2664 风选式核桃壳仁分离机设计

2664 风选式核桃壳仁分离机设计,风选,核桃壳,分离,设计 12 届毕业设计风选式核桃壳仁分离机设计说明书学生姓名 刘凯 学 号 8011208116 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12-1 指导教师 张宏 日 期 2012.6 塔里木大学教务处制目 录1 绪论 .11.1 选题的意义和目的 .11.2 国内外研究现状 .12 破壳后的核桃物料特性研究 .42.1 破壳后核桃物料形态参数的分析与测定 .42.2 破壳后核桃物料各种成份含量的测定 .62.3 破壳后的核桃物料空气动力学特性的研究 .63 核桃壳仁分离机的整体结构和工作原理 .84 风选式核桃壳仁分离机的设计 .94.1 喂料斗的设计 .94.2 机架的设计 .94.3 电动机的选择 .105 带及带轮的设计 .115.1 传动带的设计 .116 V 带带轮的设计 .146.1 带轮的材料选择 .146.2 结构设计 .146.3 从动带轮的设计 .157 传动轴的设计 .157.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 .167.2 按弯扭合成条件校核轴的强度 .167.3 校核轴的强度 .208 运用连杆曲线图谱设计四杆机构 .219 风机的选择 .2210 主要成果及结论 .2211 存在的问题和进一步研究建议 .23致 谢 .24参考文献 .25前 言随着核桃种植面积和产量的不断增加，核桃深加工日益被重视，同时市场对核桃深加工产品的需求量也越来越大。将核桃仁进行深加工不仅可以提高经济效益，还能够带动核桃产业的发展。对破壳后的核桃壳仁进行分离是核桃进行深加工前的一个重要处理工序，必须得到解决。通过对本地主产的核桃进行试验，本文对破壳后核桃物料中各种成分的含量、以及空气动力学特性进行了测定和分析，找出了影响破壳后核桃物料分离的主要因素，决定对破壳后的核桃物料从横向上通过风力进行分离。通过对振动装置主要的振动特性参数和破壳后的核桃物料在振动装置上的受力进行分析和研究，设计出合适的振动装置。设计出一种风选式核桃壳仁分离机，该分离机输送装置将喂料箱中的核桃物料均匀连续地送到振动装置上，振动装置由曲柄连杆电机驱动。在振动筛作用下，核桃仁和半截核桃在振动装置上产生跳动和滑动在重力以及风机提供的气流场的共同作用下，进入接料箱中。1风选式核桃壳仁分离机设计1.绪论1.1 选题的意义和目的目前中国是世界上核桃栽培面积最大的国家，全国 24 个省(区) 都有栽培和分布，面积和产量均己居世界首位。是我国主产核桃的基地之一，种植历史悠久，品种资源丰富，主要分布在天山以南气候与土壤等自然条件很适宜种植的阿克苏、巴州与喀什等地区，种植面积已经达到 300 万亩。随着农业产业结构和核桃种植方式的调整，核桃已经成为农村经济发展的特色经济作物之一，也是近年来南疆林果业中发展速度最快的树种，且产量逐年递增。但是我们不能仅仅依靠卖原料来增加收入，而要走农产品深加工路线。主要的路线有一是取仁加工成饮料或乳制品;二是制作成核桃油或开发核桃壳以提高核桃的附加值。因此如何对核桃进行深加工，如何提高其经济效益，使农民更快致富等问题就凸显出来。目前国内市场上出售的核桃仁大部分是靠手工砸取，劳动生产率非常低下，同时还造成了核桃仁的卫生状况难以达标以及核桃壳的浪费。机械化核桃破壳取仁，不仅可使核桃原料升值，还可回收核桃壳，避免了零售带壳核桃造成的核桃壳浪费。核桃壳可以制成活性碳、过滤器中的滤料和堵漏材料等，因此加工核桃壳可使核桃再升值。可是国内核桃加工技术装备的研制现仍处于起步阶段，核桃初加工方面的成型机器还几乎是空白。因此，加快核桃初加工设备的研制迫在眉睫。对破壳后的核桃壳仁进行分离是核桃进行深加工前的一个重要处理工序。然而目前国内尚无成熟的核桃壳仁分离机应用于实际生产，企业主要还是通过手工捡取的方法来解决核桃壳仁分离问题。此方法不仅费时费力、效率低、劳动强度大，而且还极易造成核桃仁的污染，阻碍了核桃仁产品档次的提高，降低了核桃的综合利用能力，制约了核桃产业的发展。这就迫切需要研制出一种结构简单，工作可靠，分离效果理想的核桃壳仁分离机。为了达到较好的核桃壳、仁分离效果，本课题依据许多农产品加工的筛分效果，选取风选法对此进行试验研究。1.2 国内外研究现状为了对坚果果实进行深加工，提高果实的经济价值和附属产品的竞争力，坚果经破壳后都要进行壳仁分离。在发达国家，农业机械化程度很高，农产品都走深加工模式，因此发达国家对坚果壳仁分离及壳仁的后续加工非常重视，但是专门为核桃壳仁分离而设计的机械并不多见。由于核桃和大多数坚果一样，外边为类似球体，且外壳比较坚硬，因此现对国内坚果主要方法有带式壳仁分离发，物理特性法。伴随着核桃种植面积和核桃产量的快速增加，核桃深加工在我国也已受到广泛关注。目前我国已经研制开发出了一些桃初加工机械，但是其机械化的发展相对还是比较缓慢，能进行大批量生产的成熟机型不多，远远不能满足实际生产的需求。对现有的由周杰申请的专利号为 87105056 的松子壳仁分离方法及其装置，采用静电吸附原理，利用循环运动的静电分离板与电源接通或断开，产或消失静电场，达到松子壳、仁分离的目的。为使用该方法而制成的分离装置一旋转微振动筛和壳仁分离机，不仅能有效地将壳仁进行分离，减轻劳动强度，而且能够充分保证松子仁的表面质量，同时还应用于分离棒子的壳仁。史建新、宋玲申请的专利号为200910113589.5 的坚果壳仁分离装置，主要有二次破壳装置、壳仁分选装置和机架等组成。工作时，破壳后的核桃经过破壳滚筒进行二次破壳，然后进入分选装置，利用壳与仁单体质量的区别由风机给风使壳与仁分离。李忠新，杨军等申请的专利号为 200810072908.8 的核桃壳仁分离机，主要包括电机、链轮、丝杠调距器、出料斗等。减速电机通过双排链轮2分配到两处，一处用来驱动分离环转动;另一处用来驱动中心轴转动。经过破壳的核桃进入壳仁分离环体后，环体的转动下，壳仁体不断被抛送到一定高度后自由下落，下落时被绕中心轴转动的螺旋钉齿不断敲击、碰撞，将结合的壳仁分离开来，并将大壳输送到大壳出料斗内。通过丝杠调距器可调节合适的分离环间隙，使核桃仁在该间隙下以最佳的效果全部漏下，后收集到集料斗内，完成壳仁分离的过程。1.3 存在问题目前许多科研人员对核桃初加工机械的机理及设备做了大量的研究和分析，也取得了很多的成果，但是在核桃壳仁分离装置方面的研究还比较少。要想达到核桃壳仁分离的预期效果只能借鉴其它物料的筛分规律，针对核桃壳仁做相应的基础性研究，找出最佳方案，因此主要存在以下几个方面的问题:(1)我国核桃生产量大、品种多，不同品种的核桃形状、壳的厚度、内隔和内褶的面积大小差别比较大，例如的核桃品种扎 343、温 185、新新 2 等大都是长圆形，外表呈椭球状，内隔和内褶都比较少;而云南的山核桃是扁圆形的，外壳坚硬，内隔比较多。内隔和内褶多的核桃品种，其夹层较多，核桃仁卡在壳中不易取出，为后续的核桃壳仁分离带来一定的困难。(2)尚未对破壳后的核桃物料进行深入的研究己研制的核桃破壳机大都采用定间隙多点挤压或击打方式使核桃果壳在机械外力作用下裂或破坏，为了追求较高的高路仁率，其破壳率就要降低。同时核桃进入挤压空间的姿态不易控制，核桃沿缝合线处的粘合力较小，因此采用挤压或击打方式破壳，尤其是挤压方式，所产生的半截核桃(核桃沿缝合线破开，夹层未破，仁仍然卡在壳中)和破开不完全核桃(核桃外壳只裂一小口，几乎未被破开)较多，如图 1-2，图 1-3 所示。因此破壳后的核桃物料由四种物料组成:半截核桃、破开不完全核桃、核桃壳与核桃仁，如图 1-4 所示。为了后续核桃仁的加工以及半截核桃与破开不完全核桃的二次破壳，在将核桃壳分离出的同时，也必须将半截核桃、破开不完全核桃与核桃仁彼此分离开。但是现有的核桃风选装置只是将破碎的核桃壳分选出，对后续核桃仁、半截核桃和破开不完全核桃的分离并没有做分析研究。3图 1-2 半截核桃采用挤压或击打方式破壳，尤其是挤压方式，所产生的半截核桃(核桃沿缝合线破开，夹层未破，仁仍然卡在壳中)和破开不完全核桃(核桃外壳只裂一小口，几乎未被破开)较多.图 1-3 破开不完全的核桃4图 1-4 核桃物料(3)目前国内外尚未对破壳后核桃物料的形状、物理机械性能以及在分离过程中核桃仁的损失做分析研究在壳仁的分离过程中，核桃仁因受到外力的作用，就会产生破碎或表皮磨损的现象。磨损掉的核桃仁是没有办法被回收的，从而造成核桃仁的浪费。而目前国内外研究人员核挑壳仁分离机的设计及试验研究主要还是研究核桃的初加工机械，而对在加工过程中核桃仁的损失还没有做研究。虽然筛分法在其它谷物或物料中的应用较为普遍，但是用此方法进行核桃壳仁分离时，在如何选取适合的振动筛参数，尽量减少核桃仁的损失方面还是存在一定的难度。2.破壳后的核桃物料特性研究核桃物料的形态参数、物理机械特性参数以及空气动力特性参数是筛分式核桃物料分离机最原始的设计依据。通过对这些外形参数的研究与测定，寻找出每种物料的外形特征，为后续的核桃壳仁分离机的设计和优化提供实践基础。本研究中测定的核桃品种为在种植面积最大的三种核桃，分别为温 185、扎 343 与新新 2。5图 2-1 薄皮核桃品种 新新 2 号由林业厅等自新和县实生树中选育而成，1990 年定名。主要在阿克苏、喀什等地发展栽培。品种特点：树势中等，树姿开张。发枝力中等，果枝率 100%，果枝平均坐果 2.01 个。雄先型。坚果长圆形，单果平均重 11.63 克。壳面光滑，浅黄褐色，壳厚 1.2 毫米，缝合线窄平。易取整仁，出仁率 63.2%，仁色浅，味香。适应性、抗逆性强，适宜密植栽培。阿扎 343 号 由维吾尔自治区林业科学院在实生群体中选育而成。属早实类。品种特点：树势旺盛，树冠圆头形。雄先型，中熟品种。结果枝属中短枝形，侧花芽率 93%。坚果椭圆或卵型，壳面淡褐色，光滑美观。单果重 15.9 克，壳厚 1.2 毫米，出仁率为61.8%，仁中褐色。在肥水条件较差时，常不饱满。温 185 由维吾尔自治区林业科学院在阿克苏温宿县薄壳核桃实生群体中选出。属早实类。品种特点：树势强，树姿较开张。雌先型，早熟品种。发枝力极强，为 1：4.5，果枝率 100%。坚果圆形或长圆形，单果重 15.8 克，缝合线平或微凸，出仁率为 65.9%。仁色浅。 丰产性、抗逆性强。2.1 破壳后核桃物料形态参数的分析与测定核桃物料的大小和形状通常由长、宽、厚三个方向上的尺寸来表示，其定义以核桃外形特征的三个重要参数作为参考，即长度 Z 为核桃物料沿长轴方向的最大尺寸;宽度 b为核桃物料沿短轴方向上的最大尺寸;厚度 h 为核桃物料沿缝合线短轴方向的最大尺寸。测试时，从经过破壳后的核桃物料中随机取样 5 次，每次取核桃仁半截核桃与破开不完全核桃各 50 个，得平均值;其核桃壳在后续的分离中主要是靠风选使其分离出，在此不做研究。表 2-1 温 185 核桃物料外形尺寸测试数据统计表物料类型核桃仁l/mm b/mm h/mm半截核桃l/mm b/mm h/mm破开不完全核桃l/mm b/mm h/mm6表 2-2 扎 343 核桃物料外形尺寸测试数据统计表物料类型核桃仁l/mm b/mm h/mm半截核桃l/mm b/mm h/mm破开不完全核桃l/mm b/mm h/mm1 31.52 21.28 10.21 46.32 37.82 17.78 46.34 38.42 36.382 30.68 22.25 11.02 45.73 38.28 18.10 45.84 37.68 35.603 28.98 21.37 10.26 45.26 37.91 18.32 46.71 37.76 35.734 30.32 19.96 9.68 45.92 38.53 17.66 45.28 38.66 36.185 30.85 22.39 10.08 46.47 37.90 17.94 45.93 38.14 35.25均值 30.41 21.45 10.25 45.94 37.06 17.79 46.99 37.12 36.03表 2-3 扎 343 核桃物料外形尺寸测试数据统计表物料类型核桃仁l/mm b/mm h/mm半截核桃l/mm b/mm h/mm破开不完全核桃l/mm b/mm h/mm1 29.56 20.43 9.69 44.25 35.96 17.34 44.50 36.20 33.532 30.14 21.63 10.15 43.94 35.31 16.58 43.91 35.75 33.123 27.86 19.38 10.62 44.50 36.29 16.92 43.45 36.42 32.844 26.59 17.86 8.89 43.31 36.65 17.03 44.22 36.14 32.235 27.42 18.65 11.21 43.46 35.72 16.46 44.26 35.40 32.78均值 28.31 19.59 10.11 43.89 35.99 16.87 44.07 35.98 32.90通过对三个不同品种的核桃物料外形尺寸进行测试的结果可知:(l)半截核桃是在破壳的过程中沿核桃缝合线破开，其长度和宽度方向与完整核桃相比基本没有变化，而在厚度方向减少为原来的一半;(2)破开不完全核桃只是核桃壳表皮破一开口，其主要的三个尺寸较破之前基本没有变化;(3)核桃仁各个尺寸都大幅减小，尤其是厚度方向，其变化范围为:10.11 一 11.08111111;比半截核桃的厚度减少了 38.3%一 40.1%，比破开不完全核桃的厚度减少了 38.3%一 40.1%，比破开不完全核桃的厚度减少了 69.2%一 69.3%。 2.2 破壳后核桃物料各种成份含量的测定在分离系统的设计过程中核桃物料各个成份含量对分离效果有着重要影响，是评价分离机的一个重要指标。测试时，从经过破壳后的核桃物料中随机取样 5 次，每次取样1.okg，然后将四类物料分开，称出其质量，求出所占的百分比，最后取平均值。主要设备为精度为 0.19 的电子称与电子计算器。其测试结果如表 2-4。表 2-4 核桃物料各种成分含量所占百分比1 32.46 23.48 11.39 46.24 36.65 17.35 46.68 37.20 35.312 33.89 22.26 10.86 46.82 37.31 18.22 47.54 37.11 36.243 30.97 23.63 11.59 46.55 37.06 17.67 46.98 36.85 35.824 31.56 19.58 11.32 47.28 36.62 17.43 47.32 37.46 36.155 30.13 20.74 10.22 47.32 37.64 18.30 46.42 36.97 36.64均值 31.80 21.94 11.08 46.84 37.06 17.79 46.99 37.12 36.037测试次数 核桃仁/% 半截核桃/% 破开不完全核桃 /%核桃壳1 39.85 18.50 5.11 36.542 35.49 23.84 5.78 34.903 34.60 23.21 4.89 37.314 42.92 13.42 5.49 38.175 38.28 18.01 4.70 39.00平均 38.23 19.40 5.19 37.182.3 破壳后的核桃物料空气动力学特性的研究2.3.1 破壳后的核桃物料在气流中的运动状态分析由于核桃物料的空气动力学特性不同，当气流作用于核桃物料的混合物料时，核桃物料会因所受合力的差异而产生不同的运动轨迹。考虑到核桃物料在分离腔内的气流场中是以自由单个的形式运动的，且其形状尺寸和所受力的不同，可用悬浮速度代替漂浮系数，即悬浮速度的确定己考虑核桃物料的外形尺寸。所以，在对核桃物料进行动力学与运动学分析时，可以将单个核桃物料视为质点 m。图 2-2 质点速度分析图8图 2-3 质点受力示意图根据核桃物料的特性将其划在牛顿区段来计算。当物料的形状相近，雷诺数处于牛顿区段时，球形系数为常数。通过查农业物料学第 90 页表 4-1、表 4-2 和式(4-18) 可得核桃仁的球形系数气=3.02，半截核桃的球形系数凡=1.78，破开不完全核桃的球形系数k=1.21，核桃壳的球形系数 k=3.02。又因为核桃仁单粒质量 m=3.765.24g, =20.5822.64半截核桃单粒质量 =6.418.13g， =17.6319.57 ，; 破开不完全核桃单粒质量 ，=12.3215.85g ， =12.8214.76 ，;核桃壳单粒质量=2.324.25g， =10.3512.42 。在牛顿区段间，取阻力系数 C=0.44，空气密度 =l.2 ，所以可计算出核桃物料的悬浮速度，其结果如表 2-5 所示。2-5 核桃物料的悬浮速度表核桃品种 悬浮速度/m/s核桃仁 半截核桃 破开不完全核桃 核桃壳温 185 3.34 4.50 5.39 5.24扎 343 3.52 4.61 5.62 5.68新新 2 3.65 4.86 5.93 5.33可见，核桃仁的悬浮速度变化范围为:3.34m/s3.65m/s，半截核桃的悬浮速度变化范围为:4.50m/s4.86m/s，破开不完全核桃的悬浮速度变化范围为:5.39m/s 一 5.93m/S，核桃壳的悬浮速度变化范围为:5.24m/s5.68m/s。通过实际测量，得出破壳后核桃物料的外形尺寸存在很大差异，尤其是厚度方向;并且测定计算出核桃物料中各种成分的含量与悬浮速度大小，分析了核桃物料在气流中的运动状态，为设计风选式核桃壳仁分离机提供了最原始的依据。同时通过前期的试验可知，核桃物料在进入震动装置中都是以最大面与震动装置进行接触;在气流场与震动板的作用下，核桃物料跳离震动面，此时核桃物料的最大面都是与震动装置的平面垂直。因此核桃物料进入气流场中其迎风面积 F 最大，在气流场确定的情况下，此时核桃物料所受气流的作用力 P 最大。当速度达到悬浮速度时，核桃物料所受气流的作用力 P 就与重力大小相等。93.核桃壳仁分离机的整体结构和工作原理所设计的筛分式核桃壳仁分离机主要由机架、喂料斗、抖动装置、风机、接料箱和连接部分组成，其结构如图 3-1 所示。图 3-1 风选式核桃壳仁分离机原理图1 喂料斗 2 机架 3 震动板 4 曲柄连杆机构 6 风机 8 接料箱风选式核桃壳仁分离机的工作原理:当机器工作时，喂料箱内的核桃壳仁经喂料口入震动板。曲柄连杆机构由电动机驱动，使震动板上下震动，核桃物料在震动板的震动下被10抛出，在风机所提供的气流作用下，由于核桃壳仁在气流中的悬浮速度不同，核桃壳仁被分离开。4.风选式核桃壳仁分离机的设计4.1 喂料斗的设计图 4-1 喂料斗图 4-2 喂料斗11喂料斗是风选式核桃壳仁分离机的重要组成部分如图 4-1 所示，能使破壳后的核桃物料从喂料箱中均匀连续地落在振动筛上，能有效防止核桃物料滑出，且可以防止核桃物料在出料口处搭桥卡壳。4.2 机架的设计 图 4-2 机架4.2.1 机架材料机架材料根据其结构、工艺、成本、生产批量、生产周期等，材料选为 HT200,外形简单，单位压力较大，内摩擦大，有良好的抗振性。4.2.2 机架时效处理制造机架时，铸件、焊接、热处理加工都会产生高温，因各个冷却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因内应力的逐渐重新分布而变形使机架丧失原有的精度。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等，则使用应用最广的人工时效。4.3 电动机的选择根据资料得主轴的转速在 800-1000 转/分，按机械设计实用手册推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比 24，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配。由机械设计课程设计手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表 4-1：表 4-1 电动机的型号和技术参数及传动比方案 电动机型号额定功率同步转速r/min满载转速效率（%）电动机重量（KG）功率因数12P/kW r/min1 Y100L-2 3 3000 2870 78 33 0.852 Y112M-2 4 3000 2890 82 45 0.863 Y100L-4 2.2 1500 1430 81 34 0.82综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，选定电动机型号为Y100L1-4。所选电动机的额定功率 P2.2kw，满载转速 n=1430rmin，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表 4-2：表 4-2 Y100L1-4 主要参数如下表型 号 额定功率 KW转速r/min电流/A 效率（%）功率因数额定电流额定转矩最大转矩Y100L1-42.2 1430 5 81 0.82 7 2.2 2.3表 4-3 电动机尺寸列表 单位 m中心高H外形尺寸 HDACL)2(底脚安装尺寸 BA地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸ED装键部位尺寸 GF100 45.830140612 6028245.带及带轮的设计根据设计的具体传动要求，可选取电动机和主轴之间用 V 带和带轮的传动方式传动，因为在震动板的工作过程中，传动件 V 带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使震动板工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中 V 带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响破壳机的传动，因为震动板不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，V 带及带轮的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以，在电动机与震动板之间选用 V 带与带轮的传动配合是很合理的。选择 V 带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定 V 带的型号、长度和根数，再来确带轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等） ，传动中心距（安装尺寸） ，带轮作用在轴的压力（为设计轴承作好准备） 。5.1 传动带的设计5.1.1 确定计算功率 （5-PKAca*=1）其中： 工作情况系数AK电动机的功率;P查机械设计一书中的表 8-7 可知： =1AK2.1=ca5.1.2 选择 V 带的型号13根据计算得知的功率 和电动机上带轮（小带轮）的转速 （与电动机一样的速度） ，caP1n查机械设计一书图 8-10，可以选择 V 带的型号为 Z 型。5.1.3 确定带轮的基准直径（1）初选主动带轮的基准直径 ：根据机械设计一书，可选择 V 带的型号参考表 8-61d和表 8-8，选取小带轮直径 =56mm。（2）计算 V 带的速度 V：（5-smndv 1.506431.061=2）V 带在 的范围内，速度 V 符合要求。5sm30取传动比为 3 转速合适。(3）计算从动轮的直径 2didd168*2=根据表 8-8 取 =160mm 2实际传动比 i=2.855.1.4 确定传动中心距 a 和带长 L取 )(*)(*7.02121 dd+即： 605605得： ma43.取： 0=带长 012104)()(2aDaLd 即： 56654.3d得： m19按机械设计一书中查表 8-2，选择想近的基本长度 可查得： 。dLmd1250实际的中心距可按下列公式求得：5.42139504200 =+=+dLa144930.75.615maxin=+dL中心距范围 436.75493mm。5.1.5 验算主动轮上的包角(5-3)012017.53*-8ad即： 166.4 4.60001456-8=求得 ： 满足 V 带传动的包角要求。12.a5.1.6 确定 V 带的根数 V 带的根数由下列公式确定：（5-kpkpZlac)(00+=4） 其中 ： 单根普通 V 带的许用功率值 0p)(0w考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数kV 带的基准长度系数，取 。l 1.lk计入传动比的影响时，单根普通 V 带所能传递的功率的增量;0p由 和 查表 8-4a 得min/143rnd561kwp9.0由 和 i=2.85 查表 8-4b 3=查表取值： 9.0k1.lk(5-5)24.0)(0+=Lr kp所以： 7.2rcapZ=即： 取 根。.35.1.7 确定带的初拉力 单根 V 带适当的初拉力 由下列公式求得0F（5-20k-5.2qvzpca+=）（156）其中： 传动带单位长度的质量， ;qmkg即： NF9.170.1.5396.02)2(520 +=5.1.8 求 V 带传动作用在轴上的压力为了设计安装带轮轴和轴承，比需确定 V 带作用在轴上的压力 ，它等于 V 带两边Q的初拉力之和，忽略 V 带两边的拉力差，则 值可以近似由下式算出：Q即: NFZP 34.62sin*2)(0min=6 V 带带轮的设计6.1 带轮的材料选择因为带轮的转速 ，即 ，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，sv1.5smv5硬度为 。10HT6.2 结构设计带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带论轮槽的尺寸，设计如下：主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸 ，而与主动带轮md561配合的电动机轴的直径是 ，因此根据经验公式 ，所以主动md28 d） （ 3.2带轮采用实心式。带轮参数的选择： 通过查机械设计一书，可以确定主动带轮的结构参数，结构参数如下表，其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。表 6-1带轮的结构参数 单位（mm）槽型 dbminahinfe minfZ 8.5 2 7 120.3 7 13 34主动带轮的厚度可以由计算公式： 求得dL)25.1(=即 ： mL42主动带轮的结构如图 6-1：16图 6-1 小带轮6.3 从动带轮的设计从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定，即 ， ，所以从动带轮采用腹板式。md1602d302从动带轮的参数选择：通过查机械设计一书，可查得带轮的结构参数间表，其他一些相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。表 6-2带轮的结构参数 单位（mm）槽型 dbminahinfe minfZ 8.5 2 7 120.3 7 13 34从动带轮的厚度可以由计算公式： ，当 B1.5d 时，L=B 求得dB)25.1(=即 : mBL42从动带轮的结构如图 6-2：17图 6-2 大带轮7 传动轴的设计传动轴是连接曲柄连杆机构的主要部件，它在震动机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑带轮的回转零件。而且震动次数频繁，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。根据曲柄连杆机构的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，核桃破壳机的主轴选用直轴形式传递，而且选用直轴中的阶梯轴。此轴的设计如下：根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式：（7-30npAd1）其中： 轴常用的几种材料的 的 值0AT0主轴上的功率 pkw主轴上的转速 ;nminr轴上的材料由机械设计基础一书中表 181 可以查到，应选取调质处理的 45 号钢， ，书中表 182 取 ，于是得 ： MPB650=0=Ad184.13min轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，必在轴上开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加 7%以上，这样增加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： md26.19%)7(18)7(*+=主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为 30 。在机械设计一书。查表可以得知带轮的厚度 ，mB42=则取输出轴的次段轴径为 ，其长度为 。d3057.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足带轮的轴向定位要求，轴段右端需要制出一个轴肩，故取段的轴直径 ，连接轴的径向定位由普通平键来完成。选用键的型号为普通平键md40=为 。键的型号可以通过查机械设计实用手册一书取得。lhb6轴的基本结构如图 7-118图 7-1 轴7.2 按弯扭合成条件校核轴的强度7.2.1 作轴的简图图 7-2 轴简图7.2.3 求输出轴上的所受作用力的大小根据公式： 求得 npT950=其中： 电动机的额定功率 pkw主轴的转速 ;nmir即： MNT=93.41502.97.2.4 滚筒上的合力根据公式： （7-dTFt2=2）其中 ： 输出轴的轴心到钉齿定的距离;d即 ： NFt 81.7905.34根据受力分析即 ： r.由于主轴轴向不受力。 则取 0aF圆周力 径向力 轴向力 的方向如图所示tFr19图 7-3 受力分析7.2.5 轴上水平面内所受支反力如图根据公式：（7-321*LFtH+=3）求得其中： 是输出轴上段的中心线到段距左端三分之一处的距离 2L是输出轴上 段距左端三分之一处到右端段中心线之间的距离;3即 ： NFH5.41根据公式： 求得 12-Ht=即 ： H3.87.2.6 轴在垂直面内所受的支反力根据公式： （7-4 ）321 )(*LFrv+=即 ： NFv16.32根据公式 ： （7-12vrvRF5）即 ： v43.182=7.2.7 作弯矩图 在水平面内，轴上 、 、 三点的弯矩为 ：BCD20根据公式 ： 0=DHBM求得21*LFHD=即： NC.4作水平面内弯矩图如图 1（b）所示在垂直面内，轴上 、 、 三点的弯矩为 ： ABC根据公式 ： 0=VM求得31*LFvC即 ： Nv8.51根据公式 ： （7-6 ）231212 *-)( LFNVVCv+=求得即 ： mMCv=863.2作垂直面内弯矩图如图 7-4 所示合成的弯矩为 ：0CBMNVH=+=36.28121MCvC4221图 7-4 弯矩图作轴的合成弯矩图如图 7-5 所示。图 7-5 弯矩图7.2.8 作弯矩图根据公式 ： （7-npTCB*950=7)求得即 ： mNTCB 12.43650.29其中 ： 电动机的额定功率 pkw主轴转速 ;ninr0=DT作轴的扭矩图 7-6 所示图 7-6 扭矩图7.2.9 作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图）B 点： mNTMBCa=12.0593*C 点左侧 ： Cc +3.754)-(D 点右侧 ： ca.2227.3 校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面 c 的强度） 。由经验公式及上面计算出的数值可得出。公式 ： （7-aca MPWTM)*(22+=6）式中 ： 轴的抗弯抛面模量，W3m轴的许用应力， ;aP按轴实际所受弯曲应力的循环特性，在 、 、 中选取其相应的数值，b1+b0b1从机械设计基础可以查出。 acaMPWM65.401.3297=按机械设计书中查得，对于 的碳钢，承受对称循环变应力时的许0Ba用应力 .aaP65.458.运用连杆曲线图谱设计四杆机构平面连杆曲线是高阶曲线，所以设计四杆机构使其连杆上某点实现给定的任意轨迹是十分复杂的。为了便于设计，工程上常常利用事先编就的连杆曲线图谱。从图谱中找出所需的曲线，便可直接查出该四杆机构的各尺寸参数。这种方法称为图谱法。图所示为描绘连杆曲线的模型。转动曲柄 1，即可将连杆平面上各点的连杆曲线记录下来，得到一组连杆曲线。依次改变 2、3、4 相对杆 1 的长度，就可得出许多组连杆曲线。将它们顺序整理编排成册，即成连杆曲线图谱。例如下图就是已出版的四连杆机构分析图谱中的一张。图中取原动曲柄 1 的长度等于 1，其他各杆的长度以相对于原动曲柄长度的比值来表示。图中每一连杆曲线由 72 根长度不等的短线构成，每一短线表示原动曲柄转过5时连杆上该点的位移。若已知曲柄转速，即可由短线的长度求出该点在相应位置的平均速度。机构，可按以下步骤进行：首先，从图谱中查出形状与要求实现的轨迹相似的连杆曲运用图谱设计实现已知轨迹的四杆线；其次，按照图上的文字说明得出所求四杆机构各杆长度的比值；再次，用缩放仪求出图谱中的连杆曲线和所要求的轨迹之间相差的倍数，并由此确定所求四杆机构各杆的真实尺寸；最后，根据连杆曲线上的小圆圈与铰链 B、C的相对位置，可可确定描绘轨迹之点在连杆上的位置。23图 8-1 运动轨迹图 8-2 曲线图谱由曲线图谱与曲柄连杆条件分析得 L1=200,L2=500,L3=600,L4=400;9.风机的选择选择风机正确是保证通风系统正常、经济运行的一个重要条件。所谓正确选择，主要是指根据被输送气体的性质和用途不同用途的风机选择；选择的风机要满足系统所需要的风量，同时风压要能克服系统的阻力，而且在效率最高或经济使用范围内工作。具体选择方法和步骤如下：1.根据被输送气体的性质，选用不同用途的风机。例如，输送清洁空气，或含尘气体流经时已经过净化，含尘浓度不超过150mgm3时，可选择一般通风换气用的；输送腐蚀性气体，要选用防腐风机；输送易燃、易爆气体或含尘气体时，要选用防爆或排尘风机。但在选择具体的风机型号和规格时，还必须根据某种类型产品样本上的性能表或特性曲线图才能确定。2.考虑到管道系统可能漏风，有些阻力计算不大准确，为了运行可靠，选用的风量和风压应大于通风除尘系统的计算风量和风压，即风量：LKLL风压：H=KHH式中 L、H选择用的风量、风压；L、H通风除尘系统的计算风量、风压；KL风量附加系数，除尘系统 KL=1111524KH风压附加系数，除尘系统 KH=11512;3.根据选用的风量风压，在风机产品样本上选定风机的类型，确定风机的机号、转速和电动机功率。为了便于接管和安装，还要选择合适的风机出口位置和传动方式。所选择风机的工作点应在经济范围内，最好处于最高效率点的右侧。4.风机样本上给出的是风机在标准状态(大气压力为1013105 Pa、温度为20、相对湿度为50)下的性能参数，如实际运行状态不是标准状态，风机实际的性能就会变化(风量除外)。因此，选择风机时应把实际运行状态下的参数换算为标准状态下的参数，换算的关系如下：式中 Hb、Nb、b、pb、tb风机在标准状态(或规定状态)下的风压、功率、空气密度、气体压力和温度，即风机样本上所列的数据；H、N、p、t风机在使用工况下的风压、功率、空气密度、气体压力和温度。在风机样本上，有的锅炉引风机的性能参数是按气体温度为200或240得出的，在换算时应将式(3)、(4)中的 tb 用200或240代入。5.除非选择任何一台风机都不能满足要求，或在使用时要求风机的风压和风量有大幅度变动，否则应尽量避免把两台或数台风机并联或串联使用。因两台或数台风机联合工作时，每台风机所起的作用都要比其单独使用时差。6.近年来由于我国对风机的结构不断改进，使风机的效率不断提高，噪声不断降低，一些新型风机正在逐步取代一些老风机。为了节约能源和减小噪声危害，在满足所需风量和风压的前提下，应尽可能选用效率高、噪声低的新型风机。查通风机选型手册 ，所选横流风机的型号及参数如下:SLS 一4A 型物料输送通风机:转速2920r/min，流量450om/h，全压585Pa，内效率71%，所需功率2.2KW.10.主要成果及结论7.1通过理论分析确定了核桃壳仁分离方法以种植面积最大的三种核桃温185、扎343与新新2为研究对象，对经过破壳风选后的核桃壳仁进行外形尺寸的测量和分析，得出核桃壳仁在厚度方向上尺寸变化很大。通过对核桃壳仁中各种成分的含量与悬浮速度大小的测定和计算，现有分选或分离方法的分析和研究，决定采用由电机带动的振动装置通过作用在核桃物料上的气流对核桃壳仁进行分离。7.2概述了风选式核桃壳仁分离机的结构和工作原理;通过理论分析和计算，确定了主要零部件振动板、电机和风机的选取与参数，确定喂料的方式与装置。11.存在的问题和进一步研究建议(1)本文研究的风选式式核桃壳仁分离机适用的对象仅仅是核桃壳仁的混合物，尚未对该分离机是否能够满足其他坚果，如巴旦杏、开心果等物料混合物的分离做研究。是否适应其它物料混合物的分离以及对应分离机参数如何调节等问题，有待进一步研究。(2)通过试验得出最优参数，然后进行样机制造，试验验证。但试验结果表明，分离机的前一工序破壳阶段未能达到很理想的处理效果，所以未能实现理想的分离效果，该工作有待进一步完成。(3)核桃壳仁分离机应用和推广在疆内还处于刚起步阶段，在整机的性能优化，实际工作中的应用与调整以及能否降低生产成本等问题有待进一步完善。25致 谢走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活己近尾声，四年的努力与付出随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。在此，我谨向教育我、帮助我的所有老师和同学表示衷心的感谢!本设计在导师张宏的悉心指导和严格要求下已完成。从课题选择、试验到具体的设计过程，设计的初稿与定稿无不凝聚着张宏老师的心血和汗水。导师渊博的知识、孜孜以求的科学精神、扎实的学术功底、一丝不苟的作风以及严谨的治学态度都使我深受感动。更26重要的是他宽以待人，严于律己的作风，教会了我许多做人的道理，使我在设计期间对科研的态度和水平有了一定的转变和提高。在此向张宏老师表示深深的感谢和崇高的敬意!在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师和同学，感谢他们四年来的辛勤栽培和帮助。正是由于他们无私的帮助才使课题顺利完成，在此，衷心祝愿他们工作顺利，身体健康，事业有成。参考文献1高海生,朱凤妹,李润丰.我国核桃加工产业的生产现状与发展趋势 l.经济林研究,2008，26(3):119126.2冯连芬,吕芳德,张亚萍等.我国核桃育种及其栽培技术研究进展 J.经济林研究,2006，24(2):6973.3何鑫.核桃分级机的设计及试验研究.农业大学.2010 年 5 月.274董远德,史建新,乔园园.核桃不同破壳方式的破壳取仁效果 J.农产品加工,2007,(9):49.5张涵信,沈孟育.计算流体力学一差分方法的原理和应用 M.北京: 国防工业出版社.2003 年.6大连理工大学工程图学教研室.机械制图M, 第六版.高等教育出版社 .2007.7濮良贵,纪名刚.机械设计M 第八版.高等教育出版社.2006.8吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M. 第三版.高等教育出版社 ,2006.9孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M. 第七版.高等教育出版社 .2006.