1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 山核桃破壳机设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 我国核桃栽培面积大，产量高，但是加工技术落后，没有成熟的核桃破壳机械。针对以上问题，本文主要介绍了一种山核桃破壳机的设计过程。在综述了 山核桃破壳加工现状基础上，通过对比分析与讨论，提出了挤压破壳的加工原理。 所设计的机器主要由电动机及传动装置、滚筒装置、固定齿板装置、间距调节装置、加料 装置 、 支撑装置 等部分组成。其中，滚筒与固定齿板组成破壳装置。电动机通过皮带传动实现滚筒转动，当山核桃经由加料斗进入旋转滚筒与固定齿板之间
2、的缝隙时，被挤压破壳，其间距调节 装置 用于调节固定齿板与滚筒轴之间的距离，以适应加工不同尺寸大小的山核桃。 本文就该机器总体方案进行了较为详细的分析与设计，对该机器总体结构、主要传动装置、主要工作零件进行了较为详细的分析与计算 。此设计工作可靠，结构合理，生产效率高，可满足大量山核桃破壳加工的需要，具有一定应用价值。 关键词： 山核桃，破壳，挤压，方案原理设计，结构设计 II Design of Machine for Carya Shell-Brokening ABSTRACT This article mainly introduced one kind of carya broken
3、shell machines design process. First it summarized the carya broken shell processing present situation, and discussed through the contrastive analysis, proposed pushed the implosion shell processing principle. The machine mainly by parts electric motor and transmission device, drum apparatus, fixed
4、toothed rack installment, spacing control device, loading device, supporting device and so on is composed. And, the drum and the fixed toothed rack compose the broken shell installment. The electric motor causes the drum rotation through the gear transmission, when the carya enters between the revol
5、ving drum and the fixed toothed racks slit by way of the lading hopper, may push the implosion shell, the spacing control element uses in adjusting between the fixed toothed rack and drum shafts distance, adapts the processing different size dimension carya. This article has carried on a more detail
6、ed analysis and the design on the machine overall concept, to the machine gross structure, the main transmission device, the prime task components has carried on a more detailed analysis and the computation. This article introduced the machine operation reliable, the structure is reasonable, the pro
7、duction efficiency is high, may satisfy the carya broken shell processing the need, has certain application value. Keywords: Carya, Shell-Broken, Extrusion, Principles of Design program, Structural Design III 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II 1绪论 . 5 1.1课题的来源 . 5 1.2课题的意义 . 5 1.3核桃破壳机国内外发展现状 . 6 1.3.1 国内核桃破壳
8、的研究 . 6 1.3.2 国外核桃破壳的研究 . 7 1.4课题研究的主要内容 . 8 2设备方案设计与总体设计 . 10 2.1剥壳原理分析与设计 . 10 2.2总体设计 . 12 3设计计算和校核 . 14 3.1电动机的选择 . 14 3.2滚筒轴的设计与计算 . 14 3.3滚筒轴承选择与计算 . 17 3.4键的设计与计算 . 18 3.5带传动的设计与计算 . 18 3.6调节机构设计 . 19 3.7支承架的设计计算 . 19 3.8其他 . 20 4设计说明 . 21 4.1制造要求 . 21 4.2安装要求 . 21 4.3使用说明 . 21 5结论 . 22 IV 参考
9、文献 . 23 附录 . 24 附录图 1 下机架 . 24 附录图 2 小带轮 . 24 附录图 3 带轮罩 . 24 附录图 4 大带轮 . 24 附录图 5 左 轴承端盖 . 24 附录图 6 轴 . 24 附录图 7 上机架 . 24 附录图 8 右轴承端盖 . 24 附录图 9 固定齿板 . 24 附录图 10 料斗 . 24 附录图 11 滚筒 . 24 附录图 12 装配图 . 错误 !未定义书签。 5 1 绪论 1.1 课题的来源 鉴于现在社会生产力的发展，全球正处于高速全面发展阶段，各种自动化、半自动化的批量生 产代替了手工劳动，以及核桃作为一种营养品也好，一种休闲食品也好，
10、 由于核挑品种繁杂，尺寸差异较大、形状不规则，所以核桃的破壳难度较大，同时还需提高生产率。 因此核桃破壳机的生产与发展刻不容缓，尤其是提高它的高效率性的必要。 1.2 课题的意义 双齿盘 - 弧齿板式破壳装置是挤压加工原理的一种，它 很好地满足了“四点加压”原理，而且实现了核挑的滚动挤压，因此破裂效果好、碎仁率低。该装置破壳的最大生产率为 180kg/h。破充率在 90%以上，高路仁率为 70%一 90%。很好的满足了现代核桃破壳的生产： 越来越大的量，越来越快的 生产速度，与越来越高的生产效率。因此，完善的核桃破壳机可以提高生产效率，增加人均占有量。 课题具有以下意义： （ 1）山核桃破壳机
11、采用电动控制，减少了劳动强度，改善了劳动条件，提高了加工效率和进程。 （ 2)生产质量高，生产效率高。山核桃破壳机其可以实现在多核桃破壳，可以在加工中过程中完成前期准备工作，节省了送料准备时间，提高了生产效率，同时保证了生产质量。 （ 3)安全性好。工人长时间工作容易疲劳，不能有效保证生产量，生产效率不能保证平稳，容易造成安全事故，所以采用机械破壳机既改善了人的不安全因素又减少了环境对 操作者的影响，保证了生命财产安全。 （ 4)所设计的山核桃破壳机，其结构简单，维修方便，制造成本低，操作方便，是一款企业生产加工的好帮手。 6 1.3 核桃破壳机国内外发展现状 1.3.1 国内核桃破壳的研究
12、由新疆农业大学机械交通学院研制的 6HP-150型核桃破壳机由分级装置、导向装置、破壳机组成，见图 1-1。 图 1-1 6HP一 150型破壳机结构简图 该机采用挤压破壳原理（如图 1-2） ，当两对法向集中力作用在核桃上时较有利于壳的均匀完全破裂，而多对集中力作用在核桃上因提高了核桃的 刚度降低了内力值核桃反而不易破裂。为了在破壳时能满足上述原理上的要求，在破壳装置结构上采用带有多级凹槽及齿纹的挤压辊，弧齿板罘用双弧板结构，该结构符合“四点加压”原理，因而有利于壳的完全破裂。 图 1-2 挤压破壳简图 7 理想的挤压破裂过程要求核桃从挤压开始到破裂结束至少要转过半周，即要求 B 180，以
13、保证核桃在整个圆周上都产生裂纹，使壳的破裂全面而均匀。考虑到核桃在挤压过程中会出现滑动，通过修正工作弧长 L 的值，使实际挤压工作角q大于上述理论值，从而确保 B 180。 L2= 1 k其中 k为修正系数， 取 k=1 2。由于该结构在破壳时保证了核在整个圆周上都能产生裂纹，因此该结构有利于壳的完全破裂。 1.3.2 国外核桃破壳的研究 如美国胡桃加工技术的新进展，变形恒定的破壳机（如图 1-3），该机具有分送与破壳的双重功用。胡桃果径为 Dn,通过一对滚柱的牙口被轧碎。凡果径大于 Dn 的胡桃则无法通过牙口，只能垂直于图面的方向移动。该机的破壳性能较传统的方法有所改进，但任然造成大量的碎仁
14、，而且果皮也混杂在种仁内。鉴此，G.Tang 等学者进一步探讨了胡桃的压缩破壳原理及破壳过程，提出改进破壳功能的设计方案。 图 1-3 变形恒定的胡桃破壳机工作原理图 夹在两块平板间受压的胡桃 , 其破裂过程可分成两个阶段。最初的裂纹出现在通过两端加压点的子午线方向 , 接着在与裂纹大致垂直的纬线方向出现第二裂纹 ,见图 1-4。如果在胡桃的壳皮外涂上一薄层脆性漆膜 , 在径向压缩下 , 漆膜上会显现出种种微细的裂纹。脆性漆膜的裂纹线仅仅在壳皮表面纤维受拉状态下才显示出来 , 故山裂纹线可断定在纬线方向存在主拉应力。图 1-5上标有记号 T1、T2处表示该处的应力较大又在加压点周围有许多同心的
15、圆周裂纹线 ,说明该处的主拉应力方向与众不同。 8 图 1-4 胡桃在径向压缩下的破裂形式 图 1-5 在径向压缩下 , 壳皮表面脆性漆 层显示出微细裂纹的分布状况 1.4 课题研究的主要内容 山核桃的剥壳方式有很多种。最早的时候人们采用手剥，用锤子把壳打破或者把它放门缝里轻轻地挤挤，渐渐地有了核桃钳，经历了悠久漫长的发展历史，当代的山核桃剥壳机种类繁多，值得一提的是随着 山核桃食用的增多，山核桃剥壳机也越来越多地渗入人们的生活中其演变、发 展的轨迹，不仅标志着科学技术的不断发展，而且也标志着人们生活水平不断提高。目前，山核桃剥壳机更加显示了自己所具有的种种优势，成为农业机械中颇为引人注目的一
16、种机器。 核桃剥壳机的应用当然组要是为了方便消费者的食用，目前 ,破壳取仁主要有以下几种方法：（ 1）离心碰撞式破壳法。（ 2）化学腐蚀法。（ 3）真空破壳取仁法。（ 4）超声波破壳法。（ 5）定间隙挤压破壳法。第一种方法，破仁太多种，所以应用很少；第二种方法，由于在实际操作中不好控制，仁易受到腐蚀，处理不好还会造成对环境的污染，因此人们不愿接受；第三、四种方法，设备 昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想；只有第五种方法值得探究。但由于核桃品种繁杂，尺寸差异较大、形状不规则、壳仁间隙小，所以核桃的破壳取仁难度较大。破壳后还需进行壳仁分离，鉴于壳仁密度相差不大（约为 0.04g/cm） ,加之破
17、壳、碎仁上有许多毛刺，所以壳仁分离也有相当难度。所以综合破壳效果不理想。本文研究的目的在于可实现较高的破壳效果且碎仁少。 本课题是设计一台山核桃破壳机。主要研究内容及工作包括： （ 1）掌握机械 CAD/CAM 基本知识，完成山核桃破壳机的造型设计及其工程图； （ 2）访问临安山核桃加工厂，详细 了解山核桃的生产加工全过程，初定工艺方案； （ 3）熟悉机械设计制造理论，为山核桃破壳机的设计奠定基础； （ 4）分析山核桃工艺特点，确定破壳机的总体设计方案及总体结构； （ 5）破壳机零部件设计及工艺计算； 9 （ 6）绘制设计总图及零件图，并计算相关数据； （ 7）编写说明书。 设计一部综合性能良好的机器，必须首先进行详细的运动学和力学分析与计算，依此可指导后续的结构设计，所以本课题所做的工作又具有理论指导意义。
