机械制造及自动化专业毕业论文--圆盘式核桃破壳机.doc

1绪论1.1研究的目的和意义核桃是世界著名四大干果2—，2010年，中国核桃以种植面积3600 ）］亩、产量超过百力•吨雄 踞全球Z首，主要种植在西北西南核桃是一种营养价值很高的食品，核桃仁中含有丰富的脂肪、 蛋H质、碳水化合物及微量元素，除此Z外，还含有对人体有特殊功效的营养物质在当今发达国 家和地区视核桃油为高级保健专川油脂，核桃作为保健食品早已被国内外所认识了核桃是我国传 统的出口商品，我国的核桃仁品质好在国际上声誉很高，主要出口到徳国、英国、瑞士、新 加坡、加拿大、叙利亚、约旦、科威特、澳大利亚等国家出口量约占世界核桃市场的40%- 50%,但是出口的核桃几乎都以原料形式，造成核桃的附加值低而忖前市售的核桃仁几乎全部 是手工砸取，劳动生产率极其低下，这就迫切需要设计生产出能进行机械或半机械化加工的核桃破 壳机，以提高核桃剥壳的生产效率针对核桃破壳的生产效率低下，破壳难，成本高，加工存在的问题和市场的需求，现在不得不 设计岀适合市场的核桃破壳机⑵木课题利用碾搓和剪切共同作用，设计岀圆盘式核桃破壳机此 种核桃破売机可以破売品种繁杂，尺寸养异较大、形状不规则的核桃，并在使川中破売率低，破売 后的籽仁破碎率高，损失小，成木低，机具的运动性稳定，能够投入生产。

则该方法破壳值得投入 设计，具有很好的前景研制圆盘式核桃破壳机械，提高手剥核桃加工的机械化与H动化水平，对提高生产效率与增加 产量，促进当地农村经济发展、农民收入提高有重要意义1. 2木课题的研究现状和分析 121国外研究现状及分析国外早在20世纪60年代，就着手研制核桃破壳机具，至80年代，美国、意大利、法国等己 相继推出了备种破売机经过这么多年，核桃破売机以及坚果破売机具已口趋成熟主要的核桃破 売机研究有：JEAN-PIERRE LACOMBE研制的中请号为FR9009864A核桃破売机'该机包括一四周 封闭，底部连接出料斗,顶部设置喂料斗的长方形空腔体空腔体的底部靠支腿支撑空腔中安置 有上、下传动轴，电机转动通过链传动带动上传动轴一起运动上、下传动轴依靠输送链实现同步 转动在上传动轴的一端上装设有支撑法兰盘在支撑法兰盘的一周上固定若干个小气缸每个小 气缸内装设有一个气锤气泵丁作时,通过调节进气气压、复位气压、泄气气压的压力大小可实现 高压气流在小气缸内推动气锤做往复运动，从而实现气锤的撞击破壳输送链和气锤的运动依靠电 磁阀来实现同步运动该机结构紧凑,操作轻便省力，破売速度快且核桃的破损率低。

MTCHEDL1DZE VAKHTAN研制的申请号KR20097000061核桃破売机「该机包括机架、主轴、核桃夹持装置、击打 装置、料箱、拨轮、出料装置、减速器、输送装置等;击打装置进气管、夹持装置进气管、击打气 缸稳压罐、夹持气缸稳压罐组成核桃破壳装置的气动系统；击打装置控制阀、夹持装置控制阀、传 感器和控制器组成核桃破売装置的控制系统；导向滚轮驱动链、输送装置驱动链轮、毛刷、护板、 核桃压板等组成核桃破売装置的输送系统；核桃夹持装置、击打装置在主轴驱动链轮的驱动下随着 主轴」同旋转构成一个多工位气动式核桃破売装置，该装置与核桃输送装置同步运动，从而实现核 桃输送、定位、喂入夹持、破壳和卸料的连续作业VAN RIPER CLIFF研制的公开号为US4246699核 桃破壳机⑸该机是螺旋磔桶和轧辘配合，实现核桃破壳选择轧楞倾角、磔桶螺距和轧辘转速为 正交试验的3个因素，并通过极碧分析和方弟分析，确定轧楞倾角为15°、轧辄转速20 r/m in和碾 桶螺距为2倍栅格宽度为其授优组合试验结果表明，该设备破売率99.4%、碎仁率为0.6%,改善了破 売质量，并提升了核桃破壳机械化生产水平122国内研究现状及分析我国在传统的脱売设备的基础上，尽管正在研制和开发各种类破壳机械，但其发展相当缓 慢，同时成熟的机型及进行批量生产的不多，远远落后于农产品深加工的需求。

在技术上还存在如 下问题：（1） 破壳率低，破壳后的籽仁破碎率高，损失大2） 机具性能不稳定，适应性差3） 作业成木偏高，我国破売机械尚未形成规模和系列，多数单机制造，制造工艺水平较低，故 制造成本偏高4） 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、 可靠性、耐久性及商品性等方面还存在不少问题日前，具有代表性的核桃破壳机主要有：史建新，董诗韩等研制一种核桃剥壳机，该机包括机架、喂料斗、定锥形筒、动锥形筒、调节机构、出料斗、布料盖板、带传动、电机等动傩形筒上部安 装有布料盖板；定锥形筒同心套装在动锥形筒外部，形成锥环形核桃剥売型腔；调节机构可上下移 动定锥形筒，从而改变锥环形核桃剥壳型腔大小；当动锥形筒旋转时核桃依靠动锥形筒和定锥形筒 对核桃的挤压和剪切作川下破裂核桃,破裂的核桃从岀料口排出本核桃剥売机，结构简单、破売品 种多样化，能实现核桃的机械化剥壳⑹李长泰发明的一种门动核桃破売机，该机解决了现有核桃破 壳设备劳动强度大，效率低的问题H动核桃破壳机，包括可间隙转动的送料盘，送料盘上沿圆形轨 迹均布有若干圆孔，送料盘的下方为T作面，送料盘的上方为可间歇升降的压头。

白动化程度高，破 壳效率高，破売质量好7李忠新，杨军，杨莉玲，帕哈尔用I,杨忠强，刘奎，崔宽波，刘佳，沈晓贺，朱占 江，买合木江等研制的一种核桃破壳机，该机由进料口、转盘、导向板、通风道、机体、导料板、 出料口、电机、皮带轮、轴等纟R成；机体顶部连接有箱盖，在箱盖的中间部位连接有进料」转盘 在轴的带动下旋转，导料板焊接在机体上可对不同种类核桃进行破壳，核桃仁破碎率低，表面磨损 少、生产率高8李忠新，杨军，韩小军，杨莉玲,李新明，王钊英,齐新洲等人员研制的平板挤压式核 桃破売机该机包括売体、底座、传动电机、主动破壳板、被动破壳板、调距手轮、进料斗、导料 斗组成壳体顶部设置进料斗，壳体的底部靠底座支撑壳体空腔中分别装设有主动、被动破売板, 主动破売板通过偏心轴的从动齿轮与调速电机传动轴上的主动齿轮啮合一起运动被动破売板与壳 体外侧的螺纹管连接，螺纹管与螺纹顶杆相配合，螺纹顶杆的外侧固定i调距手轮，通过调距手轮的 旋转,可实现调节两破売板Z间的间隙可对各种类型的坚果类进行破壳，不会将果仁破碎,破売时 果壳不会四处飞溅，该机使用安全、可靠、方便，特别适合于核桃种植户和核桃加工企业使用1. 3木课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路重点设计机架部分和工作部分，机架内容要包含核桃破壳整体装置，以实现安全平稳、定位准 确的整体，以及破壳的受力分析，确定破売的形状大小。

核桃破売机的设计是一个相当复杂的系统T作，所牵涉的问题也很多，如功能、强度、可靠 性、经济性和标准化等无论是总体布局、传动方式还是零部件的结构设计部必须综合考虑备方面 的因索，仔细分析比较，选择最优化方案，选出了圆盘式核桃破壳机2圆盘式核桃破壳机设计方案选择III2.1圆盘式核桃破壳机的结构设计示总图经过探讨，确定圆盘式核桃破売机的总体结构，包括圜盘、破売轴轴、喂料口、闸板、出料口、 破壳室、机架等8.带轮9.机架图2-1圆盘式核桃破壳机结构图2. 2圆盘式核桃破壳机的工作原理该机主要由机架、喂料斗、破壳圆盘、辅助破売圆盘、挤压间距调节机构、挡板、出料斗、轴、 带、电机等破壳圆盘与辅助破壳圆盘的主要部件，两圆盘构成连续碾挫破壳T作区，核桃在该区 受到连续磔挫，受磔挫的核桃没冇很快进行二次磔挫，核桃仁损伤程度小；伸进喂料斗内的辅助破 壳圆盘有助于均匀单层喂料；当两圆盘以一定速度相对旋转，工作时核桃受力方向一致，不会造成 核桃的两半破裂，挤压间距调节机构可改变挤压破売工作区的大小，以适应不同大小的核桃2. 3圆盘式核桃破壳装置的设计231破売装置的材料及表面形状破壳装置的材料选用45号钢，可在破売盘表面焊三角形凸起。

45钢的硬度较高，但弹性较羌， 破売变形小，对核桃的挤压力大，容易使核桃充分破壳2.3.2核桃进入破売盘间隙的条件核桃能否顺利地进入核桃盘挤压间隙,取决于核桃盘间隙大小以及与核桃接触的情况核桃以厚度方向进入挤压间隙，其受力分析如图2-2所不要使核桃能在两搓破壳盘的间隙被挤压破壳，核桃首先必须被进入破壳盘间，然麻卷入两板间隙被挤压破壳在进入瞬间，可按刚性体分析受力情况在这个过稈中，单个核桃要受到5个 力的作用，分别是核桃的重力mg.快破売盘对核桃的正压力R、慢破壳盘对核桃的正压力N及快 盘和慢盘与核桃表面间的摩擦力好•和代力R在Y轴上的分量R sin a的方向向上，有阻止核 桃进入间隙的作川核桃刚喂入时，受R和N力的作用，有脱离破壳区的趋势，故摩擦力方向向 下，力mg. Fr cos a和代方向向下，有促使核桃进入河隙的作用其中，F「=pR, F“=pN , u为摩擦系数欲使核桃能顺利地进入挤压间隙，则必须使mg + “N + jliR cos a >- Rsina (2-1)由于工Fx = O，将N = R cos a + “Rsina带入式(2-1)得mg + 2pR cos a + R/.r sin a R sin a (2—2)式(2-2)中,R, U , m , g为已知量；a角为变量，它随破壳盘的间隙和角度的改变而改变，从式 (2-2 )中可求出a值。

2-2)式移项得2// cos cr + (//2-l)sincr^ -mg / R (2-3)将// = tan P代入式(2-3)，整理后得式中R -慢破浇盘对核桃的正FR力；N -快破壳盘对核桃的正压力；« -正压力R与水平线的夹角，也称进入饬;3 -两破壳盘与核桃表面间的摩擦角；u -两破売盘与核桃表面间的摩擦系数，“ =tan 0 ;mg -核桃的质量式(2-4)为破売盘夹住核桃的条件由图可知，当两破壳盘的间隙越小时，Q角越大，使得a X“resin(加geos20//?)+ 20时不能正 常工作实际上，在破壳机构上方的核桃群体物料对两破売盘间隙上的核桃有一定的压力，这个压 力促使核桃进入两盘的间隙，再加上慢盘的引入作用因此，实际的a角可以比理论的计算值大， 即最小破壳间隙可以比理论计算值小2.3.4挤压间隙计算快圆盘和慢圆盘之间的问隙人小冇•接关系到核桃的整仁率和核桃的脱壳率碾搓盘Z间的间隙 如图2-2示挤压盘之间间隙由入口间隙£呎逐渐减小到出口间隙令卄A = efmax -emin, △为核桃破売加T时的挤压平均变形最瘁、久e和△值均市核桃的几何参数确定Sax =D + 3 (2-5)Sin =D-A (2-6)式中D —核桃的平均宽度，mm慢盘引料端的平均宽度，mmA 一売内表面与核桃仁Z间的平均间隙，mm一般情况下入口间隙匕那可适当增大有利于核桃进入挤压区，出口问隙幺伽可根据核桃的品 种增大或减小，en,n增大有利于提高整仁率但脱売率将降低，反之％血减小有利于提高脱壳率但 整仁率有可能降低。

根据使用要求和使用者提供的核桃，经测定分组3,核桃核桃的尺寸一般在27—37mm之间则 D = 32/nm , A = 4m/n , J = 8/n/n o 根据(式(2-5)和(2-6)),由 D、△、/的值，得：e =£) + » = 32+ 50 = 82/h/hniuxemin = Z)-A = 32-4 = 28m/n为保证进料口的畅通和进料量适当，木设计入口间隙S址适当增大，有利于核桃进入挤压区 为提高整仁率和脱壳率可适当调整，由于新胭地区核桃较饱满，出口间隙幺品适当增大，以保证脱 売率核整仁率的要求2.3.5挤压盘尺寸及速度挤压盘的右.径和速度由生产率确定生产率由两挤压盘的线速度。