核桃循环干燥机的设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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XC 型箱式热风烘干机的设计研究J. 农机化研究，2010，32（3）：122-124.12 林山海. 提高静置式热风干燥机干燥均匀度的探讨J. 福建农机，2003：74-77.任务下达人（签字）年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。核桃循环干燥机的设计(1. 摘要：本文设计的核桃循环干燥机是农作物收获后进行干燥的一种常用机械设备，不仅用于核桃的干燥而且可以用于小麦，花生等农作物干燥。本次设计能使核桃在干燥时保持内部品质不发生变化且大大降低核桃的干燥时间，可以提高核桃干燥加工中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。本课题设计的主要内容是核桃循环干燥机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较和选择，完成了核桃循环干燥机的总体设计，干燥原理的设计，输送原理的设计和传动方案的结构尺寸、拨轮轴的结构尺寸等进行了详细的计算和说明。为薄皮核桃加工和设备设计提供科学依据和生产实践指导。关键词：核桃；循环；干燥机 中图分类号:TD451文献标识码：A0引言薄皮核桃系棉桃科，原产中国，其坚果是世界性著名四大干果之王，果仁不仅含有丰富的蛋白质和油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，而且富含多种人体必需的氨基酸和矿物质元素，具有较高的营养价值及药用价值，是重要的木本油料作物和药用植物，经济价值比较高。近年来，随着市场经济的发展和人们对核桃认知的提高,核桃的种植面积和产品产量逐年上升，产销两旺。是我国核桃主产区，其中以南疆的薄皮核桃最有代表性。为易于保存和贮藏，减少运输费用，易于装卸获得希望产品质量等目的，核桃干燥机便成为核桃深加工中不可或缺的设备，而且其发展前景十分广阔。薄皮核桃坚果呈卵形或广椭圆形，果壳薄而易碎，内有多个分隔，隔膜发达，果仁位于分隔内，其结构十分复杂。干燥是薄皮核桃加工中的重要技术过程，干燥工艺直接关系到薄皮核桃坚果产品质量、干燥能耗及效率。国内外已有大量关于食品、粮食等物料热风干燥特性的研究报道，有些已得到成功应用并取得显著的经济效益。但至今尚未见到有关南疆薄皮核桃干燥机成熟的研究报道。市场上的核桃干燥机并非针对南疆特色核桃设计，干燥质量不易控制，易导致果仁焦化或干燥不充分，整个干燥过程中会改变核桃内部的品质，大大降低机械性能的性价比。因此，本文对市场上出现的干燥机进行改进针对南疆薄皮核桃进行研究，设计出符合南疆核桃自身特性的核桃干燥机。本文设计的核桃循环干燥机是农作物收获后进行干燥的一种常用机械设备，不仅用于核桃的干燥而且可以用于小麦，花生等的干燥。本次设计能使南疆薄皮核桃在干燥时保持内部品质不发生变化且大大降低核桃的干燥时间，可以提高核桃干燥加工中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。本课题设计主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较和选择，完成了核桃循环干燥机的总体设计和干燥原理的设计。为薄皮核桃加工和设备设计提供科学依据和生产实践指导。1总体设计思路核桃通过进料口到斗式提升机，目的是使核桃通过斗式提升机被送到干燥室，干燥后的核桃由于拨轮轴的转动落到底架的斜板上并滑向输送带，核桃被输送带再次送进斗式提升机实现核桃的循环过程。1.1设计原理本课题设计的核桃循环干燥机采用对流厢式干燥器，通过下方拨轮轴的转动传送干燥后的核桃。拨轮轴的动力来源于三相电动机，其带动拨轮轴转动。因此可以通过改变三相电机的开启时间来控制核桃在干燥箱体内的时间，使核桃脱水达到预定要求。同时可以通过改变三相电机的频率调整拨轮轴的转动速度大小，进而控制核桃下落的流量。在干燥箱体内，热风由两侧平行均匀吹入室内并向上或下旋转至室顶或室底。热风尽可能与核桃接触，热利用率高，废气则由顶部开口排出。在干燥机工作过程中，热风与核桃相接触，与其表面形成湿差，产生热湿交换，最后完成脱湿过程。影响干燥效果的主要因素是热风的温度，其主要由热源和离心式风机决定。除此之外，干燥时间的掌握也十分重要，所以实现拨轮轴转速可调可以有效地控制干燥时间。干燥机的工作过程必须与热风烘干工艺相结合。首先对农特产品含水的构成、最终含水率的要求、干燥温度的限制等特点有所了解，确定其正确的干燥工艺，建立最佳的烘干曲线。1.2设计总体结构核桃循环干燥机机的总体结构示意图，如图1所示。工作时，干燥系统是通过柴油燃烧使热源产生热风，热风经过离心式风机送到热风通道并进入干燥室对核桃进行持续干燥。循环系统中动力是接通电源按下电动机3的启动开关，让电动机3带动斗式提升机转动把核桃由进料口垂直提升并送进干燥室，核桃接受由风箱均匀吹入干燥室的平行热风的干燥。核桃在干燥室内干燥一段时间后，按下电动机2的启动开关后电动机2带动拨轮轴转动，拨轮轴上方两叶片之间的核桃将随着拨轮轴一起转动到拨轮轴的下方落到底架的斜板上，在拨轮轴的作用下核桃被送出干燥室并滑向输送带。然后按下电动机4的启动开关，电动机4带动输送带轴转动将干燥后的核桃通过输送带的水平移动运往进料口处。本产品适合于物料的干燥，不仅操作方便、省时省力，还可以根据不同物料的品种，对其进行一定的调整。本产品的干燥温度范围为30100。对于不同物料可以选择最佳工作温度，较好地解决了机器对不同品种和温度物料的适应性、生产效率高、结构紧凑。图1核桃循环干燥机的总体结构示意图1.底架 2.油箱 3.热源 4. 离心式风机 5.热风道1 6.电机4 7.输送带 8. 支架 9. 热风道2 10.电机2 11.风箱 12.干燥室 13出料管 14.电机3 15.斗式提升机 16拨轮轴 17.进料口2关键部件的设计2.1物料进出机构进料口的设计主要考虑其容积及自然下流且能顺利进入斗式提升机内。出料口的设计主要考虑其操作方便和离开机体的便捷及速度。进料口采用弧线方形，这样可以增加核桃的容纳量和使核桃能够大量快速沿着曲面滑进斗式提升机的提升斗内，经过提升机被运送到干燥室内。出料口采用弧线圆形，这样可以使核桃在循环系统或出料时操作方便和加快速度，核桃可以被快速送到指定地方。由于在相同时间内核桃进入提升斗内的量是个定值，因此可以通过调节电机3频率来改变斗式提升机的运动速度大小，从而增加或减少被提升物料的量，以此来调节物料的出量。2.2两个拨轮轴上叶片间距的确定影响核桃正常干燥的因素很多，首先是核桃所处的外部温度、水分含量、热风吹入干燥室内的温度和速度，内部的组织结构、物理特性、核桃的大小、均匀度及饱满度等因素。核桃大小均匀、水分含量相近和外壳薄度一致的核桃正常干燥比较容易。核桃的所处环境要保持正常状态，外部的温度、水分含量要在合适的范围之内，外部温度过低或水分过高会影响核桃干燥的质量和干燥时间。同时，热风的温度和速度控制整个核桃干燥过程，核桃干燥质量的好坏和干燥时间的长短直接受到热风的影响。适宜核桃干燥热风温度为6575和风速为60m/min70 m/min。其他影响正常干燥质量的因素还有两拨轮轴叶片的间距。为保证在核桃在干燥的情况下不会从两波轮轴的缝隙中落下，本设计由核桃经验大小将两波轮轴的缝隙定位d=1cm。2.3带式输送机的运动原理工作时， 物料由进料斗进入输送带上，并被输送至输送机的另一端，物料按抛物线运动落下。本设计输送带采用橡胶带，卸料装置选择在端部滚筒处由输送带抛出的形式。输送带生产率和功率消耗生产率 带式输送机的生产率用下式计算： (t/h) （4-1） 式中：F- 物料在带上的横截面积（m2）; v- 输送带的速度（m/s）； - 物料密度（t/m3）； 功率消耗 带式输送机所需功率可用下式计算： (t/h) （4-2） 式中 Q- 物料输送量（t/h）； L- 输送机长度（m）； H- 提升高度（m）； K- 与Q和L有关的系数；核桃的运动速度取决于输送机的运动速度，而输送机的速度又取决于电机2转速。本设计根据运动指数通过计算和实验，确定输送机的速度和电动机功率p。一般选择输送机速度v=25m/min，电机的功率P=3kw，转速n=2880r/min，效率为82 %。2.3机架的设计说明机架的作用是支撑干燥室和各种机械部件，同时也是完成循环系统不可或缺的一部分，为干燥室和各种机械部件提供支架，保证整个核桃循环干燥机有个骨架，也为循环系统的工作提供基础。机架由铸铁焊接而成。3总结 通过此次核桃循环干燥机的设计，让我对干燥机原理有了更深的了解，实验的过程中要注意很多的问题，首先核桃循环干燥机整体的的设计，其中循环装置，干燥装置，输送装置，提升装置等合理布局以及各种动力的传动等都是需要注意的内容。然后是各个零件，装置的三维设计组装等。 参考文献1李忠新,杨莉玲,阿布力孜巴斯提,等.核桃产业化发展研究J.核桃产业化发展研 究,2014,51(5):973-980.2章亭洲.山核桃的营养、生物学特性及开发利用现状J.食品与发酵工业，2006，32(4)：9093.3梁燕,林志伟. 5ZHG-25 新型经济作物自动烘干机研究J. 湖南农机，2011，38（5）：30-32.4刘登,曹崇文.探索我国干燥技术的新型发展道路J. 通用机械，2006，(7)：15-17.5吴忧,何少杰.以谷物干燥为例探究农业机械的成本效益J. 中国农业会计，2011，(8)：6-7.6张桃英,张昱.我国谷物烘干机驶入发展快车道J.农业开发与装备，2011，（3）：1-3.7李占勇,小林敬幸.日本干燥技术的最新进展J.干燥技术与设备，2006，4（1）：3-6.XX大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 核桃循环干燥机的设计学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化班 级 指导教师 起止时间 2015.12.1-2016.5.29 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源：自选题1.2 研究的目的薄皮核桃系棉桃科，原产中国，其坚果是世界性著名四大干果之王，果仁不仅含有丰富的蛋白质和油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，而且富含多种人体必需的氨基酸和矿物质元素，具有较高的营养价值及药用价值，是重要的木本油料作物和药用植物，经济价值比较高1。近年来，随着市场经济的发展和人们对核桃认知的提高,核桃的种植面积和产品产量逐年上升，产销两旺。是我国核桃主产区，其中以南疆的薄皮核桃最有代表性2。为易于保存和贮藏，减少运输费用，易于装卸获得希望产品质量等目的，核桃干燥机便成为核桃深加工中不可或缺的设备，而且其发展前景十分广阔。1.3 研究的意义本次设计能使南疆薄皮核桃在干燥时保持内部品质不发生变化且大大降低核桃的干燥时间，可以提高核桃干燥加工中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。本课题设计主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较和选择，完成了核桃循环干燥机的总体设计和干燥原理的设计。为薄皮核桃加工和设备设计提供科学依据和生产实践指导。二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析2.1 国内现状 目前，随着农村劳动力的转移，从事农业生产的人数不断减少，而农特产品的种植规模却不断扩大，动辄几百亩甚至上千亩的生产大户不断涌现，因此烘干机等农业机械在农村的普及率逐年增长3。国内烘干行业虽然起步晚，基础薄弱，但发展速度较快。伴随着工农业和科学技术水平的不断提高，烘干行业也出现了较好的发展态势，烘干设备在市场上的占有量逐步增大。近些年，国内烘干机的增长态势非常稳定：从08年到10年期间，我国企业烘干机的拥有量以较快速度增长，特色农特产品的生产效率逐步提高，从而避免了浪费，为国家节约了大量资源4。虽然近年来我国烘干行业呈现良好的发展趋势，但由于国内烘干机械化起步晚，底子薄，加之科技发展水平的差异，与世界发达国家相比，仍存在一些问题。主要表现在以下六个方面：（1）大部分烘干设备所能烘干的农特产品品种比较单一。比如茶叶烘干机只能烘干茶叶一种农特产品。（2）烘干设备的自动化水平不高，农特产品烘干的效率偏低。比如国内各地区特色农特产品的机械化加工水平较低。（3）烘干机的占地面积较大。比如传统的隧道式烘干机占地面积较大，不便于维修和运输。（4）生产烘干设备的厂家数量虽然很多但规模都较小。由于技术落后和质量保证不够导致可靠性差，并且其中很多是复制发达国家的产品，缺乏创新点。（5）企业生产烘干机的技术薄弱，并且在设备的智能化和自动化控制水平的方面投入较少。（6）我国很多烘干设备以电和煤作为燃料。电能的使用会造成电网负荷过大，难以承受。煤不仅造成环境污染，而且能源的损耗大、成本高5。2.2 国外现状20 世纪 40 年代初，一些农业机械化程度较高的国家已经开始烘干技术的研究，在这 70 年的发展过程中，主要经历了3个阶段6。从5060 年代的烘干机械化，6070 年代的烘干自动化再到 7080 年代逐渐向高效、节能、优质、自动控制方向发展，并且持续的研究开发新能源、新工艺、新机型，提高烘干质量7。国外发达国家中，美国、加拿大、俄罗斯等国家的烘干机普及率很高，烘干方式的选择也很多，但以高温烘干的方式较为普遍，较多地采用“混合烘干工艺”，用以加热的燃料主要是煤油和柴油8。在亚洲农业机械化水平较高的国家是我们的邻国日本。由于地域的限制，所以其主要的烘干机型为中、小型的固定床式及循环式设备。日本发展烘干机的时间较早，有着较为完善的控制系统和烘干工艺，以及对烘干农特产品质量的要求较高10。其研制的烘干机不仅具有烘干成本低，性能可靠，工作稳定的优点，而且其控制系统完全由电脑进行控制，因此有较高自动化程度11。煤油是其主要的加热燃料，当然还有其他燃料，例如稻壳。当前，西方发达国家和新兴工业化地区的农特产品在烘干中基本实现了机械化，烘干设备的设计与生产也日益完善12。2.3 干燥技术在物料方面的应用 本文设计的核桃循环干燥机是农作物收获后进行干燥的一种常用机械设备，不仅用于核桃的干燥而且可以用于小麦，花生等的干燥。三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析3.1 课题任务要求本装置主要用于薄皮核桃的干燥，通过选择合适的方法设计干燥装置，使装置能够实现核桃的循环干燥且满足以下要求：(1)核桃干燥机操作方便，结构简单，通用性好，噪音小，使用寿命长。（2）可以在室内，工作台或地面上作业，人工劳动量少，同时动力上消耗少。（3）制造价格便宜，容易普及，能满足南疆特色核桃的生产加工要求。（4）保证核桃干燥后，核桃的内部品质不发生变化。3.2 课题设计预期目标的可行性分析本装置主要对薄皮核桃进行干燥，综合国内干燥技术发展现状分析，国内干燥技术成熟程度比较成熟，使用柴油加热型热风平行吹入烘箱，干燥过程通入空气，对薄皮核桃不造成污染，加热温度65-75，以保证薄皮核桃在干燥时保持内部品质不发生变化且大大降低核桃的干燥时间，可以提高核桃干燥加工中人力和物力资源的利用率，同时也提高了劳动生产率。，综上所述，该设计是可行的。四 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路4.1 本课题需要研究的重点问题需要满足薄皮核桃的循环干燥度要求。核桃循环干燥机主要由动力输入装置、传动装置、干燥装置、输送装置、循环装置、传感装置、提升装置、进料装置、出料装置组成。其中，动力装置由电动机提供动力。循环装置是由传动装置、输送装置和提升装置来实现核桃的循环干燥。4.2 本课题需要研究的难点问题解决的思路该机动力来源于发电机；核桃由进料装置进入干燥机，通过循环装置由传动装置、输送装置和提升装置来实现核桃的循环，再由出料装置离开干燥机。从而实现对薄皮核桃循环干燥的加工过程。（1）选择合适动力传动方式，设计循环装置和传动装置。（2）利用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用有限元分析和SolidWorks进行虚拟样机设计，完成整机各零件的三维建模。五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足核桃循环干燥机设计的工作条件。六 工作方案及进度计划工作方案：设计总体含括风机、加热部分装置设计循环部分装置设计输送部分装置设计机箱及外围设备设计机体有机组合。进度计划：第1周第2周 通过查找文献资料，了解干燥机的国内外现状。第3周第5周 设计核桃循环干燥机的总体方案。第6周第9周 对核桃循环干燥机的结构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。七 参考文献1 李忠新,杨莉玲,阿布力孜巴斯提,等.核桃产业化发展研究J.核桃产业化发展研 究,2014,51(5):973-980.2 章亭洲. 山核桃的营养、生物学特性及开发利用现状J. 食品与发酵工业，2006，32(4)：9093.3 梁燕,林志伟. 5ZHG-25 新型经济作物自动烘干机研究J. 湖南农机，2011，38（5）：30-32.4 刘登,曹崇文. 探索我国干燥技术的新型发展道路J. 通用机械，2006，(7)：15-17.5 吴忧,何少杰. 以谷物干燥为例探究农业机械的成本效益J. 中国农业会计，2011，(8)：6-7.6 张桃英,张昱. 我国谷物烘干机驶入发展快车道J. 农业开发与装备，2011，（3）：1-3.7 李占勇,小林敬幸. 日本干燥技术的最新进展J. 干燥技术与设备，2006，4（1）：3-6.8 沈再春.农产品加工机械与设备J.中国农业出版社，1993.10.9 王品. 粮食烘干机系统智能控制的研究D. 东北大学，2003：5-12.10 初江,韩颖,丁美贤等. 谷物干燥机的研究与发展J. 农机化研究，2000，（4）：26-28.11 赵长滨,刘晓娟,李存斌. XC 型箱式热风烘干机的设计研究J. 农机化研究，2010，32（3）：122-124.12 林山海. 提高静置式热风干燥机干燥均匀度的探讨J. 福建农机，2003：74-77.学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日