几部分部件,具有构造合理,便于操作的优点。1.电机 2.机架 3. 栅条笼 4.刮板 5.上箱体 6.下箱体 7.风机 8.分离装置图2-8 刮板式花生去壳机构造简图2.5总体参数的选定与计算2.5.1相应刮板的半径以及转速大小基于对参考资料的研究,转轴旋转的时候必须达到一定的速度,以此来使得花生壳遭受到适当的力来完成去壳步骤。对于实验的参数进行研究,需要刮板以及花生间产生4-5m/s 大小的转速,才能达到较好的去壳效果。基于这个必要的条件,来相应的刮板轴需要具备的转速以及直径的大小进行确定如图所示,很多花生进行落下的位置会位于相应长度的0.5R到R的区间之内。进行设计的时候需要依据较小半径的(0.5R)设计标准。为了使机械具备搞得效率,这里可以设定半径大小R=260mm ,v=4-5m/s经过下列运算,r=0.5R, 可以得出转速大小 n=294367.5 r/min;2.5.2对于刮板所需具备功率的运算因为刮板式运行的花生去壳机是通过相应速度的转轴进行旋转来带着刮板进行工作,对其中的果仁来回挤压施力,对应花生在刮板以及笼筛之间三者存在着摩擦作用,挤压作用,也受到了剪切力的作用。因此得到的去壳功率大小不可以通过简单的公式来进行数据确定。对于功率进行计算的过程里不可以忽视各种阻力相对于功率产生的作用,这些都应当在计算中考虑,对应的结果才会显得精确,所以可以依据下面的式子对于实际的参数进行运算。这里的Rd对应表示了脱1kg原料所需功的大小(N.m/kg) ; 这里的K对应表示了花生以及刮板间存在的摩擦系数大小; 这里的A对应表示了运转消耗的功率对应的系数大小;这里的 Q对应表示了去壳可以得到的加工量大小(kg/h);这里的对应表示了机械效率大小;这里的P=(KW) ; 依据设计的需求,这里应当取得Q=1000kg/h,再根据参考相应的资料,这里可以取K=2,A=1.4 ,Rd=300 N.m/kg, =0.7,通过计算可以得出功率大小等于1.2kw,多以对应的去壳机对于额定功率的需求在1.2kw之上。第3章 所具备的主要零部件对应的选择以及设计3.1 对应电动机的确定对于所需电机类型的确定要对于其可以具备的额定功率,价格高低,额定转速等等来进行综合考虑。其中得到最广泛应用的是交流电动机,因为它可以实现稳定的启动和运行,对应的可靠性高,价格成本也相对较低,而且结构也较为简单利于维修。但是需要特别注意的问题使其对于使用环境要求较高,不能出在特别潮湿或者干燥的环境中。依据之前得到的实际运转时具备的额定功率和额定转速大小,有两种相应的电机可以进行选择:Y90L-4型 以及Y100L-6型。依据电机在额定功率工作下具备的速度以及刮板对应的速度大小,可以进行计算得出总的传动比大小,进行对相关参数的整理得到下表。依据这个图表可以得到,方案一具备的总的传动比相对较小,但出于对经济等因素的考虑,在小范围的加工中,因此本次的设计选择型号2。对于相关资料进行查阅,可以得出电机的中心距离H=90mm,对应的轴外径长短为24mm,相应轴的进行伸长的长度大小为50mm,整体的宽度大小为180mm。相应轴应该达到的转动速度:,相应轴可以达到的输入功率大小:相应轴可以达到的的转矩大小可以通过计算得出: 3.2 相关带传动确定3.2.1 相应V带的选择和确定经过对于电动机型号进行的确定,运用得到的相关数据进行运算,选定电机具备的各类参数已经得到,其对应的额定功率大小1.5kw,能够达到的额定转速为1500r/min,在满负荷进行运转时可以达到的转速大小可以达到1400r/min,对应的传动比大小=3.81。将这些数据进行带入到相关公式中进行计算:(1)对于功率Pca进行计算:查阅相关资料可以得到,相应的工况系数大小 KA=1.1,那么可以得到功率Pca=KAP=1.11.5=1.65kw。(2)对于V带轮的型号进行计算相应的V带包括了一般的V带以及较窄V带两个不同的品种,相应的带对应的种类都规定了标准规格,包括普通的V带包含了Y、Z、A、B、C、D、E七种不同类别的系列;但对应较窄的V带轮只包括有SPZ、SPA、SPB、SPC四种不同规格的类型,依据 Pc、n1的相应要求查阅资料,可以选择出最符合条件的带确定普通的A型带。(3)对于带轮直径进行确定应当应用长度比较大的带轮直径,其主要的作用是可以降低在运行过程中带所具备的弯曲应力因为集中效应而变的超出标准,所以对应的主带轮以及从动带轮具备的尺寸规格都应当略微的大于所需的标准;通常会取得dmin,参照主动轮具备的直径基准的大小,对应的确定出带轮的直径大小,然后参照对应的传动比,从理论上推算出动轮所需具备的基准直径可以表示为: 。 计算功率的相应式子为P=Fv/1000,其条件已知,每当需要进行传递的功率大小P达到了一定值的时候,对应的速度大小和受到里的多少呈现出反比的关系;当传送带的运转速度v得到提升的时候,对应所需的圆周力F就会变小,所以对应的V带所需数目将低于标准。通过公式可以计算得出 因而所需设计符合规定。(4)对于中心距a以及V带基准长度的确定:假设对应的中心距大小a0=700m能够达到需求那么有 0.7(d1+d2)a0120(6)对于V带对应的根数z的大小可以计算出已经可以知道对应的参数表示,=3.81 查阅相关资料得出:,将以上数据带入式子进行运算,得到:Z=1.99.把根数圆整为2(7)计算出带一共作用在带轮轴上相应的压力大小FQ对于相关资料查阅可以得到(8)通过计算应用在轴上对应的压轴力 进行带入运算可以得到=678.04N。3.2.2 对于V带轮具体设计(1)V带轮所需要具备的材质:进行V型带轮的运用在这个设计中多采用型号HT150以及HT200,如果对应的电机的达到的转速比较高的时候,对于相对传送带长度的要求就相对较大,这样应用材料铸钢或运用冲压的金属工艺加工后通过电焊进行连接。选定的额定功率相应较小时,对于材质的确定也相对简单一些,这样就能够运用铸铝材料和塑料进行制作。因为此种去壳机械并不需要很大的载荷,因此可以运用型号HT150来制作带轮。(2)选定带轮确定的组合形式:依据不同的构造形式分类,V带轮可以分为石心式,具备腹板的腹板式,椭圆轮廓式等不同的形式。相关数据进行确定时对应的小带轮数据d12.5d,对应的尺寸较小,因此就进行采用了实心的形式。再对于大带轮对应数据进行分析,因为对应的数据d2400mm,因此对应的尺寸较大,需要进行降低质量的应用,因此能够运用腹板形式的带轮。(3)相应的V带轮的轮槽的确定对应V带轮具备的轮槽参数的大小需要与选定的V带轮进行配合,相应的大小带轮对应的轮槽构造具体的数据如图所示。表3-3 对应的轮槽参数(4)相应V带轮需要具备的技术规定:对于V带的构造中包含了V带轮、对应的腹板、外部的轮辐以及固定支撑的轮毂几个部分构成,在进行制造的过程当中,对应的各个构件不能出现对应的气泡、缩孔、产生裂缝或存在砂眼的状况,在不提高对应许用应力的条件下,应该对于表面进行处理使其得到修复。(5)对应V带的使用及维修事宜:经过长时间的运转之后,V型带轮具备的胶带难免会产生形变、因为长期的使用会失去张力,传送带对应的传动功能也会下降,因此需要固定时期的对于带轮包含的胶带进行检测,如果出现不能长进的问题,即使的进行维修和更换。如果相应的旧带还能够投入工作,对于它的长度进行测量,然后找到规格相同的带进行配合工作。进行维护的过程中应当特别的注意,其不能和类似于矿物油或者酸碱盐之类的化学成分进行接触,这样可能会造成带的变换;也最好不要将带置于阳光直射之类的恶劣环境。3.3对于主轴进行的设计在此次设计的中最重要的部分就是相应轴的规划设计,因为其对应存在着支持刮板的用处,使其旋转过程中带动的零件还可以起到传递转矩的作用。选材对于设计轴来说是一项大的工作,可以参考每个轴所具备的数据来实现比较合理的选择。之前已经通过计算得到了一系列的参数:其中转速大小n=367.5r/min、相应的输入功率大小为P2=1.35kw、相应转矩的大小确定为35.08N.m运用这些数据进行进一步的设计3.3.1对于主轴材质的确定对应运用的轴材质通常会使用碳素以及合金的钢材。由于此次设计的对应轴不存在特殊的使用要求,所以可以依据对应的机械设计手册,来选择可以通过调制的工艺方法进行加工的45号钢,其对应的性能数据可以参考下表。表3-4对应材质具备的性能表格3.3.2对于轴径最小值的预估查书可以得到对应的公式取A0=105,所以能够得到对应的数据:3.3.3对应主轴具备的构造分析输出轴合理的构造设计和尺寸参数的准确计算是主轴设计的两大部分。主要分三大步骤:首先,要确定方案去专配安装轴上的各零件;其次,是要确定轴上零件的定位基准;第三步是计算并确定各轴段的直径与长度准确值。需要设计的轴大体分为六个部分,如图所示,设计首先需要开始于V带轮进行的安装操作,可以设定d1=22。带轮进行安装操作首先进行固定,想要使带轮可以满足相应的安装要求,能够在一边的位置应用轴肩去定位的方法,对应的直径可以相对确定d2=28mm,相应的V带轮的尺寸参数为50mm,因为对应的轴端位置设定的挡圈可以和V带结合,从而不会和轴端面进行结合,能够把对应尺寸减小一些,对应的第一段轴对应的尺寸可以选择l1=49mm;第二部分要考虑到总尺寸为25mm的轴承端盖,结构上相应的端盖外端和带动的V带轮相隔间隙大小是32.5mm,所以可以得到l2=57.5mm;对应的第三部分可以用来装配轴承,参照尺寸进行的要求可以相应的确定应用深沟球轴承,其对应的型号大小6207,因此可以取得数据d3=35mm, l3=17mm;第四部分需要进行轴承以及刮板的轴向方式的定位,对应的可以选取d4=60mm,考虑到刮板和壁厚之间的间隔,可以确定出l4=28。第五部分相应主轴上需要设置用于执行的刮板机构,去刮板的尺寸大小为d5=60mm,安装刮板架时需要保证其安装尺寸l5=500mm,对应轴两个方向的轴承要求选用一样的,而且可以合乎轴承进行定位的要求,因此第6部分可以确定d6=35mm,l6=30mm。能够获得下列图表。图3-3 对应主轴结构示意3.3.4对于轴强度进行校核验算通过之前构造结构以及对应弯矩的验算,可以知道第五部分的轴是危险截面,通过其对应的载荷分析图3-5,可以得到其相关的受力运算:对应的转矩大小:T35.081 N.mm ,对应直径大小: d=60mm。 对应圆周力Ft大小:Ft=2T/d=35.0812/0.06=1169.37N对应径向力Fr大小:Fa=Fttan/cos=1415.2N对应轴向力Fa大小:Fa =Fttan=634.4N根据已知的条件有AB=271.50mm,BC=286.50mm,CD=115.00mm。相应水平面上对应的支撑反力大小:RH1=FtLBC/LAC=2367.7286.5/558=1215.7N RH2=FtLAB/LAC=2367.7271.5/558=1152.0N对应垂直面上具备的支撑反力大小: RV1=(FrLBC+Fad/2)/LAC=(1415.2286.5+634.460/2)/558=760.7N RV2=(FrLAB-Fad/2)/LAC=(1415.2271.5-634.460/2)/558=654.4N对应水平面上的弯矩大小: MH=660.0N.m 对应垂直面上的弯矩大小: MV=394.0N.m对应总弯矩大小表示为: = =768.7N.m对应扭矩大小表示为: T=0.671.03=42.618 N.mm 对应计算出相应的当量弯矩大小: =768.7N.m对于轴的强度进行检验,由下列式子 e=Me/W=768.7103/(0.1603)=35.59MpaFr2,故只要需对左侧的轴承执行验算。参考相关资料得,fp=1.01.2,选取对应的中间值大小fp=1.1。存在当量载荷的时候有对应公式:p=fpFr2=1.11434.08N轴承可以达到预期寿命长短:Lh=103608=28800h对轴承相应的寿命进行运算:Lh=106/60n(Cr/p)3=106/(60183.73)(25.5/1.43408)3=509998h28800之前的运算能够得到6027型号的深沟球轴承能够达到使用要求。3.4.2键的选择与校核对于键的应用其目的是在轴以及轴上部件之间可以进行转矩传送。一些场合还可以起到固定连接的用处。这次我们应用平键来确保带轮产生的转矩能够传递到相应的轴上。因为对应平键的工作表面在轴的两个侧向方位,平键上边的面和轮毂槽下边的面相对留出一定间隔。通过之前计算出相应轴的直径大小为d1=22mm,查阅相关资料确定出取键尺寸参数:bh=87,L=1890mm。依据轴对应的直径进行选取平键精确参数为L=25mm。3.5刮板构造设计在此次设计中对刮板要求较高,因为工作时会持续地受到冲击,所以更容易被磨损。依据相应研究的成果表明,材质选用木板以及橡胶,对应去壳功效都不好,对应的净去除率只占了百分之七十上下。如果选择钢板那么相应净去除率能够达到95%左右。因此这里选择45钢进行生产加工,接着选择规格为m10的螺栓对印度个连接到支撑的刮板架上,可以使得刮板更加方便的采取调整以及变更操作。相应的刮板构造是可以通过四个对应的直钢板进行组合成为十字形状,而且可以把螺栓对应的安置在连接杆上,而且对应的连接杆可以通过焊接牢固的安装在旋转筒的上方。对应钢板的长度是500,宽度是130;对应刮板的内径大小是60,外径的大小是70,旋转运动保持的中心距离选是260。确定出其具体构造示意。图3-6 对应刮板结构3.6对于半栅笼进行研究本文采用的半栅笼起到了两点作用,其一使得经过去壳操作的果仁落下,其二是让没有经过去壳操作的花生保持停留在去壳机之内使其能够接着进行去壳操作。我国相应的花生种类比较丰富,对应的外形尺寸也有较大差别。在一般情况下,可以保持果仁的加工尺寸参数设定在7-14mm之间,因此为了可以进一步提高花生去壳机的通用功能,进行研制过程中能够设计出不同型号规格的半笼筛以此来加工不同种类花生。再去壳的操作中灵活选用。去壳操作时,相应的刮板以及半笼筛间存在了一定的间隔,用于活动层操作,可以称为去壳间隔。相应的去壳间隔小就能增加机器的效率以及破碎率。但是要求破碎率越小越好,因此需要在生产的效率保持于一定范围的标准上,适当加大对应的去壳间隙。经梯度试验证明,去壳间隔在30mm左右最佳。为了顾及不同种类花生间存在的差异,我们把相对去壳的间隔设定的可以调整的范围大小25-40mm,在脱壳比较小时可以设定在25-30mm,果壳比较大时可以设定在30-35mm。4应用的半笼筛所对应的栅条可以采用两块墙板来使其稳定。对应栅条加工的材质选取HT150,对应墙板选取的材质是HT200,相应栅条达到的具体长度为576mm,对应的内径大小为。因其可能具备特殊公用,可以在栅格表面位置使用渗碳和热处理的途径加工。相应孔间隔大小为,如此一来果仁能够穿过栅格,把么有经过去壳擦操作的花生放置在去壳机内部,这样能够持续的进行去壳作业。具体步骤如图。图3-7 对应半栅笼结构3.7对应风机的研究相应的风机研究相对简单一些,就是可以运用果仁以及花生壳具备的重量差别,来利用吹风吹出质量相对小的花生壳,如果相应管道设定比较合理,能够送风经过通道吹到花生以及花生壳对应落下的位置,来进行相关的分离操作。能够看出在出口的位置设定出了一块对应挡板,这样能够将吹出的花生壳下落位置控制在相应范围,当然也可以在出壳处套上麻袋,方便集中收集处理。,如下图3-8所示为分机分离机构管道。图3-8 分机分离管道3.8 机架的设计设备机架焊接而成,专配也比较简易。注意运用模态方面的研究,深入的对照其构造,来保证其安全性。依据上方每个不同零件的参数大小,可以设定出下方规格的机架大小,对应的总长度设置为1000mm,宽设置为608mm,高设置为651mm,厚设置为50mm。第4章 相应刮板式花生去壳机的操作流程4.1对于花生去壳机运用过程要求(1)设计的去壳机工作位置应当保证平整。进行操作前应当检验紧固零件是否达到了紧固,转动部件的运转是否正常,是否加了适当润滑油。(2)在机器进行启动之前,进行查验电源,保证开关处于断开的状态。(3)在电机进行运转后,保证其转向和机器指定的方位同向,使其先进行空转一定时长,观测机器是否出现了异常的状况。在机器进行正常运行的过程里,对应的才可以进行花生的放入。(4)在花生果进行投入操作过程前需要测验其是否含有杂质。(6)进行去壳的花生保持其干湿度适当,如果花生比较干就会使得出现更多的破损花生过湿则会影响机械效率依据花生尺寸差别应用合适尺寸的半笼筛。 (7)在机器进行运转的过程中,尽量的不站在皮带轮的一个方位旁,这样能够避免伤到自己和其他人。4.2对于花生去壳机进行保养的注意事项(1)在机器进行使用过后需要进行对应的清理操作,来清洗机器对应的残存废弃杂质,避免发生化学反应。(2)在不运用时将皮带才下来避免出现失效。(3)先应用柴油对于轴承进行清洁,再运用黄油对轴承进行密封操作。总 结本次对于花生刮板机械进行设计的过程中,我得到了很多启发,即使在整个设计流程中遇到了一些问题,但是也得到了很多的经验。在我对设计理论和计算公式有难点的时候,通过和朋友间互相讨论,总是可以联想到求解得方法以及对于求解得思路,这就使得我对于结社设备的分析得设计具备了很好的基础。在图形得绘制与论文文档要求方面也获得了很多得帮助。除此之外,同学在于设计得过程之中更是可以给予我许多得帮助,可以发现指出我的错误而且可以悉心得给我讲述其错误产生得原因并指出正确的方法以及思路。当我遭遇了设计得困难是可以及时提供帮助,设计中我们研究机械进行设计得方法,使得我对于自动化设计具备了新的认识,掌握的理论知识也到达了了新的高度!经过恩师对自己制图得指导,我掌握的AutoCAD得绘图技术也得到了明显的提升。谢谢老师的悉心指导和教诲,在老师那里不但学习更多专业方面得知识,更重要的是还学到了分析解决问题的能力,了解了自己喜欢专业其发展得方向,有了人生的追求。也明白了许多做人做事需要得道理,要敢于面对问题,积极乐观得解决问题,不断地前进。参考文献1 李建东.花生去壳装置的试验研究D. 青岛: 青岛农业大学,2007:3-52 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谢本次的设计过程中经过自己不断的思考以及老师同学帮助,得以圆满的完成了本次任务课题的设计。所以,我对于那些可以帮助我解决了设计遇到问题的人表示感谢。此次毕业设计的顺利完成,脱离不了同学好友的无私相助,指导老师的悉心解答。在此,我向所有给予我毕业设计指导和帮助的老师和同学致以最诚挚最衷心的感谢。首先,指导老师在本次设计中给了我极大的帮助。老师平素工作繁忙,但依然每周都抽出宝贵时间关心我们的设计进展情况,耐心解答我们遇到的难题,督促着我们抓紧宝贵时间完善。从如何选择合适的参考文献,到实际的操作实验,老师都给予了悉心指导。我获得了比书本更宝贵的知识,那就是在实践中将理论融会贯通。另外,我也要对一起参与设计的同学说声谢谢。在整个设计过程中,他们也给了许多照顾,提供了许多参考意见,在我丧气的时候给我加油打气,在此感谢他们,没有他们的爱与帮助,无法完成这篇完整的论文。 本次设计是我的心血和老师同学的共同结晶,在进行设计的几个月里,我得到了许多宝贵的人生启示,经历了非同寻常的历练,这永远是我的宝贵经验,最后,再次对帮助我的老师和同学给予最诚挚的感谢!
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