1、1小白杏杏核破壳机设计说明书学生姓名 xxxx 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 xxxx 大学教务处制2前 言杏核具有极大的食用价值和药用价值，随着生活水平的提高，人们对其需求量日益增长，除畅销国内市场外，还远销日本、东南亚及欧美等国还是制造酒精和机械用油的工业原料。在河南省的三门峡等地有大面积的杏树种植。目前我国杏仁加工企业均采用传统的手工作坊形式，使杏仁产量、质量和经济效益受到影响。所以说有必要研制一系列的杏核加工设备。在杏核破壳取仁过程中，要求杏仁破碎率要低，破壳效率要高。现有的简易破壳机对杏核破壳时，使杏核在厚度方向上受挤压而破碎，通常要破壳多次，即第一次
2、破壳后筛去碎壳和杏仁，改变破壳间隙再次进行第二次破壳，以同样方式进行第三次至第六次的破壳，此种方式进行杏核破壳加工，杏仁的破碎率高达 15%-30%，降低了杏仁质量，因而造成很大损失，并且加工效率也很低。因此有必要研究杏核和杏仁厚度尺寸，杏核和杏仁之间的间隙等分布规律和杏核破壳时的变形情况，以寻求一种高效低破碎率的破壳方法。小白杏杏核中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用小白杏杏核或脱脂后的小白杏杏核饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以小白杏杏核蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又
3、改善了其功能特性。小白杏杏核蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。小白杏杏核是食用植物油工业的重要原料，利用小白杏杏核油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可用作工业原料。小白杏杏核除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。小白杏杏核加工副产品小白杏杏核壳和小白杏杏核饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。 小白杏杏核在制取油脂、制取小白杏杏核蛋白、生产小白杏杏核仪器以及在小白杏杏核贸易出口时，都需要对小白杏杏核进行预处理加工。小白杏杏核的预处理主要包括小白杏杏核的去壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。小白杏杏核在加工或作为出口商品时，需要进行去
4、壳加工。小白杏杏核在制取油脂时，去壳的目的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的去壳为人力手工去壳，手工去壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以小白杏杏核产区广大农民迫切要求用机器来代替手工去壳。小白杏杏核去壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使小白杏杏核产区的农民不必再采用最原始的去壳方法进行去壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了小白杏杏核去壳的效率。小白杏杏核脱壳机是将小白杏杏核荚果去掉外壳而得到小白杏杏核仁的场上作业机械。由于小白杏杏核本身的生理特点决定了小白杏杏核脱壳不能与小白杏杏核的田间收获一起进行联合作业，而只能
5、在小白杏杏核荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着小白杏杏核种植业的不断发展，小白杏杏核手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。3目 录1 绪论 .411 课题提出的背景 .412 小白杏杏核脱壳机械的发展 .413 小白杏杏核脱壳机械的研究应用现状 .8131 目前小白杏杏核脱壳机采用的脱壳原理 .8132 新型脱壳技术 .9133 小白杏杏核脱壳机械的工艺研究 .9134 小白杏杏核脱壳机械存在的问题 .1014 小白杏杏核脱壳机械研究重点 .10141 提高小白杏杏核脱壳机械的通用性和适应性 .10142 提高机械脱壳率和降低破损率 .101.5 小白杏杏核脱壳机
6、械应用前景 .112 刮板式小白杏杏核去壳机的结构及工作原理 .1121 刮板式小白杏杏核去壳机的结构 .1122 工作原理 .113 刮板式小白杏杏核去壳机主要部件的结构设计 .1231 设计前各项参数的确定 .13311 刮板的半径及转速初定 .13312 刮板所需功率计算 .13313 传动方案拟定 .15314 电动机的选择 .15315 传动装置的运动和参数计算 .1532 V 带传动的设计 .153.3 轴的设计 .193.3.1 轴的强度校核计算 .213.3.2 轴的强度条件： .213.4 刮板结构的设计 .223.5 半栅笼的设计 .233.6 箱体的设计 .233.7 壳
7、仁分离装置的设计 .243.8 机架的设计 .243.9 附件 .24总 结 .25致 谢 .26参考文献 .27塔里木大学毕业设计41 绪论11 课题提出的背景小白杏杏核中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用小白杏杏核或脱脂后的小白杏杏核饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以小白杏杏核蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了其功能特性。小白杏杏核蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。小白杏杏核是食用植物油工业的重要原料，利用小白杏杏核油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可
8、用作工业原料。小白杏杏核除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。小白杏杏核加工副产品小白杏杏核壳和小白杏杏核饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。 小白杏杏核在制取油脂、制取小白杏杏核蛋白、生产小白杏杏核仪器以及在小白杏杏核贸易出口时，都需要对小白杏杏核进行预处理加工。小白杏杏核的预处理主要包括小白杏杏核的去壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。小白杏杏核在加工或作为出口商品时，需要进行去壳加工。小白杏杏核在制取油脂时，去壳的目的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的去壳为人力手工去壳，手工去壳不仅
9、手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以小白杏杏核产区广大农民迫切要求用机器来代替手工去壳。小白杏杏核去壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使小白杏杏核产区的农民不必再采用最原始的去壳方法进行去壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了小白杏杏核去壳的效率。小白杏杏核脱壳机是将小白杏杏核荚果去掉外壳而得到小白杏杏核仁的场上作业机械。由于小白杏杏核本身的生理特点决定了小白杏杏核脱壳不能与小白杏杏核的田间收获一起进行联合作业，而只能在小白杏杏核荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着小白杏杏核种植业的不断发展，小白杏杏核手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。12 小白杏
10、杏核脱壳机械的发展我国小白杏杏核脱壳机的研制自1965年原八机部下达小白杏杏核脱壳机的研制课题以来，已有几十种小白杏杏核脱壳机问世。只进行单一脱壳功能的小白杏杏核脱壳机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的小白杏杏核脱壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成脱壳、分离、清选和分级功能的较大型小白杏杏核脱壳机在一些大批量小白杏杏核加工的企业中应用较为普遍。国内现有的小白杏杏核脱壳机种类很多，如6BH一60型小白杏杏核去壳机、6BH一20B型小白杏杏核去壳机、6BH一20型小白杏杏核脱壳机等(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型小白杏杏核除杂脱
11、壳分选机组一次能实现小白杏杏核原料的脱壳、除皮、分选，是一种比较先进的小白杏杏核后期生产机械。伟民牌6BH一720型小白杏杏核脱壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式脱壳、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型小白杏杏核脱壳机是一种一次喂料就可完成小白杏杏核脱壳工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的小白杏杏核仁可直接装袋入库。6BH一1800型小白杏杏核脱壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次脱塔里木大学毕业设计5壳。而随着我国小白杏杏核产业的进一步调整，小白杏杏核产量逐年增加，小白杏杏核的机械化脱壳程度将大
12、幅提高，小白杏杏核脱壳机械将拥有广阔的发展前景 1。小白杏杏核去壳的原理很多，因此产生了很多种不同的小白杏杏核去壳机械。小白杏杏核去壳部件是小白杏杏核去壳机的关键工作部件，去壳部件的技术水平决定了机具作业刚小白杏杏核仁破碎率、小白杏杏核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，小白杏杏核仁破碎率是社会最为关心的主要指标。八十年代以前的小白杏杏核去壳机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的小白杏杏核仁，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去壳原理，研制新式去壳部件，便成为小白杏杏核去壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现
13、了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式小白杏杏核去壳机。自1983年以来，在已有的小白杏杏核去壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式去壳部件，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小白杏杏核去壳部件：1封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式小白杏杏核去壳部件图1-1 封闭式纹杆滚筒去壳机构六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了TH-340型小白杏杏核去壳机，其去壳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 3。如图1-1所示。在该机构中小白杏杏核进口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，
14、工作时，小白杏杏核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、揉搓作用下直接脱壳，小白杏杏核受列去壳机的直接搓擦作用，系强制脱壳，故破碎率高。去壳时， 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。为了将混在一起的小白杏杏核仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的去壳机一般塔里木大学毕业设计6要配置分离机构。后来研制并生产的TH-47O型，6 BH-570型等型式的去壳机，结构与其大同小异，去壳质量均不理想。2封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式去壳部件该机的去壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，去壳原理系挤压式，如图1-2所示。作业时，小白杏杏核果
15、在胶辊的推动下，通过去壳间隙(520毫米)，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了去壳部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外，因直径小于去壳间隙的小果未经去壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有30%左右。所以不得不增设循环机构，以使小白杏杏核经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。图 1-2 封闭橡胶板滚筒去壳机构作业时，小白杏杏核果在胶辊的推动下，通过去壳间隙(520毫米)，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了去壳部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外，因直径小于去壳间隙的小果未经去壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有30%左右。所以不得不增设循环机构，以使小
16、白杏杏核经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。3开式纹杆滚筒，编织凹板式小白杏杏核去壳部件去壳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1-3所示。作业时，小白杏杏核果在滚筒的推动下，受挤压揉搓脱壳，该结构与封闭滚筒式不同，小白杏杏核果受到开式滚筒的搅拌作用，去壳力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在3%-5% 。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，去壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末脱壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被去壳，故剥净率较高。塔里木大学毕业设计7图1-3 开式纹杆滚筒去壳机构4立式去壳机构去壳部件采用了由两根扁钢条焊
17、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，该去壳部件如图1-4所示。图1-4 立式去壳机构在去壳室内，小白杏杏核果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到去壳的目的，此方法系柔性揉搓去壳。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，编织凹板式小白杏杏核去壳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1-5所塔里木大学毕业设计8示。作业时，小白杏杏核果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形成一个活动层，小白杏杏核果在该活动层内互相揉搓而脱壳。由于在该机构中，避开了去壳部件的直接挤压， 冲击的
18、作用，而是小白杏杏核搓小白杏杏核，系柔性去壳，故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率(破碎率+损伤率)为091。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。图1-5 开式扁条滚筒去壳机构13 小白杏杏核脱壳机械的研究应用现状目前国内小白杏杏核脱壳机从其脱壳原理、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，但脱壳质量均不高，破损率都大于8 %，剥出的小白杏杏核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。探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径。131 目前小白杏杏核脱壳机采用的脱壳原理目前应用比较广泛的小白杏杏核机械脱壳原理
19、有以下几种 2。撞击法脱壳 撞击法脱壳是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外壳破碎而实现脱壳的目的 2。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脱壳机。甩料盘使小白杏杏核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，从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳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。影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的
20、结构特点等。碾搓法脱壳 小白杏杏核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脱壳。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去壳机。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塔里木大学毕业设计9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，并与壳仁脱离，达到脱壳的目的。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。剪切法脱壳 小白杏杏核荚果在固定刀架和转鼓间受到相
21、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去壳机。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，可根据小白杏杏核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，特别是带绒棉籽的去壳，去壳效果较好。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。挤压法脱壳 挤压法脱壳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，使小白杏杏核荚果通过间隙时受到辊
22、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脱壳率高低的重要因素。搓撕法脱壳 搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱壳的。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。小白杏杏核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
23、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脱壳过程。影响脱壳性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。132 新型脱壳技术压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入小白杏杏核壳内，维持一段时间，以使小白杏杏核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，从而达到脱壳的目的。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 将小白杏杏核荚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有相当
24、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96%的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。133 小白杏杏核脱壳机械的工艺研究在脱壳技术方面，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脱壳率及脱壳质量。塔里木大学毕业设计10分级处理 物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行脱壳，才能提高脱壳率，减少破损率。水分含量 小白杏杏
25、核荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使小白杏杏核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，脱壳时能被充分破裂，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 3。134 小白杏杏核脱壳机械存在的问题目前我国在小白杏杏核脱壳技术研究方面一直没有大的突破，资金投入也不足，脱壳部件的研制仍在2O世纪90年代初的技术水平上徘徊，所以在脱壳性能上并没有很大的提高。由于机械脱壳时对小白杏杏核仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的小白
26、杏杏核仁至今仍是手工去壳。脱壳机械在技术性能和作业环节上存在以下问题： 脱壳率低，脱壳后的果仁破损率高，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 8。14 小白杏杏核脱壳机械研究重点我国加入WTO以来，国内外关于小白杏杏核脱壳机械的开发与推广应用日益增多，针对现有小白杏杏核脱壳机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对小白杏杏核脱壳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。
27、141 提高小白杏杏核脱壳机械的通用性和适应性提高小白杏杏核脱壳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，许多小白杏杏核脱壳机械只是针对某一小白杏杏核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。提高小白杏杏核脱壳机械的通用性和兼容性，使研制的小白杏杏核脱壳机械通过更换主要部件能够同时对其他带壳物料进行脱壳加工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果脱壳作业需要的脱壳机具，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。小白杏杏核脱壳机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到小白杏杏核脱壳机械能否更好的推广应用与健康发展。142 提高机械脱壳率和降低破损率对
28、小白杏杏核脱壳机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，改革传统结构，研究新的脱壳机理，优化结构设计；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高脱壳率，降低籽仁破损率。目前国内外的小白杏杏核脱壳机械均存在脱壳率和破损率之间的矛盾，处理好这一关键技术将关系到小白杏杏核脱壳机械的发展前景。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、自动定位脱壳装置，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小白杏杏核机械的研制开发中，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
