青皮核桃去皮清洗机的设计【包含CAD图纸和三维图纸模型】

包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396青皮核桃去皮清洗机的设计学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导老师 日 期 届毕业设计包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396前 言核桃，是世界上有名的干果，它有很高的价值。青皮核桃在采摘后需要尽快脱去青皮，并清洗烘干，如不及时去青皮，青皮核桃堆积沤烂会产生汁液使果仁发霉腐烂，且外观也会非常不美观。以前采用人工去皮方式，该方式虽然效果较好，但在核桃成熟时需要大量人力，具有成本较高、效率较低、劳动强度较大、生产不灵活等缺点，所以，必须由机器去皮代替人力才能满足市场需求。现有机械用不同原理进行去皮及清洗，各有优缺点，本课题所研究问题即为去皮、清洗的良好结合。本课题设计的主要内容是青皮核桃去皮清洗机的设计。本次设计的青皮核桃去皮清洗机是加工核桃的必用机械，能很大程度的提高核桃去皮的速度，且降低成本。主要通过对方案的论证比较与选择，选择以最简单的结构，来较优秀的完成各项功能的结构，完成对核桃去皮清洗机的总体设计，脱皮原理的设计，清洗原理的设计以及传动方案的选择和各部件完美的结合等内容。并对青皮核桃去皮清洗机的结构、传动件、动力原件、轴及其他零件进行计算说明。关键词：青皮核桃；去皮；清洗；带传动包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396目 录1 引言 .11.1 课题研究的意义 .11.2 国内外青皮核桃去皮清洗机的发展状况 .11.3 国内外青皮核桃去皮清洗机存在的问题 .11.4 研究的内容和方法 .21.5 重点研究的关键问题及解决思路 .21.6 工作条件及解决方法 .22 青皮核桃去皮清洗机总体设计 .32.1 去皮、清洗的典型方法及去皮、清洗方案的选择 .32.2 青皮核桃去皮清洗机的结构 .42.3 青皮核桃去皮清洗机去皮原理 .52.4 青皮核桃去皮清洗机清洗原理 .62.5 青皮核桃去皮清洗机传动原理 .83 青皮核桃去皮清洗机去皮结构设计 .83.1 进料机构的设计 .83.2 拨料板斜置角度的计算 .123.3 机架的设计说明 .134 动力装置的设计与选用 .144.1 电机的选择 .144.2 传动比的确定 .154.3 带轮的确定 .155 轴的校核 .18总 结 .20致 谢 .21参考文献 .22包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396大学毕业设计11 引言1.1 课题研究的意义青皮核桃在采摘后需要尽快脱去青皮，如不及时去青皮，青皮核桃堆积沤烂会产生汁液使果仁发霉腐烂，且外观也会非常不美观。传统的去皮方式既人工去皮，该方式虽然效果较好，但在核桃成熟时需要大量人力，具有成本较高、效率较低、劳动强度较大、生产不灵活等缺点。且青皮汁液污染性极强，人工去皮即使带胶皮手套，任然能渗透到手上腐蚀皮肤，很难洗净 1。随着经济的不断发展，对核桃深加工产品的市场需求不断增加，对加工产品的需求也越来越大。但过高的成本和低效率是核桃加工速度很慢，所以必须由机器去皮代替人力才能满足市场需求。现有的核桃加工机在市场上有单纯的的剥皮机、清洁机、脱皮和清胶机。纯去皮、清洗机械效率高，效果好。但全部采购成本较高不适合家庭小作坊购买使用，所以复合式去皮清洗机械是大众最实用的机械。市场现有机械有不同原理的去皮及清洗，各有优缺点，本课题所研究问题即为去皮、清洗的良好结合的一种结构简单，成本较低的机械。1.2 国内外青皮核桃去皮清洗机发展状况1.2.1 国外青皮核桃去皮清洗机发展现状国外类似机械，用钢丝刷皮，用水洗核桃，对核桃去皮很有效。因各国间核桃差异较大，硬度不同，不能很好地通用。并且国外设备造价高，工艺难，难推广 2。1.2.2 国内青皮核桃去皮清洗机发展现状核桃去皮机械在我国的发展种类也很多，工作原理不一。第一种将核桃作用于刀刃与传送带之间，通过调节之间间距，让刀刃切削核桃去皮的。这种机器效率较高 14。第二种脱皮机将核桃置于胶辊与栅格筒之间，旋转胶辊来挤压，搓擦核桃使其去皮 15。第三种脱皮机在主轴上安装有斜置的拨杆，工作时，拨杆拨动核桃在滚筒上摩擦或者切削来去皮。这种机器结构较为简单，制造工艺要求不高，成本较低，效率较高，非常适合农户及小作坊使用。而第四种刮削式核桃青皮剥离机，其优点在于将核桃并列成排固定，带动核桃旋转，与钢丝进行剐蹭来去除核桃青皮。因钢丝作用，对核桃的破壳率较低，钢丝特有的可仿形功能使得去皮也较为充分。但各种机械都存在一定的缺陷，如供料快时，无法达到去皮效果。破壳率太高，清洗不够干净等 5。1.3 国内外青皮核桃去皮清洗机存在的问题我国各地种植的核桃差别也很大，皮厚及大小随不同核桃品种而不同，使得无法研究通用性较好的去皮机械；另一方面，我国核桃种植分布在西南、西北广大的山区，较为分散，无法集中加工。大学毕业设计2所以各地都需要一种较小型的且便宜的去皮机械，使得研究起来较为困难。(1) 去皮率低。有些去皮机去皮不完全，剥净率很低，加工过的核桃仍有部分小块皮附着在上面，烘干后影响外观，降低核桃整体品质。(2) 清洗不充分。因为复合的去皮清洗机要在有限的工作长度完成去皮、清洗两步功能。在不充分计算后，布置不合理的机械会造成完全去皮的核桃清洗不够彻底，外观难看，影响品质。(3) 破壳率较高。因部分机器在数据计算时不够精确，造成去皮是破壳较多，损失较大，导致不易被农民所接受。(4) 通用性差。我国的核桃多种植与山区，而我国山区广泛，核桃种植的种类也较多。导致专门去薄皮的机器对厚皮核桃去皮不干净，去厚皮的机器无法使用在薄皮核桃上。(5) 成本偏高。因使用率较低，使得该类机器的制造量较少，且现有机器结构较复杂，增加了制造成本，且复杂的结构不易维修 9。1.4 研究的内容和方法根据我国青皮核桃去皮清洗机的发展现状和存在问题以及市场对青皮核桃去皮清洗机的需求及理想发展方向，设计一种较为简易有效的青皮核桃去皮清洗机。主要由去皮装置、清洗装置等功能性装置，及喂入装置、和出料装置、淋洗装置等辅助装置和动力及传动装置组成。先确定现有机器的类型，分析各种不同机器的不同去皮原理及结构布局来设计新的青皮核桃去皮清洗机。使其能满足小型作坊、及家庭的需求。既要达到合适的去皮率及清洗彻底，同时降低破壳率，且结构简单制造成本较低等特点。（1）操作简化，结构不复杂、便于维修。（2）去青皮率高、清洗彻底、破壳率低。（3）可在室外、室内、地头等各种环境下工作，使用人工较少。（4）价格便宜，容易普及，能满足家庭使用的要求。1.5 重点研究的关键问题及解决思路该机由电机输出动力，带传动降速，青皮核桃由去皮和清洗装置来完成去皮、清洗的工作。（1）选择较合理的传递动力方式，设计功能性装置和传动装置及辅助装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用Solidworks进行虚拟样机设计，完成整体和各零件的三维模型。1.6 工作条件及解决方法坐落于塔里木河源头阿拉尔的塔里木大学，拥有实习工厂、较大规模的土槽实验室、农业工程大学毕业设计3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。我校优良的硬件环境和先进的实验设备及雄厚的师资力量，完全可以满足对青皮核桃去皮清洗机的设计需求。2 青皮核桃去皮清洗机的总体设计2.1 去皮、清洗的典型方法及去皮、清洗方案的选择2.1.1 去皮的几种典型方法市场上现有的去皮机械多数为机械式去皮，使用比较多的方法有：（1）切削式脱青皮机：将核桃挤压作用于刀刃上，由刀刃对核桃进行切削去皮，在经过第一段粗去皮后的核桃经过第二段时，钢刷搓擦残留在核桃上的青皮，最后第三段的毛刷在进水口的压力水配合下将核桃表面进行深层次的清洁，将其从出料口位置推出。通过调节外筒可改变其与刀具的相对位置，从而来应对不同大小的核桃，外筒表面设计有孔（或栅格外筒），分离的青皮从孔部掉出来 5。（2）滚筒式脱青皮机：其一般采用鼠笼滚桶结构，滚筒旋转作用下青皮核桃相互挤压从而去皮，考虑到获得较高的脱净率，该机械中增加钢刷部件。设计在滚筒上的孔槽作用是便于将去除的青皮分离。缺点是该机械不能完成持续进料，经过去皮分离的核桃青皮被滚压成黑色粘稠状，严重污染环境，并且经过此次加工处理后的核桃壳表面还需要进行再处理 3。（3）挤压揉搓剥离式去青皮：主要对核桃进行挤压，使其青皮与核桃分离的去皮方法。该无法作用于核桃两端，故两端会去皮不净 8。（4）钢丝刷刷皮法：在工作区内的核桃被高速旋转紧绷的钢丝剐蹭，以此来进行去皮。目前钢丝刷青皮方式主要结构形式大致有三种：立式圆盘青皮脱离、滚筒式青皮脱离、卧式青皮脱离。该机械缺点是生产率低， 脱净率低 12。2.1.2清洗的典型方法钢丝刷刷皮清洗法：该装置由钢丝刷，开有孔洞的滚筒组成。去皮后的核桃，用高压水管喷射核桃硬壳表面，由钢丝刷刷洗污物及青皮汁液。该方法简单有效，多种农产品清洗机器都在应用 6。2.1.3 去皮清洗机机方案的选择为了实现预定功能提出两个方案可供选用：方案一：用两对四杆的拨料杆拨动核桃在螺旋刀组成的栅筒上进行切削、刮蹭去青皮，由钢丝刷进行粗清洗，洗刷进行进一步的清洗。其简单的结构容易设计和制造，性价比也较高，对机器的大学毕业设计4转速要求不高。方案二：采用内置挤压棍与栅筒作用，挤压核桃去皮。再用内置短刷的旋转滚筒滚动刷净核桃表面。其结构相对复杂，设计制造比较困难，加工工艺要求较高。对两方案进行详细的对比及优缺点的分析，因方案一具有较高的性价比现预定功能的，所以选择方案一的拨杆环刀筒切削钢丝刷刷净式方案，该方案更容易满足设计的需求。2.2 青皮核桃去皮清洗机的结构青皮核桃去皮清洗机的结构主要由去皮、粗洗、精洗等三大功能机构，进料口、出料口、出杂口、淋水管等四大辅助机构，再配置必不可少的动力和传动机构来组成整体。人工将青皮核桃喂入进料口，其在拨杆拨动下沿环切滚筒做圆周运动，既有自转由于公转，如此与环切滚筒上的刀刃作用来切除大块青皮。退下的大块青皮有滚筒间隙落入废料排出口滑下排出。当螺旋刀片之间间隙被堵塞后，滚筒上端盖卸去四颗螺丝即可对滚筒内部进行清理。两对并列的去皮拨料杆之间具有一定间隙当喂入核桃过多时，部分核桃从间隙落下，减小拨料板所受阻力，有效防止电机过载。1.电机 2.张紧轮 3.主轴 4.轴承进料口 5.进料口6.去皮滚筒上盖 7.粗洗滚筒 8.喷淋水管 9.精洗滚筒 10.出料口 11.机架 12.排污口13.去皮滚筒下盖 图1-1 外部结构图14.去皮拨料组 15.钢丝刷组件 16.精洗板组件图1-2 内部结构图大学毕业设计5去完大块青皮的核桃在具有一定角度的拨料板及具有一定螺旋线性的滚筒同时作用下，绕轴旋转的同时向前进给，进入粗洗滚筒。粗洗滚筒布满小洞，在保证核桃不落下的同时对核桃具有部分固定作用。粗洗滚筒顶部水管不断喷洒水的同时，由四把钢丝刷对核桃进行刷洗，钢丝刷的击打作用克去除与核桃接触表面的小块附着青皮，起到抛光的作用。被击打的核桃会沿滚筒面滚动，在另一处空洞处停下由钢丝刷涮洗另一表面，重复的刷洗打击使得核桃各个表面青皮都去除。去除下的小块青皮等杂物由小孔洞排入排出口，由上部清洗用水的下流冲出。四把钢丝刷的排列与轴具有一定角度，核桃经过一定清洗后会向前进给，进入精洗滚筒。在精洗滚筒中，去过青皮的核桃因钢丝毛刷的击打抛光，表面会粘有击打下的粉末物。精洗滚筒内部付有细短刷，精洗拨板上也具有细刷。核桃在进入精洗滚筒后由精洗板波动在滚筒内旋转，与两侧毛刷摩擦，同时顶部水管碰水，使得核桃表面彻底洗净细小的粉末状杂物在水的冲刷下有滚筒底部的小孔洞流入废料排出口。旋转的核桃具有较高的离心力，始终会贴在滚筒内壁进行刷洗。同样具有一定角度的精洗板会将洗净的核桃继续向前进给，有出料口排出，完成去皮、清洗的工作，得到产品。这样不断的以一定速度喂入青皮核桃，对核桃进行连续的去皮清洗。所有的废料由排料口排出，可用不同方法进行收集，方便简单。本机器适用于家庭及小型作坊，操作方便，维修简单，成本较低，省时省力。 图 1-3 青皮核桃去皮清洗机整机的设计2.3 青皮核桃去皮清洗机去皮原理青皮核桃落入去皮滚筒中，程单层由拨料杆波动，由相对静态在拨料板的作用下加速至拨料板大学毕业设计6的线速度 ，此过程为加速阶段。青皮核桃离心力不断加大，核桃相对刀桶既有滑动又有滚动 16。v当核桃速度达到拨料板线速度时，由拨料板与螺旋刀的相对位置作用，拨料板对核桃的作用力F 1挤压核桃，使刀面嵌入青皮中，核桃继续随拨料板运动。此时既有滚动由有滑动。且嵌入青皮的刀刃会给核桃较大阻力F 2，核桃受切向力F 3及此阻力F 2作用，会使核桃达到一定速度的滚动 ，将青皮w切割剜下。期间均匀排列的滚刀会不断嵌入青皮，将青皮不断剜下。受进给力作用向前运动到第一级拨料板末端时，核桃会从中间间隙落下，落入第二级拨料板的出时端，更换一方向继续去青皮。图2-1 去皮初始阶段 图2-2 去皮第一阶段图2-3 去皮第二阶段 图2-4 去皮第三阶段2.4 青皮核桃去皮清洗机清洗原理核桃在去完大块青皮进入粗洗滚筒时，会有部分小块青皮附着于核桃表面，在粗洗滚筒壁上开大小可将核桃固定接受钢丝刷击打刷洗的空洞，且该洞的大小不能将核桃落下，也不能阻碍核桃被大学毕业设计7钢丝刷击打时核桃的运动，同时要将被刷下杂物排出。斜置的钢丝刷起到刷洗及给予核桃轴向进给力的作用，核桃不停被刷洗击打，达到一定高度滚下，不断换面，以达到每个表面都被刷洗干净。如图2-5所示。 (a) (b)(c) (d)图 2-5 粗洗工作原理图当粗洗完成后，核桃进入精洗滚筒，喷淋水管不断喷洒干净水，由斜置的精洗板拨动核桃在精洗滚筒内沿内壁滚动，且自身滚动受精洗板及滚筒内壁毛刷刷洗掉颗粒状附着物，达到所需干净程度从出料口排出，如图 2-6 所示。大学毕业设计8图 2-6 精洗原理示意图2.5 青皮核桃去皮清洗机传动原理传动部分由电机、带轮、张紧轮组成，选用经济实用的电机。带传动具有在结构、传动、造价方面的多项优点结，比较适合用于农业机械，故优先选用带传动。青皮核桃去皮清洗机的传动由电机带动皮带轮进行相应的减速，将较慢的转速传递到主轴，再由主轴带动轴上组件来进行去皮清洗的一系列工作。1.轴上皮带轮 2.张紧轮装置 3.电机上皮带轮图2-7 青皮核桃去皮清洗机传动机构图 大学毕业设计93 青皮核桃去皮清洗机结构设计 3.1 拨料板斜置角度的计算核桃脱皮的质量受很多方面的影响，首先是核桃的青皮厚度、水分、形状、核桃大小等因素。核桃较圆而青皮较薄，青皮含水量较少成熟度较高的核桃去皮容易。而青皮较厚，青皮含水量较多尚未成熟的核桃，青皮对核桃硬壳的附着较强，不易脱下大块的青皮，且留在核桃表面的小块青皮杂物较多，加大粗洗的工作量。现有数据表明，不同采收期对核桃去青皮效果的影响较为显著。现有数据表明，当核桃青皮含水率控制 时更容易去皮 11。影响核桃去皮率的因素还有核%65桃在去皮滚筒内的旋转圈数，既拨料板的斜置角度。图3-1 不同采收期对核桃去青皮效果的影响 11我国各地种植的核桃由于品种不同而差异较大，各种核桃间具有尺寸和皮厚的差异，相同的核桃也会有不同大小。我们可以把去皮前后的核桃都近似看成球体来方便研究，对我们学校周边常见的几种核桃进行样品采集，通过测量以下三个品种的核桃外形尺寸，得出青皮核桃和硬壳核桃的直径见表 3-2。表 3-1 核桃近似球体直径尺寸 （d/mm）温185 新新2 扎343样品号 青皮核桃 硬皮核桃 青皮核桃 硬皮核桃 青皮核桃 硬皮核桃1 55.1 39.8 49.1 36 57.1 38.82 51.7 38.3 48.7 35.5 56.8 38.33 54.6 39.2 49.7 36.6 57.6 39.2由表3-2得青皮的平均尺寸如下：青皮核桃的平均直径d 1为：m38.5967.157.481.6547.d 大学毕业设计10硬壳核桃的平均直径d 2为：m97.392.836.532.8.39d 青皮平均厚度b 1=7.7mm： 则：青皮核桃平均体积V 1为：（3-3331 7960.214.4mrV1）式中：V1青皮核桃平均体积（mm）；r青皮核桃平均半径 （ mm）；硬壳核桃平均体积V 2为：3332 286495.14.4mrV青皮平均体积V 3为： （3-3213 50928647902）青皮在每把滚刀上去除体积为：将被切下青皮每个面都近似看为平面，则切下青皮可看成两个四棱锥体的组合体。如图3-1所示。大学毕业设计11图 3-2 青皮切块近似图则所切青皮块体积为此两四棱锥体体积之和。切刀为斜置15，青皮厚度d 1=7.7mm。每圈去除青皮量V 4为：每刀去皮量 刀数33924107.m（3-3)65431Vn式中：n1核桃在滚筒内最小切割圈数；V3青皮平均体积 ；)(3mV4每圈去除青皮量 ；去皮滚筒对核桃的有效去皮长度为l 2=1000mm，则每圈需轴向进给距离l 2为167mm。主轴所需工作转速为N=180r/min ，轴向进给速度v y=Nl2=501mm/s。对置拨料板及连杆有效直径已知为 ；有效周长为：md5603（3-4)ml 4.17584.3式中：l3滚筒有效周长（mm）；大学毕业设计12圆周率（取3.14）；d3拨料杆有效直径（mm）；（3-5)smNlvx /2.573式中：vx核桃在滚筒内线速度（mm/s）；l3滚筒有效周长（mm）；N主轴所需工作转速（r/min）核桃在滚筒内的运动如图 3-2所示图3-3 核桃运动分析 （3-14）xyvarctn6为保证核桃能在去皮滚筒内有效的去除青皮，去皮拨料板的斜置角度最大为 ，该机设计为6，在有效工作范围内。53.2 进料机构为方便物料的输入，通常将料斗设计成上大下小的四棱柱型，以充分利用物料的自有重力使物料连续下落。喂料斗底部连接一小段垂直引导板，有效阻隔核桃从进料口与螺旋刀桶之间的间隙滚出，或避免核桃旋转到连接处时卡主。进料口固定在机架上，方便拆卸切稳固。因喂料自由下流，且原料形状为球体，故淌板角度不用过大，淌板与垂直线程30角即可。这样使得青皮核桃垂直落大学毕业设计13入滚筒内，重力G作用下使得核桃撞击到底部刀刃，刀刃自然嵌入青皮中，拨料板接触到核桃时，瞬间的击打会使核桃皮对核桃的附着不在那么紧固，易于削下大块青皮。使核桃皮对核桃的附着不在那么紧固，易于削下大块青皮。正常工作下对生产率的需求为Q=600kg/h，设计进料斗出口尺寸，设核桃连续喂入，且将核桃近似为球体 12。已知青皮核桃平均直径为d 1=53.38mm，则核桃从进入进料口到排出进料斗的时间为：（3-15）21gth推出： （3-16）st 18.0.967因此，核桃生产率：（3-17）312trabQ其中上式中：Q核桃生产率 （ kg/h） ；a料斗出口宽度 （ m） ；b料斗出口长度 （ m） ；物料填充系数，一般为 0.3-0.4；r青皮核桃半径 （ m） ；t核桃从进入料斗到排出料斗时间 （ s） ；k核桃平均质量 （ kg） ；带入数据得： 60.36018.027. abQ计算得：，取 ， 。34.m2mb175大学毕业设计14图 3-4 料斗示意图3.3 机架的设计说明机架的作用是支撑转轴、滚筒、动力及传动机构的载体，与各零部件的尺寸息息相关，为均匀的承受压力，各杆件的位置必须设计合理，为青皮核桃漆皮清洗机的工作提供基础。机架由2020mm、2060mm 方钢焊接而成。如图 3-4。通过对整机结构的合理化安排，确定机架尺寸为：总长：2600mm 总宽：900mm 总高：1440mm图 3- 5 机架图4 动力装置的设计与选用4.1 电机的选择由机器工作中对动力和功率的需求来对电机进行选取。 对现有研究数据及相关资料进行查阅及以上计算得，青皮核桃平均质量 k=0.06kg，去皮拨杆组件没两个拨料板的有效距离为 0.4m。单个核桃去皮所需力为 30N。取理想情况，进行近似计算，根据动能定理，则有：大学毕业设计15（4-1）SFkv021（4-2）6DnN其中上式中：k个青皮核桃的质量 （ kg） ；v拨料板线速度 （ m/s） ；n拨料板转速 （ m/s） ； D拨料组件直径 （ m） ；F刀片对青皮的切割力 （ N） ； S一 青皮核桃受到切割的相对位移 （ m） ；根据去皮条件：去皮力F破壳力得去皮所需转速为160r/min230r/min ，取主轴转速为180r/min 由此单个核桃去青皮所需功率为： （4-3）Fvp由公式4-2可得拨料板的线速度为：（4-4）smDnv /27.560.1438所以由公式4-3得单个核桃去青皮所需功率为： wp.827.5核桃青皮剥离机清洗参考，生产效率为：600kg/h,可以得出该脱青皮机每秒可脱净0.17kg核桃，所需去皮总功率为：（4-p3.471.58去5）因该机有去皮、粗洗、精洗三部，且去皮所用功率远大于清洗所用功率，为保证机器正常运行，总功率视为三倍去皮功率： （4-去总 p36）kw42.17总大学毕业设计16查阅相关资料可得出V带传动的传动比范围为46，所以电动机转速的合理范围为：（4-min/1086724maxini r7）查机械设计手册第4版得型号为Y100L-6的电机符合此条件，其主要性能如下表 4-1所示：表4-1 电机参数电机型号 额定功率（kw） 满载转速（ r/min） 同步转速（ r/min） 质量（ kg）Y100L-6 1.5 940 1000 334.2 传动比的确定总传动比为：（4-2.518094主 轴电 机i8） 所以由此可以取出 V 带的传动比，初步取 i=5.2。4.3 带轮的确定为保证该机器动力传递的稳定，选取承受能力较强的皮带。由于传到第一级皮带上的动力直接由电机传来，因此功率可忽略不计，从而：P 1=1.5kw传递到皮带上的功率为：（4-21p9）式中：P传递到皮带上的功率 （ kw） ；P1电机功率 （ kw） ； 1带的传递效率 ； 经过查阅相关文献和已知可得数据：kwp5.196.01将数据代入公式（4-10）得：（4-kw38.22110）经过计算得轴上的输入功率为 1.38kw，由此可以选取合适的皮带来完成动力的传递。大学毕业设计17假如以每天工作时间 8h 来进行设计：（1）确定计算功率 P：通过查找机械设计基础第五版表 13-8 可得:（4-电 机pKPA11）式中：p输出功率（kw）；KA工况系数 1.1；P电机传递功率（kw）； 求得： （4-kwpKPA518.3.1电 机12）（2）选择 V 带型号：根据 p、 n、 电机属性 ，从机械设计基础第五版里图 13-3 中可以查出最适合的带型为 A型。（3）确定大带轮 d2，小带轮 d1 的基准直径：查机械设计基础第五版中表 13-9 可知，d 1 应不小于 75mm，故选取主动轮直径d1=75mm，从动轮基准直径 d2 为:（4-mi3902.571213） （4）验算带的速度 :（4-ssndv /69./106947510614）（4-smvsvsmv /25/9./5axin 15）因此所选带的速度合适（5）中心距 a 与 v 带的基准长度 Ld 的确定：初步选取中心距为：（4-ma5.697)3075(.1)(5.120 16） 大学毕业设计18符合： （4-)(2)(7.021021dad18）根据公式 :(4-19) 0212104)()(2addaLd 式中：L d 带的基准长度 （ m） ；a0 带轮中心距 （ m） ；d1 小轮直径 （ m） ；d2 大轮直径（m）；求得：（4-mLd 2.6975.04)3(9.075.214.36975.0 20）通过机械设计基础第五版里的表 13-2，可以选用 Ld =2240mm因此可以计算出实际中心距 a：（4-mdL5.71)2045.697(20 21）（6） 验算主动轮上的包角 ；包角公式为:(4-22)rad12则，主动轮包角： 2084.53.75.13908因此主动轮包角合适。（7）计算 V 带的数量 z：（4-LKPcz)(023）大学毕业设计19已知数据 , , ,通过 机械设计手册第五版查表可得：min/9401rnd7512.i，kwP2.kP0393.K0.1l将数值代入上式中，经计算可得： 27.1z因此取 z=25. 轴的校核在工作过程中，滚轴要承担轴上所有零件的重力，及轴上零件作用于核桃时的转矩。所以可以先计算出轴的最小直径。经机械设计基础第五版查得轴的最小直径公式。轴的最小直径为：（5-mnpCPd33362.01591）式中：d主轴最小直径 （ mm） ； 轴的许应扭切应力 （ MPa） ；p轴上所得功率 （ kw） ；n轴的转速 （ r/min） ；C轴用材料和承载情况确定的常数； 由上述计算已知以下数据：轴的转速:n=180r/min轴的输入功率:p=1.38kw求轴的转矩：（5-npT9502）求得： mNT2.73180.95该轴为主要工作部件动力源，设计要求强度高，故选用 45 钢，调制处理，抗拉强度600MPa，大学毕业设计20屈服强度 355MPa。根据以上已知条件带入公式 5-1 求得轴的最小直径为： mnPd 70.2183.102.059336设计主轴最小直径 7.min因此该轴可以保障正常工作。大学毕业设计21总 结该青皮核桃去皮清洗机，与市场现有类似产品相比，结构较为简单，省去了很多精细零件。经本次设计，所确定该机主要参数为：外形尺寸（mm） 26009001440配套动力（kw） 1.5生产率（kg/h） 600主轴转速（r/min） 180去皮率（%） 95清洗率（%） 95优点：（1）本机所用零件都为大块铸造、焊接件。对生产水平要求不高，适合各种规模工厂生产。（2）该机简单的结构使得成本大大降低，对该机器的推广有一定的促进作用。（3）该机在保证去皮效率的同时，用粗洗、精洗两步来加强的清洗功能。能有效保证核桃去皮清洗的质量。简单的结构使得维修较为简单，使用者可自行拆装。（4）钢丝刷等易损件都为螺栓紧固，方便更换。该机斜置去皮及清洗拨杆，很好的保证了核桃从机头运动到机尾，该方法是一种简单有效的方法。缺点：（1）出料口设计为封闭式不便于清理，且会相对增加成本，但有效的防止核桃从出料口甩出。（2）顶部喷淋水管在工作时无间断的喷水使该机的水资源浪费量较大，因核桃青皮内汁液污染极强，若循环用水将不能保证核桃清洗的质量。该问题是本机器存在较为显著的缺点，也是后期改进升级要重点研究的问题。总体上，以简化结构、降低成本为初衷设计的该青皮核桃去皮清洗机将具有很大的推广潜力，该点将很有效的促进后续的改进升级工作。大学毕业设计22致 谢光阴似箭，日月如梭。四年的大学生活即将接近尾声，通过我三个多月的刻苦努力，设计任务按预期计划顺利完成了。这次毕业设计能够顺利完成，首先感谢给我一个学习机会和环境的母校。在这几个月的设计中，我由衷的感谢指导教，在她的悉心指导下，我才能顺利的完成此次毕业设计。在学习中，每当我有所疑问时，老师总会很有耐心的一遍一遍重复为我解答，不断对我思维进行激发，不断增强我自己的理解能力。她以严谨的教学态度指出我所犯的错误，并不断引导我对其进行改进。肖老师的严谨求实的治学态度、高深精湛的学术造诣将永远激励着我。在我遇到一些没有头绪的难题时，她给我提出了很好的意见，虽然很简短的一句，但却倍有用处，不得不佩服导师的思维能力和对培养学生独立思考能力的精神。在肖老师的指导下，我掌握了研究的基本方法。同时，我要感谢大学期间所有授予我知识的老师这四年里对我的指导和帮助，他们不仅教会了我专业知识，还让我领悟对于学习知识的孜孜不倦的精神和做人的品质，这一切都将在我以后融入社会中有很大的帮助，他们是我学习的榜样。最后再次感谢母校和各位老师对我的耐心指导培育和帮助！大学毕业设计23参考文献1 王 冰,裴新民,李忠新.我国核桃初加工现状及发展前景的分析研究 J.中国农机化.2010.05:231.2 王 维,刘东琴,王亚妮.一种实用型青核桃去皮机的设计与试验 J.包装与食品机械.2014:32-3.3 李龙夫.脱核桃青皮方法J. 农业科技.2001.05:017.4 杨天兴,杨 娜.青皮核桃脱皮机械发展现状与前景探析 J.Discussion 论坛.2010.08:1000-9868.5 吴东泽,郑甲红,梁金生.青核桃块状去皮机的研制J. 食品与机械 .2015.05:033.6 崔波宽,李忠新,杨莉玲.连续式核桃清洗机的设计与实验 J.农产品加工.2013.08:08.7 李忠新,杨忠强,朱占江.核桃脱青皮技术及其装备研究 J.食品与机械.2013.06:030.8 梁金生,宋智超,张 威.核桃挤压揉搓脱青皮方式研究及机器设计 J.南方农机.2016.04:8-12-02.9 郑书童,李景彬,郭庆贺.国内核桃脱青皮机械设备研究现状分析 J.农机化.2015.05:9-04.10 杨 军,刘 奎,刘 佳.核桃加工工艺及成套设备J. 农机化研究 .2011.04:41-42.11 孙 文,宋淑亚,陈金海.采收期对青皮核桃果实生理特性与耐储性的影响 G. 西北植物学报.2013.08:20-02.12 刘西宁,程 明.6TXH-3600 型青核桃脱皮清洗机的研制J.农机化,2012.01:23-02.13 帕合尔鼎,杨莉玲. 6TXH-600 型青核桃脱皮清洗机的研制J.农机化.2010.05:11-02.14 崔波宽,李忠新,杨莉玲.核桃加工产业现状分析J 粮油加工 .2014-08:426-82.15 高海生,朱凤妹.我国核桃加工产业的生产现状与发展趋势 J.经济研究.2008-03:12-05.16 郑甲红,吴东泽,梁金生.青核桃去皮过程的受力分析J.农机化研究.2012-05:14-29.毕业论文（设计）任务书学院 机械电气化工程学院 班级学生姓名 学号课题名称 青皮核桃去皮清洗机的设计起止时间指导教师 职称课题内容：根据我国青皮核桃去皮清洗机的发展现状和存在问题以及市场对青皮核桃去皮清洗机的需求及理想发展方向，设计一种较为简易有效的青皮核桃去皮清洗机。主要由去皮装置、清洗装置等功能性装置，及喂入装置、和出料装置、淋洗装置等辅助装置和动力及传动装置组成。先确定现有机器的类型，分析各种不同机器的不同去皮原理及结构布局来设计新的青皮核桃去皮清洗机。使其能满足小型作坊、及家庭的需求。既要达到合适的去皮率及清洗彻底，同时降低破壳率，且结构简单制造成本较低等特点。研究内容：（1）选择较合理的传递动力方式，设计功能性装置和传动装置及辅助装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用Solidworks进行虚拟样机设计，完成整体和各零件的三维模型。拟定工作进度（以周为单位）第一周：收集青皮核桃去皮清洗机的相关资料，对相关资料进行分析整理。第二周：掌握青皮核桃去皮清洗机的工作原理，完成开题报告。第三至五周：确定总体设计方案，同时进行主要传动参数的计算，在主要参数的基础上进行带传动 的设计。第六至九周：确定前期设计出现问题，进行轴的设计，带传动的设计，拨料板斜置角度的设计等。第十至十二周：拟定论文写作提纲，开始撰写设计说明书，完成说明书初稿，与指导老师交流修改。第十三至十四周：完成毕业设计，准备答辩。主要参考文献1王冰,裴新民，李忠新.我国核桃初加工现状及发展前景的分析研究 J.中国农机化.2010.05:231.2王维,刘东琴,王亚妮.一种实用型青核桃去皮机的设计与试验 J.包装与食品机械.2014:32-3.3李龙夫.脱核桃青皮方法J. 农业科技.2001.05:017.4杨天兴，杨娜.青皮核桃脱皮机械发展现状与前景探析 J.Discussion 论坛.2010.08:1000-9868.5吴东泽,郑甲红,梁金生.青核桃块状去皮机的研制J. 食品与机械 .2015.05:033.6崔波宽,李忠新,杨莉玲.连续式核桃清洗机的设计与实验 J.农产品加工.2013.08:08.7李忠新,杨忠强,朱占江.核桃脱青皮技术及其装备研究J.食品与机械.2013.06:030.8梁金生,宋智超,张威.核桃挤压揉搓脱青皮方式研究及机器设计 J.南方农机.2016.04:8-12-02.9郑书童,李景彬,郭庆贺.国内核桃脱青皮机械设备研究现状分析 J.农机化.2015.05:9-04.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。20 年 月 第 期- 1 -青 皮 核 桃 去 皮 清 洗 机 的 设 计 摘 要：鉴于我国核桃种植分布广，品种多，现阶段去皮清洗机械结构复杂造价高不易推广，特设计一种结构较为简单，通用性较好，制造成本低的青皮核桃去皮清洗机。该机采用拨杆与环形刀桶相作用的方法切削去除核桃大块青皮，由粗洗滚筒孔洞与钢丝刷击打来去除小块青皮，短毛刷与水刷洗来彻底清洗核桃完成全部去皮、清洗工作。生产率为600kg/h，功率为 1.5kw。机具结构简单，设计合理，很大程度上加快了核桃初加工的速度。关键词：青皮核桃；去皮；清洗；带传动中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：0 引言核桃，是世界上有名的干果，它有很高的价值。我国对核桃的需求和生产量都很大。青皮核桃在采摘后需要尽快脱去青皮，并清洗烘干，才能形成市面上最常见的初级农产品核桃。如不及时去青皮，青皮核桃堆积沤烂会产生汁液使果仁发霉腐烂，且外观也会非常不美观。以前采用人工去皮方式，该方式虽然效果较好，但在核桃成熟时需要大量人力，具有成本较高、效率较低、劳动强度较大、生产不灵活等缺点。且青皮汁液污染性极强，人工去皮即使带胶皮手套，任然能渗透到手上腐蚀皮肤，很难洗净。随着经济的不断发展，市场对核桃深加工产品的需求量也在不断增加，因此对原有产品的需求也随之增加。但过高的成本和低效率是核桃加工速度很慢，所以，必须由机器去皮代替人力才能满足市场需求。市场上现有的同类产品效率高，效果好。现有机械用不同原理的去皮及清洗，各有优缺点，本课题所研究问题即为去皮、清洗的良好结合。本次设计的青皮核桃去皮清洗机是加工核桃的必用机械，能很大程度的提高核桃去皮的速度，且降低成本。本课题设计的主要内容是青皮核桃去皮清洗机的设计。主要通过对方案的论证比较与选择，完成对核桃去皮清洗机的总体设计，脱皮原理的设计，清洗原理的设计以及传动方案的选择等内容。并对青皮核桃去皮清洗机的结构、传动件、动力原件、轴及其他零件进行计算说明。14 。1 设计原理及机构1.1 去皮原理青皮核桃落入去皮滚筒中，程单层由拨料杆波动，由相对静态在拨料板的作用下加速至拨料板的线速度 ，v此过程为加速阶段。青皮核桃离心力不断加大，核桃相对刀桶既有滑动又有滚动16。当核桃速度达到拨料板线速度时，由拨料板与螺旋刀的相对位置作用，拨料板对核桃的作用力 F1 挤压核桃，使刀面嵌入青皮中，核桃继续随拨料板运动。此时既有滚动由有滑动。且嵌入青皮的刀刃会给核桃较大阻力 F2，核桃受切向力 F3 及此阻力 F2 作用，会使核桃达到一定速度的滚动 ，将w青皮切割剜下。期间均匀排列的滚刀会不断嵌入青皮，将青皮不断剜下。受进给力作用向前运动到第一级拨料板末端时，核桃会从中间间隙落下，落入第二级拨料板的出时端，更换一方向继续去青皮，如图 1 所示。图 1 去皮原理图1.2 粗洗原理核桃在去完大块青皮进入粗洗滚筒时，会有部分小块青皮附着于核桃表面，在粗洗滚筒壁上开大小可将核桃固定接受钢丝刷击打刷洗的空洞，且该洞的大小不能将核桃落下，也不能阻碍核桃被钢丝刷击打时核桃的运动，同时要将被刷下杂物排出。斜置的钢丝刷起到刷洗及给予核桃轴向进给力的作用，核桃不停被刷洗击打，达到一定高度滚下，不断换面，以达到每个表面都被刷洗干净，如图 2 所示。20 年 月 第 期- 2 -图 2 粗洗原理图1.3 精洗原理当粗洗完成后，核桃进入精洗滚筒，喷淋水管不断喷洒干净水，由斜置的精洗板拨动核桃在精洗滚筒内沿内壁滚动，且自身滚动受精洗板及滚筒内壁毛刷刷洗掉颗粒状附着物，达到所需干净程度从出料口排出，如图3 所示。图 3 精洗原理图1.4 整机结构设计青皮核桃去皮清洗机的结构主要由去皮、粗洗、精洗等三大功能机构，进料口、出料口、出杂口、淋水管等四大辅助机构，再配置必不可少的动力和传动机构来组成整体。人工将青皮核桃喂入进料口，其在拨杆拨动下沿环切滚筒做圆周运动，既有自转由于公转，如此与环切滚筒上的刀刃作用来切除大块青皮。退下的大块青皮有滚筒间隙落入废料排出口滑下排出。当螺旋刀片之间间隙被堵塞后，滚筒上端盖卸去四颗螺丝即可对滚筒内部进行清理。两对并列的去皮拨料杆之间具有一定间隙当喂入核桃过多时，部分核桃从间隙落下，减小拨料板所受阻力，有效防止电机过载。去完大块青皮的核桃在具有一定角度的拨料板及具有一定螺旋线性的滚筒同时作用下，绕轴旋转的同时向前进给，进入粗洗滚筒。粗洗滚筒布满小洞，在保证核桃不落下的同时对核桃具有部分固定作用。粗洗滚筒顶部水管不断喷洒水的同时，由四把钢丝刷对核桃进行刷洗，钢丝刷的击打作用克去除与核桃接触表面的小块附着青皮，起到抛光的作用。被击打的核桃会沿滚筒面滚动，在另一处空洞处停下由钢丝刷涮洗另一表面，重复的刷洗打击使得核桃各个表面青皮都去除。去除下的小块青皮等杂物由小孔洞排入排出口，由上部清洗用水的下流冲出。四把钢丝刷的排列与轴具有一定角度，核桃经过一定清洗后会向前进给，进入精洗滚筒。在精洗滚筒中，去过青皮的核桃因钢丝毛刷的击打抛光，表面会粘有击打下的粉末物。精洗滚筒内部付有细短刷，精洗拨板上也具有细刷。核桃在进入精洗滚筒后由精洗板波动在滚筒内旋转，与两侧毛刷摩擦，同时顶部水管碰水，使得核桃表面彻底洗净细小的粉末状杂物在水的冲刷下有滚筒底部的小孔洞流入废料排出口。旋转的核桃具有较高的离心力，始终会贴在滚筒内壁进行刷洗。同样具有一定角度的精洗板会将洗净的核桃继续向前进给，有出料口排出，完成去皮、清洗的工作，得到产品。这样不断的以一定速度喂入青皮核桃，对核桃进行连续的去皮清洗。所有的废料由排料口排出，可用不同方法进行收集，方便简单。本机器适用于家庭及小型作坊，操作方便，维修简单，成本较低，省时省力，如图 4/5 所示。1.电机 2.张紧轮 3.主轴 4.轴承进料口 5.进料口6.去皮滚筒上盖 7.粗洗滚筒 8.喷淋水管 9.精洗滚筒 10.出料口 11.机架 12.排污口13.去皮滚筒下盖图4 外部结构图20 年 月 第 期- 3 -14.去皮拨料组 15.钢丝刷组件 16.精洗板组件图5 内部结构图2 关键部件设计2.1 去皮拨料板斜置角度设计核桃脱皮的质量受很多方面的影响，首先是核桃的青皮厚度、水分、形状、核桃大小等因素。核桃较圆而青皮较薄，青皮含水量较少成熟度较高的核桃去皮容易。而青皮较厚，青皮含水量较多尚未成熟的核桃，青皮对核桃硬壳的附着较强，不易脱下大块的青皮，且留在核桃表面的小块青皮杂物较多，加大粗洗的工作量。现有数据表明，不同采收期对核桃去青皮效果的影响较为显著。现有数据表明，当核桃青皮含水率控制 55%65%时更容易去皮 5。影响核桃去皮率的因素还有核桃在去皮滚筒内的旋转圈数，既拨料板的斜置角度。我国各地种植的核桃由于品种不同而差异较大，各种核桃间具有尺寸和皮厚的差异，相同的核桃也会有不同大小。我们可以把去皮前后的核桃都近似看成球体来方便研究，对我们学校周边常见的几种核桃进行样品采集，通过测量以下三个品种的核桃外形尺寸，得出青皮核桃和硬壳核桃的直径见表 1。表 3-2 核桃近似球体直径尺寸 温 185 新新 2 扎 343样品号青皮 硬壳 青皮 硬壳 青皮 硬壳1 55.1 39.8 49.1 36 57.1 38.82 51.7 38.3 48.7 35.5 56.8 38.33 54.6 39.2 49.7 36.6 57.6 39.2皮在每把滚刀上去除体积为：将被切下青皮每个面都近似看为平面，则切下青皮可看成两个四棱锥体的组合体，如图 6 所示。图 6 青皮切块近似图则所切青皮块体积为此两四棱锥体体积之和。切块青皮体积为： 3147.230msV核桃在滚筒内线速度为： sNlvx/.53核桃在滚筒内的运动如图 7 所示。图7 核桃运动分析2.2 其它部件为方便物料的输入，通常将料斗设计成上大下小的四棱柱型，以充分利用物料的自有重力使物料连续下落。喂料斗底部连接一小段垂直引导板，有效阻隔核桃从进料口与螺旋刀桶之间的间隙滚出，或避免核桃旋转到连接处时卡主。进料口固定在机架上，方便拆卸切稳固。因喂料自由下流，且原料形状为球体，故淌板角度不用过大，淌板与垂直线程30角即可。这样使得青皮核桃垂直落入滚筒内，重力G作用下使得核桃撞击到底部刀刃，刀刃自然嵌入青皮中，拨料板接触到核桃时，瞬间的击打会使核桃皮对核桃的附着不在那么紧固，易于削下大块青皮。使核桃皮对核桃的附着不在那么紧固，易于削下大块青皮。正常工作下对生产率的需求为Q=600kg/h，设计进料斗出口尺寸，设核桃连续喂入，且将核桃近似为球体 6。已知青皮核桃平均直径为d1=53.38mm，则核桃从进入进料口到排出进料斗的时间为：20 年 月 第 期- 4 -21gth推出： st8.0967因此，核桃生产率： 312trabQ其中上式中：Q核桃生产率（kg/h）；a料斗出口宽度（m）；b料斗出口长度（m）；物料填充系数，一般为0.3-0.4；r青皮核桃半径（m）；t核桃从进入料斗到排出料斗时间（s）；k核桃平均质量（kg）；带入数据得： 60.318.027. abQ计算得：，取 ， 。34.mmb1753 结论1) 该青皮核桃去皮清洗机，与市场现有类似产品相比，结构较为简单，省去了很多精细零件。且所用零件都为大块铸造、焊接件。对生产水平要求不高，适合各种规模工厂生产。2) 该机简单的结构使得成本大大降低，对该机器的推广有一定的促进作用。功能方面，在保证去皮效率的同时，用粗洗、精洗两步来加强的清洗功能。3) 顶部喷淋水管在工作时无间断的喷水使该机的水资源浪费量较大，因核桃青皮内汁液污染极强，若循环用水将不能保证核桃清洗的质量。该问题是本机器存在较为显著的缺点，也是后期改进升级要重点研究的问题。参考文献：1 王 冰,裴新民,李忠新.我国核桃初加工现状及发展前景的分析研究J.中国农机化.2010.05:231.2 王 维,刘东琴,王亚妮.一种实用型青核桃去皮机的设计与试验J.包装与食品械.2014:32-3.3 李龙夫.脱核桃青皮方法J. 农业科技.2001.05:017.4 杨天兴,杨 娜.青皮核桃脱皮机械发展现状与前景探析 J.Discussion 论坛.2010.08:1000-9868.5 吴东泽,郑甲红,梁金生.青核桃块状去皮机的研制 J.食品与机械.2015.05:033.6 崔波宽,李忠新,杨莉玲.连续式核桃清洗机的设计与实验J.农产品加工.2013.08:08.Green walnut peel cleaning machineAbstract:In view of our country walnut cultivation is widely distributed, multi species, stage peeled and cleaned the complex mechanical structure high cost not easy to promote, and designed a structure is relatively simple, general better, walnut green husk peeled cleaning machine for producing low cost. The machine by poking rod and annular knife barrel phase method cutting removal of large walnut green husk, coarse washing drum hole with a wire brush strike called to remove a small piece of peel, short hair brush and water to scrub thoroughly cleaning walnut finish all peeled, cleaning work. Productivity is 600kg/h, power 1.5kw. machine is simple in structure, reasonable design, greatly accelerate the walnut processing speed.Key words: Green walnut peeling; cleaning; belt drive;