畢業(yè)設(shè)計(jì)
花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
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花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼得到花生仁的場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生果的含水率降低到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。花生脫殼機(jī)在減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率方面起到了積極作用，促進(jìn)了花生工業(yè)的發(fā)展。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已經(jīng)無(wú)法滿足高效生產(chǎn)要求，實(shí)行脫殼機(jī)械花迫在眉睫。但是，目前國(guó)內(nèi)外花生脫殼機(jī)對(duì)花生破碎率和損傷率的指標(biāo)要求都比較高，超出種用籽和商品化的標(biāo)準(zhǔn)，限制了使用范圍。因此，降低花生脫殼機(jī)的破碎率和損傷率仍是研制花生脫殼機(jī)的關(guān)鍵問題。針對(duì)花生果的物理特性本論文設(shè)計(jì)了一種刮板式花生脫殼裝置，該脫殼裝置功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，滿足小型規(guī)模的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(jī)械化，應(yīng)用本機(jī)器后，可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動(dòng)量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，為花生聯(lián)合生產(chǎn)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：花生；刮板；脫殼裝置
目 錄
1引言 1
1.1課題提出的背景 1
1.2目前花生脫殼機(jī)采用的脫殼原理 1
1.3花生脫殼機(jī)械存在的問題 2
1.4花生脫殼機(jī)研究重點(diǎn) 2
1.5花生脫殼機(jī)應(yīng)用前景展望 3
2刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 4
2.1刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理 4
2.2刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu) 4
3刮板式花生脫殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 5
3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì) 5
3.3刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
3.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 8
3.5編織網(wǎng)凹板設(shè)計(jì) 10
3.6除雜裝置的設(shè)計(jì) 11
3.7 機(jī)架 12
致 謝 14
參考文獻(xiàn) 15
1引言
1.1課題提出的背景
花生中富含脂肪和蛋白質(zhì)，既是主要的食用植物油來(lái)源，而且又可提供豐富的植物蛋白質(zhì)。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以花生蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性?；ㄉ鞍追圻€可以通過高壓膨化做成蛋白肉。花生是食用植物油工業(yè)的重要原料，利用花生油可制造出人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等等各種食用油，也可用作工業(yè)原料?；ㄉ?jīng)簡(jiǎn)單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營(yíng)養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品?；ㄉ庸じ碑a(chǎn)品花生殼和花生餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。
花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時(shí)，都需要對(duì)花生進(jìn)行初級(jí)處理加工?；ㄉ某跫?jí)處理主要包括花生的剝殼和分級(jí)、破碎、軋胚和蒸炒等。
花生在加工或作為出口商品時(shí)，需要進(jìn)行脫殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r(shí)，剝殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進(jìn)行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來(lái)代替手工脫殼?；ㄉ鷦儦C(jī)的誕生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進(jìn)行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動(dòng)，同時(shí)還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲同時(shí)進(jìn)行工作，而只能在花生莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無(wú)法滿足高效生產(chǎn)的要求，實(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
1.2目前花生脫殼機(jī)采用的脫殼原理
目前應(yīng)用比較廣泛的花生機(jī)械脫殼原理有以下幾種：
撞擊法脫殼撞擊法脫殼是原料高速運(yùn)動(dòng)時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破裂而實(shí)現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心脫殼機(jī)。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，花生外殼就會(huì)產(chǎn)生較大的變形，進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)花生果離開壁面時(shí)，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度，花生果所受到的彈性力較小，運(yùn)動(dòng)速度也不如外殼，阻止了外殼迅速向外移動(dòng)而使其在裂縫處裂開，從而實(shí)現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式脫殼機(jī)脫殼質(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。
碾搓法脫殼花生莢果在固定磨片和運(yùn)動(dòng)著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用，使花生莢果的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個(gè)固定圓盤和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤組成的圓盤剝殼機(jī)。莢果經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動(dòng)磨片的間隙中，動(dòng)磨片轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力；同時(shí)，磨片上的牙齒不斷對(duì)外殼進(jìn)行切裂，在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂，并使殼仁脫離，達(dá)到脫殼的目的。該種方法影響因素主要是，莢果的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。
剪切法脫殼：花生莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的刀板的剪切力的作用，外殼被轉(zhuǎn)鼓切裂并打開，實(shí)現(xiàn)外殼與果仁的分離。其設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件的刀板剝殼機(jī)。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上都裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)花生莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素主要是，原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大小等。
擠壓法脫殼：擠壓法脫殼是靠一對(duì)直徑相同轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥，將兩輥的間隙調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?，使花生莢果通過間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。
搓撕法脫殼：搓撕法脫殼是利用相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠輥筒對(duì)花生莢果進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，輥面之間存在一定的線速差，橡膠輥具有一定的彈性。其摩擦系數(shù)較大?；ㄉv果進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí)，與兩輥面相接觸，如果此時(shí)花生莢果符合被輥?zhàn)訃说臈l件，即嚙入角小于摩擦角，就能順利進(jìn)入兩輥間．此時(shí)花生莢果在被拉入輥間的同時(shí)，受到兩個(gè)不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當(dāng)莢果到達(dá)輥?zhàn)又行倪B線附近時(shí)法向擠壓力最大，花生莢果受壓產(chǎn)生彈性—塑性變形，此時(shí)花生莢果的外殼也將在擠壓作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素主要是，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等[3]。
1.3花生脫殼機(jī)械存在的問題
目前我國(guó)在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在2O世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有太大的突破提高。[3]由于機(jī)械脫殼時(shí)對(duì)花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長(zhǎng)期貯存的花生仁至今仍是手工剝殼。脫殼機(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。② 機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機(jī)制造，制造的工藝水平較低，同時(shí)能量消耗較高。⑤ 有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn)，未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。
1.4花生脫殼機(jī)研究重點(diǎn)
我國(guó)加入WTO以來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機(jī)械的研究與推廣應(yīng)用日益增多，針對(duì)現(xiàn)有花生脫殼機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來(lái)的發(fā)展過程中，對(duì)花生脫殼機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。
（1）提高花生脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性
提高花生脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性仍是當(dāng)前的主要研究方向之一。目前，許多花生脫殼機(jī)械只是針對(duì)某一花生品種和所在地區(qū)的生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)的，其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高花生脫殼機(jī)械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機(jī)械通過更換主要的零部件能夠同時(shí)對(duì)其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅(jiān)果脫殼作業(yè)需要的脫殼機(jī)具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應(yīng)不同加工企業(yè)的生產(chǎn)需要?；ㄉ摎C(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，將直接影響到花生脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。
（2）提高機(jī)械脫殼率降低破損率
對(duì)花生脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)研究開發(fā)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時(shí)在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國(guó)內(nèi)外的花生脫殼機(jī)械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到花生脫殼機(jī)械的發(fā)展前景。
（3）提高機(jī)械自動(dòng)化程度
向自動(dòng)控制和自動(dòng)化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機(jī)電一體化手段，開發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國(guó)內(nèi)和國(guó)外市場(chǎng)。
（4）提高機(jī)械優(yōu)化程度
新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機(jī)械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡(jiǎn)化操作，減少輔助工作時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命，降低勞動(dòng)使用費(fèi)用等將作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機(jī)械需要盡快解決的問題 [5][6]。
1.5花生脫殼機(jī)應(yīng)用前景展望
花生生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來(lái)，花生機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長(zhǎng)，作業(yè)水平進(jìn)一步提高，社會(huì)化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然目前花生脫殼機(jī)械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少，低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一些比較落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)，用作種子和特殊用途的花生仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)花生生產(chǎn)機(jī)械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對(duì)花生機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動(dòng)了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái)，為花生生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)花生生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)買花生機(jī)械、開展花生機(jī)械作業(yè)服務(wù)的政策和措施，調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買花生機(jī)械的積極性，使花生脫殼機(jī)的需求不斷提高。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然?；ㄉ摎C(jī)在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了花生加工業(yè)化的科技進(jìn)步，為花生脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了很大的空間 。
2刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)
2.1刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理
本設(shè)計(jì)的花生脫殼機(jī)的脫殼工作原理為：花生果從上料斗進(jìn)入到剝殼箱，受到刮板和編制網(wǎng)孔凹板的碾壓搓脫后，被剝出的花生穿過編制網(wǎng)孔凹板的網(wǎng)孔往下落，那些未被剝除的花生仍留在剝殼箱內(nèi)，繼續(xù)剝殼?；ㄉ谙侣溥^程中，設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口，其作用是將花生殼與花生仁進(jìn)行分離，重量稍輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到花生殼收集通道，而重量稍重的花生仁不被吹走繼續(xù)下落，進(jìn)入到花生仁收集通道。
2.2刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)
刮板式花生脫殼機(jī)是借助軸上刮板與編織網(wǎng)凹板的碾壓搓脫作用，將花生果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它主要由動(dòng)力裝置、刮板裝置、編織網(wǎng)孔凹板、去雜裝置和機(jī)架幾部分組成。
1.刮板 2.軸 3.風(fēng)機(jī) 4.風(fēng)機(jī)架 5.機(jī)架 6.出料斗 7.電動(dòng)機(jī) 8.柵條 9.鎖緊板 10.進(jìn)料斗
圖2-1 刮板式花生脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
花生莢果進(jìn)入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來(lái)進(jìn)入剝殼箱內(nèi)，花生莢果落入到編織網(wǎng)凹板上，由于編織網(wǎng)凹板頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)花生莢果，因此花生莢果落入編織網(wǎng)凹板被刮板碾壓搓脫，從而使這些花生莢果的果殼被壓碎。剝殼后的仁與殼通過編織網(wǎng)凹板間的間隙落下，同時(shí)，受到風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而花生仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達(dá)到了殼仁分離的目的。
3刮板式花生脫殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
3.1.1電機(jī)的選擇
本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)器動(dòng)力來(lái)源，通過V帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒軸實(shí)現(xiàn)預(yù)期工作-單機(jī)傳動(dòng)，簡(jiǎn)單可行。
電動(dòng)機(jī)類型的選擇：
根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)功率的選擇：
由于刮板式花生脫殼機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)速較高，達(dá)到
本設(shè)計(jì)選用Y90L-4型電動(dòng)機(jī)
則傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)計(jì)算如下：
軸的轉(zhuǎn)速
(3-1)
軸的輸入功率
kW (3-2)
軸的轉(zhuǎn)矩
N·m (3-3)
3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì)
3.2.1V帶的設(shè)計(jì)
以每天工作時(shí)間10h進(jìn)行設(shè)計(jì)
確定計(jì)算功率：
查表得工作情況系數(shù)[12] =1.1
==1.1×1.5=1.65(kW) (3-4)
選擇V帶帶型：
根據(jù)、查[8]得最適合的帶型為A型
確定帶輪基準(zhǔn)直徑：
由主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑系中選取
從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為
(3-5)
驗(yàn)算帶的速度
(3-6)
v=<=
因此所選帶的速度合適
確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
根據(jù)：
初步確定中心距
計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
(3-7)
由V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系中選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算實(shí)際中心距a
(3-8)
驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角：
(3-9)
主動(dòng)輪包角合適
計(jì)算V帶的根數(shù)z：
(3-10)
由
=3.663
查表得
kW
kW
代入數(shù)值，經(jīng)計(jì)算 Z=1.984
取z=2
計(jì)算預(yù)緊力：
(3-11)
計(jì)算作用在軸上的壓軸力：
(3-12)
代入數(shù)值計(jì)算得
=482.7N
3.2.2V帶輪的設(shè)計(jì)
帶輪材料選用HT200
根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式。
3.3刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
刮板結(jié)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分，它的作用就是對(duì)花生果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四根支撐架十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 刮板結(jié)構(gòu)示意圖
因?yàn)楣伟宓拈L(zhǎng)度較長(zhǎng)，受力面積較大，所以對(duì)刮板的強(qiáng)度有一定要求，采用的材料是45號(hào)鋼，而且刮板的表面進(jìn)行處理，表面滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四條圓形鋼柱，刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離238mm。刮板固定支架長(zhǎng)度為500mm，截面尺寸60mm′10mm。
刮板中間有一個(gè)圓形滾筒，避免花生在工作過程中聚集到中間不與刮板進(jìn)行搓擦。
3.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·mm
初步確定軸的最小直徑：
先按經(jīng)驗(yàn)公式算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
查表選取
于是得
(3-13)
擬定軸上零件的裝配方案：
通過對(duì)各種方案的比較，現(xiàn)選用圖3-2所示裝配方案
圖3-2 軸的示意圖
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度[9]：
（1）為滿足V帶輪的軸向定位，1-2軸右端制一軸肩 故取3-4段直徑=22mm，取直徑D=22m，
V帶輪與軸配合的轂孔長(zhǎng)初取為32mm，最后一段長(zhǎng)度取為
（2）初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承只承受徑向力，故先用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，初步選取深溝球軸承6205，其基本參數(shù)如表3-2所示：
表 3-2 滾動(dòng)軸承參數(shù)表
型號(hào)
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
6205
D
B
脂潤(rùn)滑
油潤(rùn)滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
（3）安裝刮板的軸直徑。刮板安裝寬度取，
（4） 軸承端蓋總厚度20mm，取端蓋外端與V帶輪右端面間的距離，故取
（5）取刮板距箱體內(nèi)壁，取，。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（6）確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑見零件圖
滾筒軸的校核：
滾筒軸的校核采用《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》[10]作為依據(jù)。
軸的校核設(shè)計(jì)如下：
（1）軸的總體設(shè)計(jì)信息如下
軸的轉(zhuǎn)向方式：?jiǎn)雾?xiàng)恒定
軸的工作情況：無(wú)腐蝕條件
軸的轉(zhuǎn)速：382.2
軸的功率：1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩：33732N·mm
所設(shè)計(jì)的軸式實(shí)心軸
所選材料牌號(hào)：45調(diào)質(zhì)
硬度（HB）：230
抗拉強(qiáng)度：650MPa
屈服點(diǎn)：360MPa
彎曲疲勞極限：270MPa
扭轉(zhuǎn)疲勞極限：155MPa
許用靜應(yīng)力：260MPa
許用疲勞應(yīng)力：180MPa
（2）確定軸的最小直徑
所設(shè)計(jì)的軸為實(shí)心軸
A值定為：115
許用剪力的范圍：25~45MPa
滿足設(shè)計(jì)的最小軸徑：22mm
軸的總長(zhǎng)度：730mm
軸的段數(shù)：5
（3）彎曲應(yīng)力校核
危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：684mm
直徑25mm
危險(xiǎn)截面的彎矩M106000N·m
扭矩T：33.732N·m
截面的計(jì)算過左應(yīng)力：16.56MPa
許用疲勞應(yīng)力：180MPa
684mm處彎曲應(yīng)力校核通過
結(jié)論：彎曲應(yīng)力校核通過
3.5編織網(wǎng)凹板設(shè)計(jì)
編織網(wǎng)凹板在機(jī)器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的花生與未被剝殼的花生進(jìn)行分離，其分離的原理就是“小個(gè)通過，大個(gè)不過”。編織網(wǎng)凹板的每一個(gè)網(wǎng)格都只能容許一個(gè)花生仁大小的物體通過，花生仁剛好可以穿過網(wǎng)格，而花生果因?yàn)樘?，無(wú)法通過網(wǎng)格，將被阻擋在剝殼箱內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎為止。大花生果如?；ㄒ惶?hào)參數(shù)數(shù)據(jù)平均為：長(zhǎng)34.30mm，寬14.98mm，厚16.34mm?；ㄉ实钠骄叽鐬椋洪L(zhǎng)18.20mm，寬9.82mm，厚8.81mm。小花生果1016為：長(zhǎng)29.65mm，寬13.36mm厚14.44mm，花生仁平均尺寸為：長(zhǎng)15.30mm，寬9.61mm，厚8.76mm[11]。因此，編織網(wǎng)的間隙可取10～15mm，其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：
編織網(wǎng)
圖3-4 編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu)示意圖
編織網(wǎng)是利用兩塊凹板對(duì)兩端進(jìn)行固定的，凹板材料為HT200，編織網(wǎng)材料為20號(hào)鋼。編織網(wǎng)采用圓截面網(wǎng)狀，因其特殊的作用，還需對(duì)其進(jìn)行表面處理，要求滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。編織網(wǎng)的兩頭裝砌在凹板的圓形槽內(nèi)，組成半圓網(wǎng)籠，網(wǎng)格間距為10mm，這樣可使剝出的花生仁能通過網(wǎng)格，而未剝殼的剛不能通過。由于編織網(wǎng)和內(nèi)、外兩凹板分離，這樣就可以對(duì)編織。
3.6除雜裝置的設(shè)計(jì)
殼仁分離裝置分為兩個(gè)部分，一個(gè)是氣流通道，它的一端接風(fēng)機(jī)，另一端安裝在箱體的下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方?；ㄉ?jīng)過箱體內(nèi)的剝殼過程后，將由此裝置對(duì)其進(jìn)行殼仁分離，分離的基本原理是利用花生殼與花生仁的重量及受力面積的不同，用氣流對(duì)其進(jìn)行分離。重量稍重的不被氣流吹走，直接下落到花生仁收集通道，而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流帶入到花生殼收集通道。
3.4.1風(fēng)機(jī)的選擇
所需風(fēng)量計(jì)算：
風(fēng)選氣流的風(fēng)量，理論上可根據(jù)喂入的物料、應(yīng)清楚的雜質(zhì)量確定。
式中：
a—機(jī)器的喂入量：0.24kg/s
b—風(fēng)選出的雜質(zhì)占喂入量的百分比：20%
r—空氣密度：1.237g/
m—攜帶雜質(zhì)氣流混合濃度比：0.1
計(jì)算得：
Q=1357
風(fēng)壓計(jì)算：
風(fēng)壓是以下壓力之和：
(3-14)
即
H=1/2r?i）（1+ (3-15)
式中：
n—風(fēng)選氣流速度：
n=10m/s
Rm —比摩阻：
Rm =8Pa/m
?i—局阻阻力參數(shù)之和：
?i=1.26
L—沿程參數(shù)，當(dāng)時(shí)取
ko=0.75
m—混合濃度比：
m=0.10
計(jì)算得：
H=854Pa
根據(jù)計(jì)算：風(fēng)機(jī)風(fēng)量為1357，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1235Pa
故本機(jī)風(fēng)選機(jī)構(gòu)采用離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)選，外形為切角矩形，這樣能使氣流沿出口寬度方向的不均勻性得到改善。型號(hào)DZ160、電壓220/380（V）、功率0.25（kW）、風(fēng)量800-1080（），風(fēng)壓900-1700（Pa）、轉(zhuǎn)速2850（r/min）。
3.7 機(jī)架
整個(gè)機(jī)架采用L63*63*6角鋼焊接而成，起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用，并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面。剝殼機(jī)安裝在機(jī)架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
總 結(jié)
本文是圍繞農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品——花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(jī)械化，應(yīng)用本機(jī)器后，可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動(dòng)量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。該機(jī)的關(guān)鍵部分是刮板與編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu)，因?yàn)榛ㄉ鷦儦さ恼麄€(gè)過程都是由這兩部分完成的，剝出來(lái)的花生能不能符合要求，完全是看刮板與編織網(wǎng)凹板的性能能不能達(dá)到要求。本文也介紹了目前各種花生剝殼原理及裝備，并對(duì)花生剝殼機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景作出了簡(jiǎn)明的概括和分析。
本次設(shè)計(jì)是對(duì)我的四年的大學(xué)生活做出的總結(jié)，同時(shí)為將來(lái)工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己解分析問題、解決問題的能力，為今后自己的生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過程基本順利完成。
總的說(shuō)來(lái)，雖然在這次設(shè)計(jì)中自己學(xué)到了很多的東西取得一定的成績(jī)，但同時(shí)也存在一定的不足和缺陷，我想這都是這次設(shè)計(jì)的價(jià)值所在，以后的日子以后自己應(yīng)該更加努力認(rèn)真，以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!
致 謝
本文是在李傳峰老師的精心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的，在李老師的培養(yǎng)和教育不僅使我順利完成了論文，而且將繼續(xù)激勵(lì)我在今后的人生旅途上不斷進(jìn)取。首先感謝塔里木大學(xué)的培養(yǎng)和教育，感謝學(xué)校給我提供了這么難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和學(xué)習(xí)環(huán)境，使我將以前學(xué)到的知識(shí)重新回顧了一遍，知道了學(xué)習(xí)的重要性，承蒙李傳峰老師的悉心教導(dǎo)，我順利的完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，很感謝老師對(duì)我的栽培，讓我沒有遺憾地完成了大學(xué)的最后一個(gè)任務(wù)，更讓我對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)更好的鞏固和加強(qiáng)，也想學(xué)習(xí)到了很多新的技能和知識(shí)。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。
時(shí)間過得很快，總以為畢業(yè)遙遙無(wú)期，沒想到轉(zhuǎn)眼就各奔東西，四年時(shí)間讓人改變了不少，學(xué)到了不少，學(xué)校的日子是最美好的日子，等到步入社會(huì)的時(shí)候，就不再會(huì)有這些美好的心境，等待著的是工作和生活的壓力，那個(gè)時(shí)候最懷念的還是這段時(shí)光，珍惜還能在這里留下的寥寥無(wú)幾的日子，珍惜還能和朋友們一起歡笑的日子。
離別總要到來(lái)，未來(lái)的我們更要好好奮斗，感謝這段青春歲月，感謝陪我四年的老師朋友，是他們給了我無(wú)數(shù)的鼓勵(lì)和幫助，在這里我把最深的祝福獻(xiàn)給你們，希望你們的生活永遠(yuǎn)幸福快樂！
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