甘蔗剥皮机设计【11张CAD图纸+毕业论文】

甘蔗剥皮机设计24页 11000字数+论文说明书+任务书+11张CAD图纸【详情如下】任务书.doc刮板装配图.dwg刮板零件图.dwg大带轮零件图.dwg小带轮零件图.dwg拼合图.dwg料斗零件图.dwg栅笼装配.dwg甘蔗剥皮机装配图.dwg甘蔗剥皮机设计论文说明书.doc箱座零件图.dwg箱盖零件图.dwg轴零件图.dwg甘蔗剥皮机设计目  录1 引言111 课题提出的背景112 甘蔗剥皮机械的发展213 甘蔗剥皮机械的研究应用现状9131 目前甘蔗剥皮机采用的脱皮原理9132 新型脱皮技术11133 甘蔗剥皮机械的工艺研究11134 甘蔗剥皮机械存在的问题1114 甘蔗剥皮机械研究重点12141 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性12142 提高机械脱皮率。降低破损率1215 甘蔗剥皮机械应用前景展望1321 甘蔗剥皮机的结构1422 工作原理1531设计前各项参数的确定1732 V带传动193.3 轴223.4 刮板结构233.5 半栅笼243.6 箱体253.7 剥皮分离装置253.8机架253.9附件26   参考文献291 引言11 课题提出的背景甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖来源，甘蔗是我国制糖的主要原料。是世界食糖总产量中，蔗糖约占65%，我国则占了80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果，饮料等食品工业的重要原材料。同时，甘蔗还是轻工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能润，甘凉滋养的食疗佳品。古往今来被人们广为称道。就连文人墨客也情有独钟，而从事水果销售连锁超市，每日销售大量的甘蔗，手工剥皮耗力。本设计利用综合液压泵，活塞及安全阀的自动中心定位的原理，采用多片组合式的刀盘，设计新型甘蔗剥皮机，效果好，效率高，可靠性好。甘蔗在加工或作为出口商品时，需要进行剥皮加工。传统的剥皮为人力手工剥皮，手工剥皮不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以甘蔗产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥皮。甘蔗剥皮机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使甘蔗产区的农民不必再采用最原始的剥皮方法进行剥皮，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了甘蔗剥皮的效率。甘蔗剥皮机是将甘蔗荚果去掉外壳而得到甘蔗仁的场上作业机械。由于甘蔗本身的生理特点决定了甘蔗剥皮不能与甘蔗的田间收获一起进行联合作业，而只能在甘蔗荚果的含水率降到一定程度后才能进行剥皮。随着甘蔗种植业的不断发展，甘蔗手工剥皮已无法满足高效生产的要求，实行剥皮机械化迫在眉睫。12 甘蔗剥皮机械的发展我国甘蔗剥皮机的研制自1965年原八机部下达甘蔗剥皮机的研制课题以来，已有几十种甘蔗剥皮机问世。只进行单一剥皮功能的甘蔗剥皮机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的甘蔗剥皮机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥皮、分离、清选和分级功能的较大型甘蔗剥皮机在一些大批量甘蔗加工的企业中应用较为普遍。国内现有的甘蔗剥皮机种类很多，如6BH一60型甘蔗剥皮机、6BH一20B型甘蔗剥皮机、6BH一20型甘蔗剥皮机等(技术参数见附表)，其作业效率为人工作业效率的2O60倍以上。锦州俏牌集团生产的TFHS1500型甘蔗除杂剥皮分选机组一次能实现甘蔗原料的剥皮、除皮、分选，是一种比较先进的甘蔗后期生产机械。伟民牌6BH一720型甘蔗剥皮机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥皮、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。6BK一22型甘蔗剥皮机是一种一次喂料就可完成甘蔗剥皮工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的甘蔗仁可直接装袋入库。6BH一1800型甘蔗剥皮机械采用了三轧辊混合剥皮结构，能够进行二次剥皮。而随着我国甘蔗产业的进一步调整，甘蔗产量逐年增加，甘蔗的机械化剥皮程度将大幅提高，甘蔗剥皮机械将拥有广阔的发展前景。甘蔗剥皮的原理很多，因此产生了很多种不同的甘蔗剥皮机械。甘蔗剥皮部件是甘蔗剥皮机的关键工作部件，剥皮部件的技术水平决定了机具作业刚甘蔗仁破碎率、甘蔗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，甘蔗仁破碎率是社会最为关心的主要指标。八十年代以前的甘蔗剥皮机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的甘蔗仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥皮原理，研制新式剥皮部件，便成为甘蔗剥皮机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮机。自1983年以来，在已有的甘蔗剥皮部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥皮部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。以下介绍一下我国上个世纪几种主要的甘蔗剥皮部件1封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮部件六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了TH-340型甘蔗剥皮机，其剥皮部件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1所示。在该机构中甘蔗进口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作时，甘蔗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、揉搓作用下直接剥皮，甘蔗受列剥皮机的直接搓擦作用，系强制剥皮，故破碎率高。剥皮时， 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。为了将混在一起的甘蔗仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的剥皮机一般要配置分离机构。后来研制并生产的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剥皮机，结构与其大同小异，剥皮质量均不理想。2 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥皮部件该机的剥皮部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥皮原理系挤压式，如图2所示作业时，甘蔗果在胶辊的推动下，通过剥皮间隙(520毫米)，由胶辊和胶板的挤压作用剥皮，避开了剥皮部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外，因直径小于剥皮间隙的小果未经剥皮便被分离出来，故一次剥净率很低，只有30%左右。所以不得不增设循环机构，以使甘蔗经多次挤压剥皮，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。3 开式纹杆滚筒，编织凹板式甘蔗剥皮部件剥皮部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图3所示3.9附件刮板式甘蔗去壳的附件包括装料斗，轴承盖，风量调节装置。 4 总结本文是围绕农用机械产品甘蔗剥皮的设计，实现了甘蔗剥皮的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，因为甘蔗剥皮的整个过程都是由这两部分完成的，剥出来的甘蔗能不能符合要求，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种甘蔗剥皮原理及装备，并对甘蔗剥皮机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。本次设计是对我的四年的大学生活做出的总结,同时为将来工作进行了一次适应性训练，从中锻炼自己解分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。从这次设计也可以看出一些问题:1.心态:应该保持认真的态度,坚持冷静独立的解决问题2.基本:认真学好基本知识,扎实自己的基本知识,使面对问题时不会遇到很多挫折,从而打击自己的信心,结果使自己很浮躁,越来越不想搞这设计,故应该好好学习基本知识,一步一步的来,不要急功近利!3.树立自己的良好形象,乐观的面对生活,坚持自己的想法和意识总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情!参考文献1 周瑞宝  甘蔗加工技术 M 北京：化学工业出版社  2003.12 段淑芬，胡文广，李秀平，等世界甘蔗生产现状分析J甘蔗学报，1999，(增刊) 3 孟宪珍甘蔗剥皮机的设计和试验J国外农机。19804 尚书旗，刘曙光，王方燕甘蔗生产机械的应用现状与进展分析J甘蔗学报，2003，(增刊)5 张效鹏，张嘉玉甘蔗剥皮机的不同部件对甘蔗剥皮性能的影响J莱阳农学院学报，1990，7(1) 6 王延耀，张岩，尚书旗，等气爆式甘蔗剥皮性能的试验研究J农业工程学报，1998，14(1)7 王智才我国农机市场需求及发展前景J农机质量与监督，2002，(5)8 石一兵  食品机械与设备M  北京：中国商业出版社  1992.69 肖旭霖  食品机械与设备M  北京：科学出版社，200610 中国标准出版社第一编辑室  中国食品工业标准汇编M  北京：中国标准出版社，200411 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  1999.312 濮良贵，纪名刚  机械设计M  北京：高等教育出版社，200113 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   2004.1致谢本文是在老师的精心指导和关怀下完成的，老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、高度的责任心对我产生了深深的震撼。在周老师的培养和教育不仅使我顺利完成了论文，而且将继续激励我在今后的人生旅途上不断进取。最后，谨向所有给我关心、理解、支持和帮助的人们表示最诚挚的谢意！ 甘蔗是我国制糖的主要原料。是世界食糖 总产量中， 蔗 糖约占 65%，我国则占了 80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果，饮料等食品工业的重要原材料。同时，甘蔗还是轻工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能润，甘凉滋养的食疗佳品。古往今来被人们广为称道。就连文人墨客也情有独钟，而从事水果销售连锁超市，每日销售大量的甘蔗，手工去皮耗力。本设计利用综合液压泵，活塞及安全阀的自动中心定位的原理，采用多片组合式的刀盘，设计新型甘蔗剥皮机，效果好，效率高，可靠性好。 设计一种最大压力 300程 3 米的新型甘 蔗剥皮机 完成总体设计方案和刀片组合结构设计；使用 制图纸 图纸要求：所绘图纸应符合最新国家标准，完成承担设计任务的 一张 总 装备图 (一张 )，若干零部件图，图总量折合不少于 3 张 纸。 设计说明书要 求： 符合规范，要求方案正确，论据充分，阐述清楚，文字简洁，穿插必要的插图、表格和图纸 。 小四字 号 说明书不少于 30 页 。 主要参考文献： 业机械的设计和计算，北京：中国农业机械出版社， 1983 中国农业机械化科学研究院，拖拉机及配套农机具产品指南，北京：机械工业出版社， 1992 江苏工学院，农业机械学，北京：中国农业机械出版社， 1981 中国农业机械化科学院，农业机械设计手册，北京：机械工业出版社， 1990 李宝筏主编，农业机械学，北京：中国农业出版社， 2003 1 甘蔗剥皮机设计 目 录 1 引言 . 错误 !未定义书签。 1 1 课题提出的背景 . 错误 !未定义书签。 1 2 甘蔗剥皮机械的发展 . 错误 !未定义书签。 1 3 甘蔗剥皮机械的研究应用现状 . 错误 !未定义书签。 1 3 1 目前甘蔗剥皮机采用的脱皮原理 . 错误 !未定义书签。 1 3 2 新型脱皮技术 . 错误 !未定义书签。 1 3 3 甘蔗剥皮机械的工艺研究 . 错误 !未定义书签。 1 3 4 甘蔗剥皮机械存在的问题 . 错误 !未定义书签。 1 4 甘蔗剥皮机械研究重点 . 错误 !未定义书签。 1 4 1 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性 . 错误 !未定义书签。 1 4 2 提 高机械脱皮率。降低破损率 . 错误 !未定义书签。 1 5 甘蔗剥皮机械应用前景展望 . 错误 !未定义书签。 2 1 甘蔗剥皮机的结构 . 错误 !未定义书签。 2 2 工作原理 . 错误 !未定义书签。 3 1设计前各项参数的确定 . 错误 !未定义书签。 3 2 V 带传动 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 板结构 . 错误 !未定义书签。 栅笼 . 错误 !未定义书签。 体 . 错误 !未定义书签。 皮分离装置 . 错误 !未定义书签。 架 . 错误 !未定义书签。 件 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 2 1 引言 1 1 课题提出的背景 甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖来源，甘蔗是我国制糖的主要原料。是世界食糖总产量中，蔗糖约占 65%，我国则占了 80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果，饮料等食品工业的重要原材料。同时，甘蔗还是轻工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能润，甘凉滋养的食疗佳品。古往今来被人们广为称道。就连文人墨客也情有独钟，而从事水果 销售连锁超市，每日销售大量的甘蔗，手工剥皮耗力。本设计利用综合液压泵，活塞及安全阀的自动中心定位的原理，采用多片组合式的刀盘，设计新型甘蔗剥皮机，效果好，效率高，可靠性好。 甘蔗在加工或作为出口商品时，需要进行剥皮加工。传统的剥皮为人力手工剥皮，手工剥皮不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以甘蔗产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥皮。甘蔗剥皮机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使甘蔗产区的农民不必再采用最原始的剥皮方法进行剥皮，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了甘蔗剥皮的效率。 甘蔗剥皮机是将 甘蔗荚果去掉外壳而得到甘蔗仁的场上作业机械。由于甘蔗本身的生理特点决定了甘蔗剥皮不能与甘蔗的田间收获一起进行联合作业，而只能在甘蔗荚果的含水率降到一定程度后才能进行剥皮。随着甘蔗种植业的不断发展，甘蔗手工剥皮已无法满足高效生产的要求，实行剥皮机械化迫在眉睫。 1 2 甘蔗剥皮机械的发展 我国甘蔗剥皮机的研制自 1965年原八机部下达甘蔗剥皮机的研制课题以来，已有几十种甘蔗剥皮机问世。只进行单一剥皮功能的甘蔗剥皮机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的甘蔗剥皮机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥皮、分离、清选和分 级功能的较大型甘蔗剥皮机在一些大批量甘蔗加工的企业中应用较为普遍。国内现有的甘蔗剥皮机种类很多，如 60型甘蔗剥皮机、 606技术参数见附表 )，其作业效率为人工作业效率的 2O 60倍以上。锦州俏牌集团生产的 皮、分选，是一种比较先进的甘蔗后期生产机械。伟民牌 620型甘蔗剥皮机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥皮、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动 力小等特点。 62型甘蔗剥皮机是一种一次喂料就可完成甘蔗剥皮工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分 3 级后的甘蔗仁可直接装袋入库。 6800型甘蔗剥皮机械采用了三轧辊混合剥皮结构，能够进行二次剥皮。而随着我国甘蔗产业的进一步调整，甘蔗产量逐年增加，甘蔗的机械化剥皮程度将大幅提高，甘蔗剥皮机械将拥有广阔的发展前景。 甘蔗剥皮的原理很多，因此产生了很多种不同的甘蔗剥皮机械。甘蔗剥皮部件是甘蔗剥皮机的关键工作部件，剥皮部件的技术水平决定了机具作业刚甘蔗仁破碎率、甘蔗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，甘蔗仁破碎率是社会最为关心的主要指标。 八十年代以前的甘蔗剥皮机械，破碎率一般都大于 8%，有时高达 上。加工出的甘蔗仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥皮原理，研制新式剥皮部件，便成为甘蔗剥皮机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮机。自 1983年以来，在已有的甘蔗剥皮部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥皮部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。 以下介 绍一下我国上个世纪几种主要的甘蔗剥皮部件 1封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮部件 图 1 六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了 剥皮部件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 1所示。 在该机构中甘蔗进口大 (3，出口小 (1，工作时，甘蔗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、揉搓作用下直接剥皮， 4 甘蔗受列剥皮机的直接搓擦作用，系强制剥皮，故破碎率高。剥皮时， 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。为了将混在一起的甘蔗仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的剥皮机一般要配置分离机构。后来研制并生产的 6 构与其大同小异，剥皮质量均不理想。 2 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥皮部件 该机的剥皮部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥皮原理系挤压式，如图 2所示 图 2 作业时，甘蔗果在胶辊的推动下，通过剥皮间隙 (5 20毫米 )，由胶辊和胶板的挤压作用剥皮，避开了剥皮部件的揉搓作用 ,破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直径小于剥皮间隙的小果未经剥皮便被分离出来，故一次剥净率很低，只有 30%左右。所以不得不增设循环机构，以使甘蔗经多次挤压剥皮，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。 3 开式纹杆滚筒，编织凹板式甘蔗剥皮部件 剥皮部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图 3所示 5 图 3 作业时，甘蔗果在滚筒的推动下，受挤压揉搓剥皮，该结构与封闭滚筒式不同，甘蔗果受到开式滚筒的搅拌作用，剥皮力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在 3%。另外，与 栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥皮时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末剥皮而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥皮，故剥净率较高。 4 立式剥皮机构 剥皮部件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，该剥皮部件如图 4所示。 图 4 在剥皮室内，甘蔗果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥皮的目的，此方法系柔性揉搓剥皮。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 6 用立式传动， 故传动机构较为复杂。 5 开式扁条滚筒，编织凹板式甘蔗剥皮部件 采用了由三根 扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝网制成的凹板结构，如图 5所示。作业时，甘蔗果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形 图 5 成一个活动层，甘蔗果在该活动层内互相揉搓而剥皮。由于在该机构中，避开了剥皮部件的直接挤压， 冲击的作用，而是甘蔗搓甘蔗，系柔性剥皮，故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率 (破碎率 +损伤率 )为 0 91。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。 1 3 甘蔗剥皮机械的研究应用现状 目前国内甘蔗剥皮机从其剥皮原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆 钢栅条凹板 以挤压、 揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类，但剥皮质量均不高，破损率都大于 8 %，剥出的甘蔗米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求。探索先进的剥皮原理是解决剥皮机现存问题的重要途径。 1 3 1 目前甘蔗剥皮机采用的剥皮原理 目前应用比较广泛的甘蔗机械剥皮原理有以下几种。 撞击法剥皮 撞击法剥皮是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外壳破碎而实现剥皮的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心剥皮机。甩料盘使甘蔗荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大， 荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚果所受到的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的剥皮。撞击剥皮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。影响离心式剥皮 7 机剥皮质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。 碾搓法剥皮 甘蔗荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果的外壳被撕裂而实现剥皮。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥 皮机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，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，并与剥皮脱离，达到剥皮的目的。该种方法影响因素有，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。 剪切法剥皮 甘蔗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，外壳被切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为主 要工作部件的刀板剥皮机。在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据甘蔗荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外壳破裂和脱落。主要适用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥皮，剥皮效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素有，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。 挤压法剥皮 挤压法剥皮是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，调整到适当间隙，使甘蔗荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。荚果能否顺利 地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果首先必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和剥皮率高低的重要因素。 搓撕法剥皮 搓撕法剥皮是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行剥皮的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性其摩擦系数较大。甘蔗荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问此时荚果在被拉人辊间的同 时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，荚果受压产生弹性 塑性变形，此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成剥皮过程。影响剥皮性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。 1 3 2 新型剥皮技术 8 压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入甘蔗壳内，维持一段时间，以使甘蔗荚果内外达到气压平衡，然后瞬间卸压，内外压力平衡打破，壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳 体，从而达到剥皮的目的。主要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。 真空法 将甘蔗荚果放在真空爆剥皮中，在真空条件下，将具有相当水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，其韧性与强度降低，脆性大大增加；真空作用又使壳外压力降低，壳内部相对处于较高压力状态。壳内的压力达到一定数值时，就会使外壳爆裂。 激光法 用激光逐个切割坚果外壳。试验显示，用这种方法几乎能够达到 100 9 6的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。 1 3 3 甘蔗 剥皮机械的工艺研究 在剥皮技术方面，除了在原理和设备上进行研究外，人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的剥皮率及剥皮质量。 分级处理 物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行剥皮，才能提高剥皮率，减少破损率。 水分含量 甘蔗荚果的含水率对剥皮效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使甘蔗荚果尽量保持最适当的含水率，以保证外壳和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异，即外壳含水率低到使其具有最大的脆性，剥皮时能被充分破裂，同时又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁 在外力作用下粉末度太大，可减少果仁破损率。 1 3 4 甘蔗剥皮机械存在的问题 目前我国在甘蔗剥皮技术研究方面一直没有大的突破，资金投入也不足，剥皮部件的研制仍在 20年代初的技术水平上徘徊，所以在剥皮性能上并没有很大的提高。由于机械剥皮时对甘蔗仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的甘蔗仁至今仍是手工剥皮。剥皮机械在技术性能和作业环节上存在以下问题： 剥皮率低，剥皮后的果仁破损率高，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 甘蔗剥皮机械研究重点 9 我国加入 内外关于甘蔗剥皮机械的开发与推广应用日益增多，针对现有甘蔗剥皮机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对甘蔗剥皮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 4 1 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性仍是当前的主要研究方向之一目前，许多甘蔗剥皮机械只是针对某一甘蔗品 种和所在地区的生长环境来设计，其通用性、兼容性和适应性较差。提高甘蔗剥皮机械的通用性和兼容性，使研制的甘蔗剥皮机械通过更换主要部件能够同时对其他带壳物料进行剥皮加工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果剥皮作业需要的剥皮机具，并提高制造工艺水平，降低制造成本，以适应不同加工企业的需要。甘蔗剥皮机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到甘蔗剥皮机械能否更好的推广应用与健康发展。 1 4 2 提高机械剥皮率。降低破损率 对甘蔗剥皮机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，改革传统结构，研究新的剥皮机理，优化结构设计 ；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高剥皮率，降低籽仁破损率。目前国内外的甘蔗剥皮机械均存在剥皮率和破损率之间的矛盾，处理好这一关键技术将关系到甘蔗剥皮机械的发展前景。 1 4 3 向自动控制和自动化方向发展大多数机具目前仍依赖人工喂料或定位，影响了作业速度和作业质量。因此应通过机电一体化手段，开发设计自动喂料、自动定位剥皮装置，保证均匀喂料与有效定位，实现机组自动化操作，进一步提高作业精确性和作业速度，提高产品质量与生产率，满足部分大、中型加工企业的需要，以开拓国内和国外市场。 新技术原理、新结构材料、 新工艺将不断应用于甘蔗机械的研制开发中，随着液压技术、电子技术、控制技术以及化工、冶金工业的发展，许多复杂的机械机构、动力传递、笨重的材料和落后的工艺将逐渐被取代。减轻重量，减少阻力，简化操作，减少辅助工作时间，延长使用寿命，降低劳动使用费用等将作为主要设计目标应用于剥皮机械的设计制造。随着国内外高新技术的进一步发展，如何将这些高新技术更好的应用到实际生产中，也是目前甘蔗剥皮机械需要尽快解决的问题。 1 5 甘蔗剥皮机械应用前景展望 甘蔗生产机械化是农业现代化的重要组成部分，是农业和农村经济持续快速发展的重 要保证，近年来，甘蔗机械装备总量不断稳步增长，作业水平进一步提高，社会化服务规模不断扩大，虽然目前甘蔗剥皮机械化水平较高，但是多应用于经济发达地 10 区与示范推广区，并且小型机械多、大型机械少，低档机械多、高性能机械少。在一些地区，用作种子和特殊用途的甘蔗仁仍采用传统的手工剥皮，劳动生产率低，区域性发展不平衡。进入 21世纪，我国甘蔗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，也对甘蔗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，而且构筑了适合甘蔗生产机械化发展的新舞台，为甘蔗生产机械化真 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。在一些地区推进甘蔗生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民购买甘蔗机械、开展甘蔗机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买甘蔗机械的积极性，形成了新的市场需求。随着甘蔗种植业的不断发展，国内外对甘蔗深加工产品的需求不断增大，提高甘蔗剥皮机械化作业水平成为必然。甘蔗剥皮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，促进了甘蔗加工业的科技进步，为甘蔗剥皮机械的发展提供了空间。 11 2 刮板式甘蔗去剥皮的结构及工作原理 2 1 刮板式甘蔗去剥皮的结 构 根据刮板式甘蔗去剥皮的剥皮原理可知道，甘蔗是从上至下依次经过集料斗、剥皮箱、栅格、下箱出口、分选口，甘蔗仁收集斗这些部件的，因此设计剥皮机的整体结构的依据就出来了。 设计过程是从上往下，从甘蔗的装集开始，最上面是集料斗，集料斗下方是剥皮箱，集料斗可与剥皮箱设计为一个整体。在剥皮箱内，甘蔗必须经过刮板的撞击和挤压作用才能进行剥皮，因此，将刮板设计置在剥皮箱内。甘蔗经过刮板的撞击和挤压进行剥皮后，要经过位于剥皮箱底部的栅格，于是可以把栅格设计成一个半圆栅笼，将其固定在剥皮箱的下半箱内。甘蔗穿过栅格后经过剥皮 箱底部的出口往下落，在下落过程中，设计一个风机的吹入口，其作用是将经过剥皮的甘蔗壳与甘蔗仁进行分离，重量稍重的不被风吹走，而重量较轻的甘蔗壳将被风机吹来的气流带入到甘蔗壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。经过分离的甘蔗仁往下落，落入甘蔗仁收集通道，将此通道与甘蔗壳收集通道的底面设计成一个整体，这样的设计可以让被风吹走的甘蔗仁通过自身的重量往下回滚到花仁收集通道。 为保证整机的各部分的安装，需设计一个机架，机架起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面，剥皮机安装在机架的上方。其结构简图 如图2示。 图 212 2 2 工作原理 刮板式甘蔗去剥皮以前也称为刀笼剥皮机，是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将甘蔗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示。它主要由进料机构、剥皮机构和支承机构等部分组成。 图 1蔗果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥皮箱内，与高速旋转的刮板相互碰撞，在刮板的锤击下，甘蔗壳发生破裂，从而进行第一次剥皮。部分甘蔗果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而甘蔗壳却未撞裂，这部分甘蔗落入 到由圆钢棒排列成的栅格上，由于栅格顶部与刮板的旋转外径间的间距不足以容纳一个甘蔗果，因此甘蔗果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些甘蔗果的果壳也被压碎。剥皮后的仁与壳通过栅格间的间隙落下，在下落的同时，受到风机吹来的经调节好的气流作用，果壳因重量轻而被气流送入集壳通道，而甘蔗仁因重量大，继续往下落，从而达到了剥皮分离的目的。 13 3 刮板式甘蔗去剥皮主要部件的结构设计 刮板式甘蔗去剥皮能否正常运转，看的是其主要部件的设计，如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器 就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对甘蔗果进行剥皮。因此，刮板式甘蔗去剥皮的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便和实惠。 3 1 设计前各项参数的确定 3 1 1 刮板的半径及转速初定 刮板的旋转必须确保能将部分甘蔗壳撞碎，当甘蔗果与钢质物体相对速度达到 5 ，可使甘蔗壳破碎而不会破坏到甘蔗仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。 如图 3示，甘蔗下落位置在 之间 ，设计时采用最小碰撞半径22 取半径 R=250 n=论： R=250 n= 3 1 2 刮板所需功率计算 根据公式计算出刮板所需的功率 刮板对甘蔗做功 板改变甘蔗的动能 刮板改变甘蔗的势能 222121 2121 k )(2 1 2221 14 )(21 2221 根据所给产量要求 1500kg/h,即 s,此为甘蔗仁的产量，折合甘蔗果产量为 仁率 ,根据国家标准，湖南所处地理位置可取甘蔗的纯仁率为 69%,折合甘蔗果产量为 s,此即每秒进入剥皮箱内被破碎的甘蔗果的重量。甘蔗接触刮板时初速度设为 1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为 15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为 500mm t=1s m=s 1v =1m/s 2v =15m/s R=(21 2221 =(=上刮板与甘蔗在栅格中挤压所需要的能量， P 也不会超过 500w。为计算电动机的所需工率 要确定从电动机到工作机之间的总效率 。设 1 、 2 分别为滚动轴承和 V 带传动的效率，于是有 2221 =动机所需功率 不会超过 700W，由于给定电动机的功率为 大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合要求。 3 1 3 传动方案拟定 由 于刮板式甘蔗去剥皮的工作轴旋转速度较高，达到 2n =有两种选择，第一种是采用一级 二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，而且成本升高，所以选用一级 3 1 4 电动机的选择 根据所给的功率及同步转速，可选用的电机型号有两种 和 根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于下表 方案号 电机型号 额定功率 步转速r/载转速r/传动比 i 15 1 5 1000 940 2 459 2 5 1500 1400 3 663 由上表可知：方案 1 总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案 2，即电机型号为 查表得此种电动机的中心高 H=90伸轴径为 24的外伸长度为 50 3 1 5 传动装置的运动和参数计算 轴的转速 4001 m 2 轴的输入功率 2222 的转矩 550 222 3 2 首先列出设计的基本条件 电机型号： 定功率： 速： 1n =1400r/动比： i =设每天运转时间 t10h 1.1 2选择 根据1n 查得最适合的带型为 A 型 3确定带轮基准直径 由主动轮基准直径系中选取 51 ，从动轮基准直径为 2 4756 6 验算带的速度 16 00060 140075100060 11 v= 5 因此所选带的速度合适 4确定中心距 a 和带的基准长度 根据 )(2)(初步确定中心距 000 ，计算带的基准长度 0212210 4)()(22 = V 带的基准长度系中选取基准长度 000 计算实际中心距 a 3)2 7 27 0 0(2 0 5验算主动轮上的包角 1 52801801 主动轮包角合适 6计算 V 带的根数 z z)(9 00 由 4001 , 51 ,i =表得 ， ， K ， 03.1代入数值，经计算 Z= z=2 00 20 8计算作用在轴上的压轴力0 p 代入数值计算得 17 带轮材料选用 据基准直径的大小选用不同的带轮类型，小径带轮采用实心式，大径带轮采用轮辐式，主要结构尺寸如下 单位： 寸类型 小带轮 大带轮 80 间距 e 15 5 一槽对称面至端面距离 f 2110 2110 轮缘厚 12 12 带轮宽 B 35 35 槽角 极限偏差 38 1 38 1 孔径06 轮毂长 50 35 1d 48 32 轮辐厚 1b 8 1h 20 2h 16 1D 体结构设计见零件图 18 轴的转速 m 2 轴的输入功率 2222 的转矩 550 222 1 初步确定轴的最小直径 先按经验公式算邮轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。查表选取1050 A ，于是得 3220m i n 2 拟定轴上零件的装配方案 通过对各种方案的比较，现选用图 3示装配方案 图 3 根据轴向 定位的要求确定轴的各段直径和长度 （ 1）为满足 V 带轮的轴向定位， 1右端制一轴肩，故取 2直径23d=22端用轴端挡圈定位，取直径 D=22V 带轮与轴配合的毂孔长试为 35保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故 1长度取为 212 （ 2）初步选择滚动轴承 因轴承只承受径向力，故先用深沟球轴承。参照工作要求并根据 223 ，初步选取深沟球轴承 6205,其基 本参数如下表 19 6204 基本尺寸 安装尺寸 极限转速 D B 脂润滑 油润滑 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （ 3）安装刮板架段轴直径 045 。刮板架段安装宽度取 4245 ， （ 4） 轴承端盖总厚度 20端盖外端与 V 带轮右端面间的距离 0 ，故取 023 （ 5）取刮板距箱体内壁 0 ，取 034 ， 656 。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 （ 6）轴上零件的周向固定 V 带轮与轴的周向定位采用平键联接，按其直径查手册得平键截面如下 612 55长度 l 取 22 带轮与轴的配合为 6/7 滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 6k 。 （ 7）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角 452 ，各轴肩处圆角半径见零件图 板结构 刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对甘蔗果进 行剥皮。此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上，其结构如图 3示 图 320 因为采用的是打击和挤压两种方式配合进行剥皮，所以对刮板的强度有一定要求，采用材料是 45 号钢，而且刮板的表面必须进行处理，表面渗碳 处理硬度板选用四块 8钢板，长 宽 =50029板外缘距旋转中心距离 250定刮板的筒架结构，其内径为 26径 120板固定支架长度为140面尺寸 400块刮板由两根固定支架固定，两者间采用 栓联 接。 栅笼 半栅笼在机器中的作用是让已经被剥皮的甘蔗与未被剥皮的甘蔗进行分离，其分离的原理就是“小个通过，大个不过”。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个甘蔗仁大小的物体通过，被剥皮的甘蔗由于甘蔗壳的破裂，被变成破碎的甘蔗壳和整粒的甘蔗仁，甘蔗仁的大小刚好可以穿过栅格，而甘蔗果因为太大，无法通过栅格，将被阻挡在剥皮箱内，继续进行剥皮直到其外壳破碎为止。其结构如图 3示。 图 3条是利用两块墙板对两端进行固定的，墙板材料为 条材料为 20 号钢。栅条采用 10 圆截面长条，长度为 538其特殊的作用，还需对其进行表面处理，要求渗碳 处理硬度 条的两头装砌在墙板的圆形槽内，组成半圆栅笼，栅条间距为 10样可使剥出的甘蔗仁能通过栅格，而未剥皮的刚不能通过。 装砌完成后要太上锁紧条，防止栅条松动。半栅笼内径为 。 体 箱体的作用是提供给刮板一个封闭的剥皮环境，并对相关结构起到支承和定位作用。 21 为了便于轴系部件的安装和拆卸，将箱体做成剖分式，箱由箱座 和箱盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。箱体的材料选用 造成型。具体结构设计见零件图。 皮分离装置 剥皮分离装置分为两个部分，一个是气流通道，它的一端接风机，另一端安装在箱体的下方，还有就是壳与仁的收集板，它同样也安装在箱体下方。甘蔗经过箱体内的剥皮过程后，将由此装置对其进行剥皮分离，分离的基本原理是 利用甘蔗壳与甘蔗仁的重量及受力面积的不同，用气流对其进行分离。重量稍重的不被气流吹走，直接下落到甘蔗仁收集通道，而重量较轻的甘蔗壳将被风机吹 来的气流带入到甘蔗壳收集通道。具体结构见装配图。 整个机架采用 3*6 角钢焊接而成，起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面。剥皮机安装在机架上面，联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图。 刮板式甘蔗去壳的附件包括装料斗，轴承盖，风量调节装置。 22 4 总结 本文是围绕农用机械产品 甘蔗剥皮的设计，实现了甘蔗剥皮的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，因为甘蔗剥皮的整个过程都 是由这两部分完成的，剥出来的甘蔗能不能符合要求，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种甘蔗剥皮原理及装备，并对甘蔗剥皮机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。 本次 设计 是 对 我 的四年的大学生活做出 的 总结 ,同时为将来工作进行 了 一次适应性训练，从中锻炼自己 解 分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。 从这次设计也可以看出一些问题 : 应该保持认真的态度 ,坚持冷静独立的解决问题 认真学好基本知识 ,扎实自己的基本知识 ,使面对问题时不会遇到很 多挫折 ,从而打击自己的信心 ,结果使自己很浮躁 ,越来越不想搞这设计 ,故应该好好学习基本知识 ,一步一步的来 ,不要急功近利 ! 乐观的面对生活 ,坚持自己的想法和意识 总的说来 ,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西 ,取得一定的成绩 ,但同时也存在一定的不足和缺陷 ,我想这都是这次设计的价值所在 ,以后的日子以后自己应该更加努力认真 ,以冷静沉着的心态去办好每一件事情 ! 23 参考文献 1 周瑞宝 甘蔗加工技术 M 北京：化学工业出版社 2 段淑芬，胡文广，李秀平，等世 界甘蔗生产现状分析 J甘蔗学报， 1999， (增刊 ) 3 孟宪珍甘蔗剥皮机的设计和试验 J国外农机。 1980 4 尚书旗，刘曙光，王方燕甘蔗生产机械的应用现状与进展分析 J甘蔗学报， 2003， (增刊 ) 5 张效鹏，张嘉玉甘蔗剥皮机的不同部件对甘蔗剥皮性能的影响 J莱阳农学院学报， 1990， 7(1) 6 王延耀，张岩，尚书旗，等气爆式甘蔗剥皮性能的试验研究 J农业工程学报， 1998， 14(1) 7 王智才我国农机市场需求及发展前景 J农机质量与监督， 2002， (5) 8 石一兵 食品机械与设备 M 北京：中国商业出版社 9 肖旭霖 食品机械与设备 M 北京：科学出版社， 2006 10 中国标准出版社第一编辑室 中国食品工业标准汇编 M 北京：中国标准出版社， 2004 11 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 12 濮良贵，纪名刚 机械设计 M 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先 机械设计手册 机械传动 M 北京 ：化学工业出版社 24 致谢 本文是在周善炳老师的精心指导和关怀下完成的，周老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、高度的责任心对我产生了深深的震撼。在周老师的培养和教育不仅使我顺利完成了论文，而且将继续激励我在今后的人生旅途上不断进取。 最后，谨向所有给我关心、理解、支持和帮助的人们表示最诚挚的谢意！ 甘蔗是我国制糖的主要原料。是世界食糖 总产量中， 蔗 糖约占 65%，我国则占了 80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果，饮料等食品工业的重要原材料。同时，甘蔗还是轻工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能润，甘凉滋养的食疗佳品。古往今来被人们广为称道。就连文人墨客也情有独钟，而从事水果销售连锁超市，每日销售大量的甘蔗，手工去皮耗力。本设计利用综合液压泵，活塞及安全阀的自动中心定位的原理，采用多片组合式的刀盘，设计新型甘蔗剥皮机，效果好，效率高，可靠性好。 设计一种最大压力 300程 3 米的新型甘 蔗剥皮机 完成总体设计方案和刀片组合结构设计；使用 制图纸 图纸要求：所绘图纸应符合最新国家标准，完成承担设计任务的 一张 总 装备图 (一张 )，若干零部件图，图总量折合不少于 3 张 纸。 设计说明书要 求： 符合规范，要求方案正确，论据充分，阐述清楚，文字简洁，穿插必要的插图、表格和图纸 。 小四字 号 说明书不少于 30 页 。 主要参考文献： 业机械的设计和计算，北京：中国农业机械出版社， 1983 中国农业机械化科学研究院，拖拉机及配套农机具产品指南，北京：机械工业出版社， 1992 江苏工学院，农业机械学，北京：中国农业机械出版社， 1981 中国农业机械化科学院，农业机械设计手册，北京：机械工业出版社， 1990 李宝筏主编，农业机械学，北京：中国农业出版社， 2003 1 甘蔗剥皮机设计 目 录 1 引言 . 错误 !未定义书签。 1 1 课题提出的背景 . 错误 !未定义书签。 1 2 甘蔗剥皮机械的发展 . 错误 !未定义书签。 1 3 甘蔗剥皮机械的研究应用现状 . 错误 !未定义书签。 1 3 1 目前甘蔗剥皮机采用的脱皮原理 . 错误 !未定义书签。 1 3 2 新型脱皮技术 . 错误 !未定义书签。 1 3 3 甘蔗剥皮机械的工艺研究 . 错误 !未定义书签。 1 3 4 甘蔗剥皮机械存在的问题 . 错误 !未定义书签。 1 4 甘蔗剥皮机械研究重点 . 错误 !未定义书签。 1 4 1 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性 . 错误 !未定义书签。 1 4 2 提 高机械脱皮率。降低破损率 . 错误 !未定义书签。 1 5 甘蔗剥皮机械应用前景展望 . 错误 !未定义书签。 2 1 甘蔗剥皮机的结构 . 错误 !未定义书签。 2 2 工作原理 . 错误 !未定义书签。 3 1设计前各项参数的确定 . 错误 !未定义书签。 3 2 V 带传动 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 板结构 . 错误 !未定义书签。 栅笼 . 错误 !未定义书签。 体 . 错误 !未定义书签。 皮分离装置 . 错误 !未定义书签。 架 . 错误 !未定义书签。 件 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 2 1 引言 1 1 课题提出的背景 甘蔗中富含糖和淀粉，既是主要的食用糖来源，甘蔗是我国制糖的主要原料。是世界食糖总产量中，蔗糖约占 65%，我国则占了 80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果，饮料等食品工业的重要原材料。同时，甘蔗还是轻工，化工和能源的重要原料。另外，甘蔗是能清，能润，甘凉滋养的食疗佳品。古往今来被人们广为称道。就连文人墨客也情有独钟，而从事水果 销售连锁超市，每日销售大量的甘蔗，手工剥皮耗力。本设计利用综合液压泵，活塞及安全阀的自动中心定位的原理，采用多片组合式的刀盘，设计新型甘蔗剥皮机，效果好，效率高，可靠性好。 甘蔗在加工或作为出口商品时，需要进行剥皮加工。传统的剥皮为人力手工剥皮，手工剥皮不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以甘蔗产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥皮。甘蔗剥皮机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使甘蔗产区的农民不必再采用最原始的剥皮方法进行剥皮，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了甘蔗剥皮的效率。 甘蔗剥皮机是将 甘蔗荚果去掉外壳而得到甘蔗仁的场上作业机械。由于甘蔗本身的生理特点决定了甘蔗剥皮不能与甘蔗的田间收获一起进行联合作业，而只能在甘蔗荚果的含水率降到一定程度后才能进行剥皮。随着甘蔗种植业的不断发展，甘蔗手工剥皮已无法满足高效生产的要求，实行剥皮机械化迫在眉睫。 1 2 甘蔗剥皮机械的发展 我国甘蔗剥皮机的研制自 1965年原八机部下达甘蔗剥皮机的研制课题以来，已有几十种甘蔗剥皮机问世。只进行单一剥皮功能的甘蔗剥皮机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的甘蔗剥皮机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥皮、分离、清选和分 级功能的较大型甘蔗剥皮机在一些大批量甘蔗加工的企业中应用较为普遍。国内现有的甘蔗剥皮机种类很多，如 60型甘蔗剥皮机、 606技术参数见附表 )，其作业效率为人工作业效率的 2O 60倍以上。锦州俏牌集团生产的 皮、分选，是一种比较先进的甘蔗后期生产机械。伟民牌 620型甘蔗剥皮机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥皮、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动 力小等特点。 62型甘蔗剥皮机是一种一次喂料就可完成甘蔗剥皮工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分 3 级后的甘蔗仁可直接装袋入库。 6800型甘蔗剥皮机械采用了三轧辊混合剥皮结构，能够进行二次剥皮。而随着我国甘蔗产业的进一步调整，甘蔗产量逐年增加，甘蔗的机械化剥皮程度将大幅提高，甘蔗剥皮机械将拥有广阔的发展前景。 甘蔗剥皮的原理很多，因此产生了很多种不同的甘蔗剥皮机械。甘蔗剥皮部件是甘蔗剥皮机的关键工作部件，剥皮部件的技术水平决定了机具作业刚甘蔗仁破碎率、甘蔗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，甘蔗仁破碎率是社会最为关心的主要指标。 八十年代以前的甘蔗剥皮机械，破碎率一般都大于 8%，有时高达 上。加工出的甘蔗仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥皮原理，研制新式剥皮部件，便成为甘蔗剥皮机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮机。自 1983年以来，在已有的甘蔗剥皮部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥皮部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。 以下介 绍一下我国上个世纪几种主要的甘蔗剥皮部件 1封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式甘蔗剥皮部件 图 1 六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了 剥皮部件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 1所示。 在该机构中甘蔗进口大 (3，出口小 (1，工作时，甘蔗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、揉搓作用下直接剥皮， 4 甘蔗受列剥皮机的直接搓擦作用，系强制剥皮，故破碎率高。剥皮时， 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。为了将混在一起的甘蔗仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的剥皮机一般要配置分离机构。后来研制并生产的 6 构与其大同小异，剥皮质量均不理想。 2 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥皮部件 该机的剥皮部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥皮原理系挤压式，如图 2所示 图 2 作业时，甘蔗果在胶辊的推动下，通过剥皮间隙 (5 20毫米 )，由胶辊和胶板的挤压作用剥皮，避开了剥皮部件的揉搓作用 ,破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直径小于剥皮间隙的小果未经剥皮便被分离出来，故一次剥净率很低，只有 30%左右。所以不得不增设循环机构，以使甘蔗经多次挤压剥皮，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。 3 开式纹杆滚筒，编织凹板式甘蔗剥皮部件 剥皮部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图 3所示 5 图 3 作业时，甘蔗果在滚筒的推动下，受挤压揉搓剥皮，该结构与封闭滚筒式不同，甘蔗果受到开式滚筒的搅拌作用，剥皮力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在 3%。另外，与 栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥皮时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末剥皮而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥皮，故剥净率较高。 4 立式剥皮机构 剥皮部件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，该剥皮部件如图 4所示。 图 4 在剥皮室内，甘蔗果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥皮的目的，此方法系柔性揉搓剥皮。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 6 用立式传动， 故传动机构较为复杂。 5 开式扁条滚筒，编织凹板式甘蔗剥皮部件 采用了由三根 扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝网制成的凹板结构，如图 5所示。作业时，甘蔗果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形 图 5 成一个活动层，甘蔗果在该活动层内互相揉搓而剥皮。由于在该机构中，避开了剥皮部件的直接挤压， 冲击的作用，而是甘蔗搓甘蔗，系柔性剥皮，故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率 (破碎率 +损伤率 )为 0 91。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。 1 3 甘蔗剥皮机械的研究应用现状 目前国内甘蔗剥皮机从其剥皮原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆 钢栅条凹板 以挤压、 揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类，但剥皮质量均不高，破损率都大于 8 %，剥出的甘蔗米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求。探索先进的剥皮原理是解决剥皮机现存问题的重要途径。 1 3 1 目前甘蔗剥皮机采用的剥皮原理 目前应用比较广泛的甘蔗机械剥皮原理有以下几种。 撞击法剥皮 撞击法剥皮是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外壳破碎而实现剥皮的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心剥皮机。甩料盘使甘蔗荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大， 荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚果所受到的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的剥皮。撞击剥皮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。影响离心式剥皮 7 机剥皮质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。 碾搓法剥皮 甘蔗荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果的外壳被撕裂而实现剥皮。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥 皮机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，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，并与剥皮脱离，达到剥皮的目的。该种方法影响因素有，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。 剪切法剥皮 甘蔗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，外壳被切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为主 要工作部件的刀板剥皮机。在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据甘蔗荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外壳破裂和脱落。主要适用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥皮，剥皮效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素有，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。 挤压法剥皮 挤压法剥皮是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，调整到适当间隙，使甘蔗荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。荚果能否顺利 地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果首先必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和剥皮率高低的重要因素。 搓撕法剥皮 搓撕法剥皮是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行剥皮的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性其摩擦系数较大。甘蔗荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问此时荚果在被拉人辊间的同 时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，荚果受压产生弹性 塑性变形，此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成剥皮过程。影响剥皮性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。 1 3 2 新型剥皮技术 8 压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入甘蔗壳内，维持一段时间，以使甘蔗荚果内外达到气压平衡，然后瞬间卸压，内外压力平衡打破，壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳 体，从而达到剥皮的目的。主要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。 真空法 将甘蔗荚果放在真空爆剥皮中，在真空条件下，将具有相当水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，其韧性与强度降低，脆性大大增加；真空作用又使壳外压力降低，壳内部相对处于较高压力状态。壳内的压力达到一定数值时，就会使外壳爆裂。 激光法 用激光逐个切割坚果外壳。试验显示，用这种方法几乎能够达到 100 9 6的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。 1 3 3 甘蔗 剥皮机械的工艺研究 在剥皮技术方面，除了在原理和设备上进行研究外，人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的剥皮率及剥皮质量。 分级处理 物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行剥皮，才能提高剥皮率，减少破损率。 水分含量 甘蔗荚果的含水率对剥皮效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使甘蔗荚果尽量保持最适当的含水率，以保证外壳和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异，即外壳含水率低到使其具有最大的脆性，剥皮时能被充分破裂，同时又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁 在外力作用下粉末度太大，可减少果仁破损率。 1 3 4 甘蔗剥皮机械存在的问题 目前我国在甘蔗剥皮技术研究方面一直没有大的突破，资金投入也不足，剥皮部件的研制仍在 20年代初的技术水平上徘徊，所以在剥皮性能上并没有很大的提高。由于机械剥皮时对甘蔗仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的甘蔗仁至今仍是手工剥皮。剥皮机械在技术性能和作业环节上存在以下问题： 剥皮率低，剥皮后的果仁破损率高，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 甘蔗剥皮机械研究重点 9 我国加入 内外关于甘蔗剥皮机械的开发与推广应用日益增多，针对现有甘蔗剥皮机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对甘蔗剥皮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 4 1 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性 提高甘蔗剥皮机械的通用性和适应性仍是当前的主要研究方向之一目前，许多甘蔗剥皮机械只是针对某一甘蔗品 种和所在地区的生长环境来设计，其通用性、兼容性和适应性较差。提高甘蔗剥皮机械的通用性和兼容性，使研制的甘蔗剥皮机械通过更换主要部件能够同时对其他带壳物料进行剥皮加工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果剥皮作业需要的剥皮机具，并提高制造工艺水平，降低制造成本，以适应不同加工企业的需要。甘蔗剥皮机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到甘蔗剥皮机械能否更好的推广应用与健康发展。 1 4 2 提高机械剥皮率。降低破损率 对甘蔗剥皮机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，改革传统结构，研究新的剥皮机理，优化结构设计 ；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高剥皮率，降低籽仁破损率。目前国内外的甘蔗剥皮机械均存在剥皮率和破损率之间的矛盾，处理好这一关键技术将关系到甘蔗剥皮机械的发展前景。 1 4 3 向自动控制和自动化方向发展大多数机具目前仍依赖人工喂料或定位，影响了作业速度和作业质量。因此应通过机电一体化手段，开发设计自动喂料、自动定位剥皮装置，保证均匀喂料与有效定位，实现机组自动化操作，进一步提高作业精确性和作业速度，提高产品质量与生产率，满足部分大、中型加工企业的需要，以开拓国内和国外市场。 新技术原理、新结构材料、 新工艺将不断应用于甘蔗机械的研制开发中，随着液压技术、电子技术、控制技术以及化工、冶金工业的发展，许多复杂的机械机构、动力传递、笨重的材料和落后的工艺将逐渐被取代。减轻重量，减少阻力，简化操作，减少辅助工作时间，延长使用寿命，降低劳动使用费用等将作为主要设计目标应用于剥皮机械的设计制造。随着国内外高新技术的进一步发展，如何将这些高新技术更好的应用到实际生产中，也是目前甘蔗剥皮机械需要尽快解决的问题。 1 5 甘蔗剥皮机械应用前景展望 甘蔗生产机械化是农业现代化的重要组成部分，是农业和农村经济持续快速发展的重 要保证，近年来，甘蔗机械装备总量不断稳步增长，作业水平进一步提高，社会化服务规模不断扩大，虽然目前甘蔗剥皮机械化水平较高，但是多应用于经济发达地 10 区与示范推广区，并且小型机械多、大型机械少，低档机械多、高性能机械少。在一些地区，用作种子和特殊用途的甘蔗仁仍采用传统的手工剥皮，劳动生产率低，区域性发展不平衡。进入 21世纪，我国甘蔗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，也对甘蔗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，而且构筑了适合甘蔗生产机械化发展的新舞台，为甘蔗生产机械化真 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。在一些地区推进甘蔗生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民购买甘蔗机械、开展甘蔗机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买甘蔗机械的积极性，形成了新的市场需求。随着甘蔗种植业的不断发展，国内外对甘蔗深加工产品的需求不断增大，提高甘蔗剥皮机械化作业水平成为必然。甘蔗剥皮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，促进了甘蔗加工业的科技进步，为甘蔗剥皮机械的发展提供了空间。 11 2 刮板式甘蔗去剥皮的结构及工作原理 2 1 刮板式甘蔗去剥皮的结 构 根据刮板式甘蔗去剥皮的剥皮原理可知道，甘蔗是从上至下依次经过集料斗、剥皮箱、栅格、下箱出口、分选口，甘蔗仁收集斗这些部件的，因此设计剥皮机的整体结构的依据就出来了。 设计过程是从上往下，从甘蔗的装集开始，最上面是集料斗，集料斗下方是剥皮箱，集料斗可与剥皮箱设计为一个整体。在剥皮箱内，甘蔗必须经过刮板的撞击和挤压作用才能进行剥皮，因此，将刮板设计置在剥皮箱内。甘蔗经过刮板的撞击和挤压进行剥皮后，要经过位于剥皮箱底部的栅格，于是可以把栅格设计成一个半圆栅笼，将其固定在剥皮箱的下半箱内。甘蔗穿过栅格后经过剥皮 箱底部的出口往下落，在下落过程中，设计一个风机的吹入口，其作用是将经过剥皮的甘蔗壳与甘蔗仁进行分离，重量稍重的不被风吹走，而重量较轻的甘蔗壳将被风机吹来的气流带入到甘蔗壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。经过分离的甘蔗仁往下落，落入甘蔗仁收集通道，将此通道与甘蔗壳收集通道的底面设计成一个整体，这样的设计可以让被风吹走的甘蔗仁通过自身的重量往下回滚到花仁收集通道。 为保证整机的各部分的安装，需设计一个机架，机架起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面，剥皮机安装在机架的上方。其结构简图 如图2示。 图 212 2 2 工作原理 刮板式甘蔗去剥皮以前也称为刀笼剥皮机，是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将甘蔗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示。它主要由进料机构、剥皮机构和支承机构等部分组成。 图 1蔗果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥皮箱内，与高速旋转的刮板相互碰撞，在刮板的锤击下，甘蔗壳发生破裂，从而进行第一次剥皮。部分甘蔗果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而甘蔗壳却未撞裂，这部分甘蔗落入 到由圆钢棒排列成的栅格上，由于栅格顶部与刮板的旋转外径间的间距不足以容纳一个甘蔗果，因此甘蔗果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些甘蔗果的果壳也被压碎。剥皮后的仁与壳通过栅格间的间隙落下，在下落的同时，受到风机吹来的经调节好的气流作用，果壳因重量轻而被气流送入集壳通道，而甘蔗仁因重量大，继续往下落，从而达到了剥皮分离的目的。 13 3 刮板式甘蔗去剥皮主要部件的结构设计 刮板式甘蔗去剥皮能否正常运转，看的是其主要部件的设计，如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器 就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对甘蔗果进行剥皮。因此，刮板式甘蔗去剥皮的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便和实惠。 3 1 设计前各项参数的确定 3 1 1 刮板的半径及转速初定 刮板的旋转必须确保能将部分甘蔗壳撞碎，当甘蔗果与钢质物体相对速度达到 5 ，可使甘蔗壳破碎而不会破坏到甘蔗仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。 如图 3示，甘蔗下落位置在 之间 ，设计时采用最小碰撞半径22 取半径 R=250 n=论： R=250 n= 3 1 2 刮板所需功率计算 根据公式计算出刮板所需的功率 刮板对甘蔗做功 板改变甘蔗的动能 刮板改变甘蔗的势能 222121 2121 k )(2 1 2221 14 )(21 2221 根据所给产量要求 1500kg/h,即 s,此为甘蔗仁的产量，折合甘蔗果产量为 仁率 ,根据国家标准，湖南所处地理位置可取甘蔗的纯仁率为 69%,折合甘蔗果产量为 s,此即每秒进入剥皮箱内被破碎的甘蔗果的重量。甘蔗接触刮板时初速度设为 1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为 15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为 500mm t=1s m=s 1v =1m/s 2v =15m/s R=(21 2221 =(=上刮板与甘蔗在栅格中挤压所需要的能量， P 也不会超过 500w。为计算电动机的所需工率 要确定从电动机到工作机之间的总效率 。设 1 、 2 分别为滚动轴承和 V 带传动的效率，于是有 2221 =动机所需功率 不会超过 700W，由于给定电动机的功率为 大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合要求。 3 1 3 传动方案拟定 由 于刮板式甘蔗去剥皮的工作轴旋转速度较高，达到 2n =有两种选择，第一种是采用一级 二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，而且成本升高，所以选用一级 3 1 4 电动机的选择 根据所给的功率及同步转速，可选用的电机型号有两种 和 根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于下表 方案号 电机型号 额定功率 步转速r/载转速r/传动比 i 15 1 5 1000 940 2 459 2 5 1500 1400 3 663 由上表可知：方案 1 总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案 2，即电机型号为 查表得此种电动机的中心高 H=90伸轴径为 24的外伸长度为 50 3 1 5 传动装置的运动和参数计算 轴的转速 4001 m 2 轴的输入功率 2222 的转矩 550 222 3 2 首先列出设计的基本条件 电机型号： 定功率： 速： 1n =1400r/动比： i =设每天运转时间 t10h 1.1 2选择 根据1n 查得最适合的带型为 A 型 3确定带轮基准直径 由主动轮基准直径系中选取 51 ，从动轮基准直径为 2 4756 6 验算带的速度 16 00060 140075100060 11 v= 5 因此所选带的速度合适 4确定中心距 a 和带的基准长度 根据 )(2)(初步确定中心距 000 ，计算带的基准长度 0212210 4)()(22 = V 带的基准长度系中选取基准长度 000 计算实际中心距 a 3)2 7 27 0 0(2 0 5验算主动轮上的包角 1 52801801 主动轮包角合适 6计算 V 带的根数 z z)(9 00 由 4001 , 51 ,i =表得 ， ， K ， 03.1代入数值，经计算 Z= z=2 00 20 8计算作用在轴上的压轴力0 p 代入数值计算得 17 带轮材料选用 据基准直径的大小选用不同的带轮类型，小径带轮采用实心式，大径带轮采用轮辐式，主要结构尺寸如下 单位： 寸类型 小带轮 大带轮 80 间距 e 15 5 一槽对称面至端面距离 f 2110 2110 轮缘厚 12 12 带轮宽 B 35 35 槽角 极限偏差 38 1 38 1 孔径06 轮毂长 50 35 1d 48 32 轮辐厚 1b 8 1h 20 2h 16 1D 体结构设计见零件图 18 轴的转速 m 2 轴的输入功率 2222 的转矩 550 222 1 初步确定轴的最小直径 先按经验公式算邮轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。查表选取1050 A ，于是得 3220m i n 2 拟定轴上零件的装配方案 通过对各种方案的比较，现选用图 3示装配方案 图 3 根据轴向 定位的要求确定轴的各段直径和长度 （ 1）为满足 V 带轮的轴向定位， 1右端制一轴肩，故取 2直径23d=22端用轴端挡圈定位，取直径 D=22V 带轮与轴配合的毂孔长试为 35保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故 1长度取为 212 （ 2）初步选择滚动轴承 因轴承只承受径向力，故先用深沟球轴承。参照工作要求并根据 223 ，初步选取深沟球轴承 6205,其基 本参数如下表 19 6204 基本尺寸 安装尺寸 极限转速 D B 脂润滑 油润滑 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 （ 3）安装刮板架段轴直径 045 。刮板架段安装宽度取 4245 ， （ 4） 轴承端盖总厚度 20端盖外端与 V 带轮右端面间的距离 0 ，故取 023 （ 5）取刮板距箱体内壁 0 ，取 034 ， 656 。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 （ 6）轴上零件的周向固定 V 带轮与轴的周向定位采用平键联接，按其直径查手册得平键截面如下 612 55长度 l 取 22 带轮与轴的配合为 6/7 滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 6k 。 （ 7）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角 452 ，各轴肩处圆角半径见零件图 板结构 刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对甘蔗果进 行剥皮。此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上，其结构如图 3示 图 320 因为采用的是打击和挤压两种方式配合进行剥皮，所以对刮板的强度有一定要求，采用材料是 45 号钢，而且刮板的表面必须进行处理，表面渗碳 处理硬度板选用四块 8钢板，长 宽 =50029板外缘距旋转中心距离 250定刮板的筒架结构，其内径为 26径 120板固定支架长度为140面尺寸 400块刮板由两根固定支架固定，两者间采用 栓联 接。 栅笼 半栅笼在机器中的作用是让已经被剥皮的甘蔗与未被剥皮的甘蔗进行分离，其分离的原理就是“小个通过，大个不过”。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个甘蔗仁大小的物体通过，被剥皮的甘蔗由于甘蔗壳的破裂，被变成破碎的甘蔗壳和整粒的甘蔗仁，甘蔗仁的大小刚好可以穿过栅格，而甘蔗果因为太大，无法通过栅格，将被阻挡在剥皮箱内，继续进行剥皮直到其外壳破碎为止。其结构如图 3示。 图 3条是利用两块墙板对两端进行固定的，墙板材料为 条材料为 20 号钢。栅条采用 10 圆截面长条，长度为 538其特殊的作用，还需对其进行表面处理，要求渗碳 处理硬度 条的两头装砌在墙板的圆形槽内，组成半圆栅笼，栅条间距为 10样可使剥出的甘蔗仁能通过栅格，而未剥皮的刚不能通过。 装砌完成后要太上锁紧条，防止栅条松动。半栅笼内径为 。 体 箱体的作用是提供给刮板一个封闭的剥皮环境，并对相关结构起到支承和定位作用。 21 为了便于轴系部件的安装和拆卸，将箱体做成剖分式，箱由箱座 和箱盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。箱体的材料选用 造成型。具体结构设计见零件图。 皮分离装置 剥皮分离装置分为两个部分，一个是气流通道，它的一端接风机，另一端安装在箱体的下方，还有就是壳与仁的收集板，它同样也安装在箱体下方。甘蔗经过箱体内的剥皮过程后，将由此装置对其进行剥皮分离，分离的基本原理是 利用甘蔗壳与甘蔗仁的重量及受力面积的不同，用气流对其进行分离。重量稍重的不被气流吹走，直接下落到甘蔗仁收集通道，而重量较轻的甘蔗壳将被风机吹 来的气流带入到甘蔗壳收集通道。具体结构见装配图。 整个机架采用 3*6 角钢焊接而成，起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面。剥皮机安装在机架上面，联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图。 刮板式甘蔗去壳的附件包括装料斗，轴承盖，风量调节装置。 22 4 总结 本文是围绕农用机械产品 甘蔗剥皮的设计，实现了甘蔗剥皮的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，因为甘蔗剥皮的整个过程都 是由这两部分完成的，剥出来的甘蔗能不能符合要求，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种甘蔗剥皮原理及装备，并对甘蔗剥皮机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。 本次 设计 是 对 我 的四年的大学生活做出 的 总结 ,同时为将来工作进行 了 一次适应性训练，从中锻炼自己 解 分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。 从这次设计也可以看出一些问题 : 应该保持认真的态度 ,坚持冷静独立的解决问题 认真学好基本知识 ,扎实自己的基本知识 ,使面对问题时不会遇到很 多挫折 ,从而打击自己的信心 ,结果使自己很浮躁 ,越来越不想搞这设计 ,故应该好好学习基本知识 ,一步一步的来 ,不要急功近利 ! 乐观的面对生活 ,坚持自己的想法和意识 总的说来 ,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西 ,取得一定的成绩 ,但同时也存在一定的不足和缺陷 ,我想这都是这次设计的价值所在 ,以后的日子以后自己应该更加努力认真 ,以冷静沉着的心态去办好每一件事情 ! 23 参考文献 1 周瑞宝 甘蔗加工技术 M 北京：化学工业出版社 2 段淑芬，胡文广，李秀平，等世 界甘蔗生产现状分析 J甘蔗学报， 1999， (增刊 ) 3 孟宪珍甘蔗剥皮机的设计和试验 J国外农机。 1980 4 尚书旗，刘曙光，王方燕甘蔗生产机械的应用现状与进展分析 J甘蔗学报， 2003， (增刊 ) 5 张效鹏，张嘉玉甘蔗剥皮机的不同部件对甘蔗剥皮性能的影响 J莱阳农学院学报， 1990， 7(1) 6 王延耀，张岩，尚书旗，等气爆式甘蔗剥皮性能的试验研究 J农业工程学报， 1998， 14(1) 7 王智才我国农机市场需求及发展前景 J农机质量与监督， 2002， (5) 8 石一兵 食品机械与设备 M 北京：中国商业出版社 9 肖旭霖 食品机械与设备 M 北京：科学出版社， 2006 10 中国标准出版社第一编辑室 中国食品工业标准汇编 M 北京：中国标准出版社， 2004 11 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 12 濮良贵，纪名刚 机械设计 M 北京：高等教育出版社， 2001 13 成大先 机械设计手册 机械传动 M 北京 ：化学工业出版社 24 致谢 本文是在周善炳老师的精心指导和关怀下完成的，周老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、高度的责任心对我产生了深深的震撼。在周老师的培养和教育不仅使我顺利完成了论文，而且将继续激励我在今后的人生旅途上不断进取。 最后，谨向所有给我关心、理解、支持和帮助的人们表示最诚挚的谢意！