碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì),碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì),碰撞,核桃,破殼機(jī),設(shè)計(jì)
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查記錄表
年 月 日
學(xué)生姓名
班級(jí)
課題名稱
課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述）
存在的問(wèn)題及整改措施（學(xué)生自述）
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等）
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
學(xué)院意見(jiàn)
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級(jí)
機(jī)械12-2
學(xué)生姓名
付志凱
學(xué)號(hào)
8011208218
課題名稱
碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2012年12月1日—— 2012年5月29日（共14周）
指導(dǎo)教師
張宏
職稱
副教授
課題內(nèi)容
該裝置由上機(jī)殼與下機(jī)殼， 以及傳動(dòng)部件組成。 上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥， 脫棍與上機(jī)殼的外壁之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室， 輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉， 進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼，為碰撞的核桃在咽喉處被搓擦擠壓破碎。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，了解核桃破殼的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)碰撞式核桃的總體方案。
第6周—第9周 碰撞式核桃的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 史建新,高大中,王學(xué)農(nóng)等.6HP-150型核桃破殼機(jī)[J].糧油加工與食品機(jī)械,2000,(1):28-29.
[2] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備[J].農(nóng)機(jī)化研究,2008,(12):27-29,89.
[3] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.一種核桃破殼取仁設(shè)備的研究[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2011,(3):104-106.DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.2011.03.028.
[4] 董詩(shī)韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,34(1):62-65.
[5] 何義川,史建新.核桃殼力學(xué)特性分析與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,32(6):70-75.
[6] 史建新,辛動(dòng)軍.國(guó)內(nèi)外核桃破殼取仁機(jī)械的現(xiàn)狀及問(wèn)題探討[J].農(nóng)機(jī)化,2001,(6):29-32.
[7] 梁莉,郭玉明,廉曉華等.微波核桃破殼力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)與分析[C].//第六屆博士生學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2008:448-452.
[8] 梁莉,郭玉明,張鵬等.微波核桃破殼及對(duì)殼體材料拉伸力學(xué)性質(zhì)的影響研究[C].//紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立三十周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)(CSAE2009)論文集.2009:1-2.
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
12屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
碰撞式核桃破殼機(jī)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
學(xué)生姓名 付志凱
學(xué) 號(hào) 8011208218
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 12-2
指導(dǎo)教師 張宏
日 期 2012.6
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
前 言
無(wú)論在國(guó)際還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國(guó)核桃產(chǎn)量卻遠(yuǎn)落后于國(guó)際上其他國(guó)家。在我國(guó)核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)核桃年產(chǎn)量已達(dá)12萬(wàn)噸。
隨著核桃種植面積的擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加，與核桃相關(guān)的加工開(kāi)始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級(jí)等 等，大量生產(chǎn)加工不能依靠人力，必須有相應(yīng)的機(jī)械換設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線，因此這些加工設(shè)備的研究成為當(dāng)務(wù)之急。
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)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來(lái),堅(jiān)果機(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,雖然目前堅(jiān)果破殼機(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。在一些地區(qū),特殊用途的堅(jiān)果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動(dòng)生產(chǎn)率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。早在20世紀(jì) 60 年代初,就著手研制堅(jiān)果破殼機(jī)具,至80年代初,美國(guó)、意大利、法國(guó)等已相繼推出了各種堅(jiān)果破殼機(jī)。
進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化開(kāi)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)堅(jiān)果機(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)筑了適合堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái),為堅(jiān)果生產(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)堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化的過(guò)程中,相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)買堅(jiān)果機(jī)械、開(kāi)展堅(jiān)果機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買堅(jiān)果機(jī)械的積極性,形成了新的市場(chǎng)需求。隨著堅(jiān)果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)外對(duì)堅(jiān)果深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高堅(jiān)果破殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。堅(jiān)果破殼機(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)了堅(jiān)果加工業(yè)的科技進(jìn)步,為堅(jiān)果破殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。
該裝置由上機(jī)殼與下機(jī)殼，以及傳動(dòng)部件組成上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥，脫棍與上機(jī)殼的外辟之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼。
目 錄
1核桃破殼技術(shù)現(xiàn)狀 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
2核桃破殼機(jī)總體結(jié)構(gòu) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
3核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
3.2電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4帶及帶輪的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.1 確定計(jì)算功率 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.2 選擇V帶的型號(hào) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.4 確定傳動(dòng)中心距a和帶長(zhǎng)L 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.6 確定V帶的根數(shù) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.7 確定帶的初拉力 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
4.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
5 V 帶帶輪的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
5.1帶輪的材料選擇 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
5.3 從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.2 初步選擇輸出軸系 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.3確定輸出軸上的圓角半徑值 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.1 作軸的簡(jiǎn)圖 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.2 求輸出軸上的所受作用力的大小 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.3滾筒上的合力 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.4軸上水平面內(nèi)所受支反力 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.6 作彎矩圖 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.4.7作扭矩圖 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
6.5 校核軸的強(qiáng)度 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
7 滾筒的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
8圓盤(pán)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
9入料口及破殼機(jī)上蓋的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
10機(jī)架的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
11小結(jié) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
12致謝 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
13參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。
碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
付志凱
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：我國(guó)是核桃種植大國(guó)，尤其是地區(qū)核桃產(chǎn)量居全國(guó)前列，但核桃加工技術(shù)相對(duì)落后，沒(méi)有先進(jìn)的核桃破殼機(jī)械。針對(duì)核桃的加工和核桃破殼取仁的工藝方法，設(shè)計(jì)了碰撞式核桃破殼機(jī)，對(duì)其結(jié)構(gòu)及其原理作了介紹。該裝置采用滾筒和輻條篩使核桃碰撞和擠壓達(dá)到破殼的目的。通過(guò)對(duì)核桃破殼實(shí)驗(yàn)研究和主要影響因素分析表明此設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理可以實(shí)現(xiàn)殼仁的分離。
關(guān)鍵詞：核桃破殼; 取仁
1引言
無(wú)論在國(guó)際還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國(guó)核桃產(chǎn)量卻遠(yuǎn)落后于國(guó)際上其他國(guó)家。在我國(guó)核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)核桃年產(chǎn)量已達(dá)12萬(wàn)噸。[1]
隨著核桃種植面積的擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加，與核桃相關(guān)的加工開(kāi)始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級(jí)等 等，大量生產(chǎn)加工不能依靠人力，必須有相應(yīng)的機(jī)械換設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線，因此這些加工設(shè)備的研究成為當(dāng)務(wù)之急。
針對(duì)當(dāng)前核桃加工存在的問(wèn)題和市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)了核桃破殼機(jī)械代替人力脫殼。
2 核桃破殼取仁方法及核桃破殼裝置
2.1核桃破殼取仁方法
有離心碰撞式破殼法、化學(xué)腐蝕法、真空破殼取仁法、超聲波破殼法和定間隙擠壓破殼法。離心碰撞方法碎仁太多,所以應(yīng)用很少;化學(xué)腐蝕方法由于在實(shí)際操作中不好控制,仁易受到腐蝕,處理不好還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染;真空破殼和超聲波破殼方法設(shè)備昂貴,破殼成本高,且破殼效果不夠理想;定間隙擠壓破殼方法值得探索[2]。
核桃破殼取仁裝置有很多種，常見(jiàn)的有機(jī)械打擊破殼、圓盤(pán)剝殼裝置、齒輥剝殼裝置、離心剝殼裝置、錘擊式剝殼裝置、軋輥式剝殼裝置、對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置、沖壓式破殼裝置、核桃鋸口破殼裝置、核桃破殼挖核裝置以及平板擠壓式破殼裝置等。[3]
3碰撞式核桃破殼機(jī)的介紹
通過(guò)對(duì)核桃破殼的實(shí)驗(yàn)分析，采用碰撞擠壓破殼的方法。通過(guò)滾筒的拋送，核桃與輻條篩碰撞，進(jìn)而在滾筒與輻條篩的擠壓下破殼。其整體結(jié)構(gòu)圖如下：
1.機(jī)架 2.、9.螺母 3、10.墊圈 4、11.螺栓 5.電機(jī) 6.鍵 7.主動(dòng)帶輪 8.V帶 12.滾筒 13.輻條篩 14.上機(jī)殼
圖 1 碰撞式核桃破殼機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖
3.1破殼機(jī)的工作原理
該裝置由上機(jī)殼與下機(jī)殼，以及傳動(dòng)部件組成。上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的滾筒，滾筒與上機(jī)殼的外壁之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與滾筒平行的輻條篩，輻條篩與滾筒之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和滾筒之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊并擠壓碎核桃殼。
3.2破殼機(jī)的主要結(jié)構(gòu)
輻條篩部分：
輻條篩起碰撞擠壓作用，它是由一定數(shù)量的圓鋼焊接在上機(jī)殼兩側(cè)鋼板上，與滾筒平行安裝，每?jī)筛鶊A鋼之間的縫隙可以將核桃卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的滾筒將被卡住的撞破的核桃擠碎。
滾筒的設(shè)計(jì)：
滾筒部分主要是由滾筒、凸筋、圓板焊接而成。核桃在滾筒和凸筋之間被拋出，使其撞在輻條篩上，落到脫殼室咽喉處，由滾筒與輻條篩擠壓破碎，破碎的核桃掉入下部出口。
滾筒是核桃破殼機(jī)的主要部件之一，它直接關(guān)系到核桃破殼機(jī)正常工作時(shí)整體的破殼效果情況。它的功能是采用滾筒上的凸筋，均勻快速的轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，將進(jìn)入的核桃拋出，被拋出的核桃與輻條篩撞擊破裂，當(dāng)其進(jìn)入脫殼室咽喉出被凸筋與輻條篩擠壓破殼。凸筋是數(shù)條鋼筋焊接在滾筒上的，圓筒用的是鋼管，圓通兩端通過(guò)圓鋼板使?jié)L筒與軸通過(guò)焊接方式連接在一起，核桃破殼機(jī)的主要功能是碰撞擠壓破殼，而滾筒在工作中起到了重要作用，因此，滾筒是破殼機(jī)的設(shè)計(jì)的主要部件。
入料口及破殼機(jī)上蓋的設(shè)計(jì)：
入料口與核桃破殼機(jī)的上蓋部分相連，它是利用薄鋼板制成，入料部位與滾筒的凸筋部位相切，將從入料口進(jìn)入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋拋出進(jìn)行撞擊。
入料口是將核桃填入核桃破殼機(jī)機(jī)體內(nèi)的一個(gè)重要部分，它是核桃破殼機(jī)上的一個(gè)部件，它的作用在于通過(guò)入料口可以將核桃順利的填入機(jī)體內(nèi)，而且不會(huì)將核桃從入料口飛濺出來(lái)，造成人員傷害等事故發(fā)生，而且在填入的過(guò)程中或是填入后的工作過(guò)程中，破殼機(jī)機(jī)能安全的工作，因此，核桃破殼機(jī)的入料口的設(shè)計(jì)，即關(guān)系到核桃破殼機(jī)的工作質(zhì)量及安全。
在設(shè)計(jì)核桃破殼機(jī)入料口時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)不當(dāng)可能發(fā)生的危害，需要精心的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵趯⒑颂姨砣肫茪C(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)在高速的旋轉(zhuǎn)，連同它的主軸一起旋轉(zhuǎn)，這種填料方式對(duì)主軸、對(duì)機(jī)體都有很大的副作用，有可能瞬時(shí)加大主軸的承擔(dān)負(fù)載，即同時(shí)加大主軸的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，如果入料口的填料方式不利于主軸的工作，就會(huì)加大了滾筒上的凸筋的磨損和老化等。如果入料口的設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成主軸的瞬時(shí)被卡死，電動(dòng)機(jī)悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對(duì)電動(dòng)機(jī)和核桃破殼機(jī)的主軸有及大的破壞性。核桃破殼機(jī)的入料口與破殼機(jī)的上蓋相連接為一體，即入料口安裝在核桃破殼機(jī)的上蓋上，兩者均采用2mm的薄鐵板制成，焊接連接，核桃破殼機(jī)的上蓋成方形。
核桃破殼機(jī)的上蓋的兩端部位、入料口的兩側(cè)及中間部位，均采用鐵條加固，其連接的方式采用焊接，這樣可以提高核桃破殼機(jī)的上蓋的剛度，不宜變形，同樣也有支撐作用。破殼機(jī)的上蓋整體焊接兩個(gè)角鐵上，目的是便于與破殼機(jī)的下半部分安裝，將破殼機(jī)上蓋的緣地腳與角鐵焊接相連，起加固作用的鐵條同樣焊接在兩個(gè)角鐵上，以加堅(jiān)固。在核桃破殼機(jī)上蓋的兩端設(shè)有兩個(gè)半圓形狀的鐵板，其采用的材料是一樣的，目的一是保障工作人員的安全，因?yàn)樵谄茪C(jī)正常工作時(shí)，它的主軸高速旋轉(zhuǎn)，如果沒(méi)有兩打的鐵板擋住，有可能工作人員不甚將手或衣服絞進(jìn)破殼機(jī)中，造成人員傷亡等事故發(fā)生。二是阻擋破殼后的核桃飛濺，核桃被破殼機(jī)破殼后，由于主軸的高速旋轉(zhuǎn)擊打破殼下的核桃四處飛濺，致使核桃不能很好的收集起來(lái)，如果核桃破殼機(jī)上蓋的兩端沒(méi)有著兩快鐵板的攔擋，同時(shí)飛濺的核桃碎殼也給工作人員帶來(lái)危險(xiǎn)，因此核桃破殼機(jī)上蓋兩端的擋板設(shè)計(jì)是必要的，也是必須的。而且，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擋板在核桃破殼機(jī)安裝中是縱向布置的，兩個(gè)擋板都應(yīng)該騎壓軸承座，即擋板的設(shè)計(jì)即要考慮到它與破殼機(jī)上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合，而且，兩端開(kāi)口，它與軸承相交處的形狀根據(jù)軸承來(lái)確定
機(jī)架的設(shè)計(jì)：
機(jī)架是核桃破殼機(jī)的主要支撐部件，機(jī)架的堅(jiān)固是核桃破殼機(jī)的工作穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)，它是承擔(dān)所有來(lái)自軸及電動(dòng)機(jī)、滾筒的沖擊和應(yīng)力，因此機(jī)架無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上還是從材料上，都應(yīng)該采用堅(jiān)固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。在機(jī)架上有兩段橫梁，要求它的工作強(qiáng)度大，承載能力強(qiáng)，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會(huì)變形，因此這兩端橫梁選為角鐵，這樣的材料來(lái)支撐核桃破殼機(jī)的主要載荷部分。核桃破殼機(jī)的機(jī)架上安裝有一出口，目的是當(dāng)破殼機(jī)將核桃破殼后，核桃從脫殼室中漏出，落到出出口上，核桃順著斜板下滑，從而滑出機(jī)體之外，達(dá)到將核桃破殼的完成，而隨時(shí)地將核桃排出機(jī)體之外，它的材料也同樣是選用鐵板制成。
傳動(dòng)部分：
傳動(dòng)部分采用帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)。
4破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)因素
4.1滾筒轉(zhuǎn)速的選用
破殼機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速與拋送效果和碰撞效果有一定關(guān)系，但速度過(guò)大也會(huì)是震動(dòng)過(guò)大，造成機(jī)械不穩(wěn)定，選用400~600r/min較為合適。選擇如下電機(jī)：
表4-1 Y90L-2主要參數(shù)如下表
型 號(hào)
額定功率KW
轉(zhuǎn)速r/min
電流/A
效率（%）
功率因數(shù)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y90L-4
1.5
1400
3.65
79
0.79
6.5
2.2
2.2
4.2帶輪及傳送帶的設(shè)計(jì)
表4-2 傳動(dòng)部分主要參數(shù)如下表
帶型
傳動(dòng)比
主動(dòng)輪直徑
從動(dòng)輪直徑
帶長(zhǎng)
主動(dòng)輪包角
V帶根數(shù)
帶初壓力
從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速
Z型帶
3.15
71
224
1250
159.5
3
73.5
4.3主軸校核
表4-3 主軸受力主要參數(shù)如下表
電機(jī)輸出扭矩
滾筒上的力N
水平面內(nèi)軸承支反力
水平面內(nèi)軸承支反力
垂直面內(nèi)支反力
垂直面內(nèi)支反力
31345.73
31.9
345.23
251.83
表3-2 主軸彎矩主要參數(shù)如下表
水平彎矩（）
水平彎矩（）
垂直彎矩（）
垂直彎矩（）
合成彎矩（）
扭矩圖
31345.73
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度（既危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度）。由經(jīng)驗(yàn)公式及上面計(jì)算出的數(shù)值可得出。
公式 ：
（4-1）
式中 ： —軸的抗彎拋面模量，
—軸的許用應(yīng)力，。
按軸實(shí)際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可以查出。
按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書(shū)中查得，對(duì)于的碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。
其他截面雖然引起的應(yīng)力集中削弱疲勞強(qiáng)度，但由于最小直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以無(wú)需校核。
4.2滾筒與輻條篩的硬度
滾筒和輻條篩與核桃擠壓部分的硬度對(duì)破殼有影響，若硬度太低,滾筒及輻條篩容易磨損和產(chǎn)生變形,使用壽命縮短。若硬度太大,則彈性差,對(duì)核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時(shí)變形小,影響破殼。[5]試驗(yàn)結(jié)果證明,采用HRC硬度為40~50的45鋼較合適。
4. 3 喂料速度對(duì)破殼效果的影響
在入料口兩板有間隙每次可以使一排核桃同時(shí)掉落進(jìn)去,喂料速度越高,單位時(shí)間通過(guò)的核桃量越多,生產(chǎn)率越高。但當(dāng)喂料速度遠(yuǎn)大于生產(chǎn)率時(shí),核桃破碎率增加,而破殼質(zhì)量則嚴(yán)重下降。因此,喂料速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。
5結(jié)論
核桃破殼機(jī)主要靠碰撞和擠壓使核桃破殼，其影響因素主要有轉(zhuǎn)速、咽喉間隙、材料硬度、喂料速度等。
增加破殼效率可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，增大喂料量，增長(zhǎng)滾筒長(zhǎng)度。
參考文獻(xiàn)
[1] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備[J].農(nóng)機(jī)化研究,2008,(12):27-29,89.
[2] 史建新,辛動(dòng)軍.國(guó)內(nèi)外核桃破殼取仁機(jī)械的現(xiàn)狀及問(wèn)題探討[J].農(nóng)機(jī)化,2001,(6):29-32.
[3] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備[J].農(nóng)機(jī)化研究,2008,(12):27-29,89.
[4] 董詩(shī)韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,34(1):62-65.
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱 碰撞式核桃破殼機(jī)
學(xué)生姓名 付志凱
學(xué) 號(hào) 8011208218
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)械12-2
指導(dǎo)教師 張宏
起止時(shí)間 2012-3——2012-6
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說(shuō) 明
一、學(xué)生撰寫(xiě)《開(kāi)題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫(xiě)完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫(xiě)體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫(xiě)，頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開(kāi)題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
碰撞式核桃破殼機(jī)
1、 課題來(lái)源及研究的目的和意義
無(wú)論在國(guó)際還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上核桃都是很受歡迎的一種干果，但我國(guó)核桃產(chǎn)量卻遠(yuǎn)落后于國(guó)際上其他國(guó)家。在我國(guó)核桃種植主要集中在西北、西南地區(qū)，在種植業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)核桃年產(chǎn)量已達(dá)12萬(wàn)噸。
隨著核桃種植面積的擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加，與核桃相關(guān)的加工開(kāi)始發(fā)展，如核桃的破殼、清洗、分級(jí)等 等，大量生產(chǎn)加工不能依靠人力，必須有相應(yīng)的機(jī)械換設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線，因此這些加工設(shè)備的研究成為當(dāng)務(wù)之急。
該裝置由上機(jī)殼與下機(jī)殼，以及傳動(dòng)部件組成上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥，脫棍與上機(jī)殼的外辟之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼。
2、國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
國(guó)外方面
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)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來(lái),堅(jiān)果機(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,雖然目前堅(jiān)果破殼機(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。在一些地區(qū),特殊用途的堅(jiān)果仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動(dòng)生產(chǎn)率低,區(qū)域性發(fā)展不平衡。早在20世紀(jì) 60 年代初,就著手研制堅(jiān)果破殼機(jī)具,至80年代初,美國(guó)、意大利、法國(guó)等已相繼推出了各種堅(jiān)果破殼機(jī),如夏威夷果破殼機(jī)、杏仁破殼機(jī)、澳洲破殼機(jī)。其中澳洲破殼機(jī)破殼機(jī)運(yùn)用了固定變形速率原理，確保了破壞的均勻性、持續(xù)性并最終得到一個(gè)較完整的核仁。試驗(yàn)表明平均75%的核仁是完整的或兩半的。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,堅(jiān)果破殼機(jī)具已日趨成熟,目前,正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展。
國(guó)內(nèi)方面
進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化開(kāi)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)堅(jiān)果機(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)筑了適合堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái),為堅(jiān)果生產(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[1]。在一些地區(qū)推進(jìn)堅(jiān)果生產(chǎn)機(jī)械化的過(guò)程中,相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)買堅(jiān)果機(jī)械、開(kāi)展堅(jiān)果機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買堅(jiān)果機(jī)械的積極性,形成了新的市場(chǎng)需求。隨著堅(jiān)果種植業(yè)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)外對(duì)堅(jiān)果深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高堅(jiān)果破殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。堅(jiān)果破殼機(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)了堅(jiān)果加工業(yè)的科技進(jìn)步,為堅(jiān)果破殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。綜上所述，在堅(jiān)果的破殼設(shè)備中，更多的為機(jī)械擠壓設(shè)備，與傳統(tǒng)手工法相比,機(jī)械法省工、省力、高效、環(huán)保，但這種設(shè)備仍存在著破殼率低、碎仁率高、機(jī)械適性差等缺點(diǎn)。而對(duì)于堅(jiān)果破殼設(shè)備及破殼技術(shù)的研究，均基于堅(jiān)果的機(jī)理研究。我認(rèn)為在堅(jiān)果破殼技術(shù)與破殼機(jī)理的研究中，尚存在著很多的問(wèn)題需要解決。
這些年來(lái),國(guó)內(nèi)有些加工企業(yè)和科研院所已逐步研制開(kāi)發(fā)出一些堅(jiān)果類破殼加工設(shè)備,但多數(shù)破殼機(jī)具一次性破殼率偏低,碎仁率偏高,致使生產(chǎn)效率低,加工損失大。
3、 任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
3.1任務(wù)要求
該裝置由上機(jī)殼與下機(jī)殼，以及傳動(dòng)部件組成上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥，脫棍與上機(jī)殼的外辟之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩，相鄰輻條篩的間距為18-20mm，輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊碎核桃殼，為碰撞的核桃在咽喉處被搓擦擠壓破碎脫出的核桃仁。
3.2、實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
破殼是帶殼的物料在深加工之前必須進(jìn)行的一道工序,堅(jiān)果破殼在農(nóng)產(chǎn)品加工中相當(dāng)重要但難度很大, 主要是借助一對(duì)擠壓力引起的，擠壓力只能使核桃殼破碎。核桃破殼擠壓力的大小取決于破殼板間隙、硬度和摩擦系數(shù)，增加破殼板花紋是提高脫殼能力又不增加破碎率的有效方法。破殼效果與破殼機(jī)結(jié)構(gòu)和物料有關(guān)。機(jī)械的結(jié)構(gòu)因素有進(jìn)入角、摩擦角、電機(jī)轉(zhuǎn)速、破殼板間隙、破殼板硬度、破殼板上網(wǎng)格形狀和大小等。物料因素有品種、含水率、粒型大小、飽滿程度、均勻度、表面粗糙度、殼的厚薄和內(nèi)隔膜面積等。除此之外，還和喂料速度有關(guān)。提高生產(chǎn)率可通過(guò)增加料斗容量和破殼板面積獲得。由于核桃存在品種繁雜、形狀不規(guī)則、尺寸差異大、各品種平均殼厚各不相同以及殼仁密度相差不大等特性，使得破殼后的核桃殼仁分離特性差異較大。
4、重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
1）破殼理論的研究與實(shí)踐的聯(lián)系不夠緊密。由于實(shí)際中的核桃尺寸大小不一、球度不同，殼的厚度也不一樣，建模比較困難。為了使所建立起來(lái)的模型能應(yīng)用到實(shí)際中去，還需對(duì)破殼原理進(jìn)行深入分析。
2）對(duì)破殼取仁質(zhì)量的影響的研究還不夠深入。由于核桃品種、形狀、尺寸、殼的厚度等方面的差異，不同品種的核桃大小不一致，甚至同一品種的核桃，大小也不一致，從理論上講，進(jìn)入固定間隙破殼裝置的核桃，都能很好的破殼，不存在進(jìn)入方向問(wèn)題，但對(duì)于近似呈橢球形的核桃來(lái)說(shuō)，當(dāng)其長(zhǎng)軸方向與擠壓輥軸線平行或呈較小角度時(shí)，核桃可隨擠壓輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)，核桃破殼完全，取仁容易，有必要對(duì)核桃導(dǎo)向進(jìn)行研究。
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
1、課題指導(dǎo)老師提供的原始資料及設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)指導(dǎo)。學(xué)校圖書(shū)館有相關(guān)論文研究所需的書(shū)籍、期刊等參考文獻(xiàn)。借助學(xué)校圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料和視頻。對(duì)資料及設(shè)計(jì)過(guò)程中不懂得、疑難的地方向同學(xué)和指導(dǎo)老師請(qǐng)教。對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)資料及數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整理和完善，完成設(shè)計(jì)。
2、本課題的研究需要大量的時(shí)間和資金的支持，其次要做很多的試驗(yàn)和分析過(guò)程。首先需要大量的核桃做實(shí)驗(yàn)材料，而因?yàn)槭呛颂疑a(chǎn)大省，因此無(wú)論是資金還是數(shù)量都能滿足實(shí)驗(yàn)要求。碰撞式核桃破殼機(jī)某些部件，以及其他一些材料自己都可以加工或在市場(chǎng)上買到，可以滿足本課題的實(shí)驗(yàn)要求。核桃也可以在市場(chǎng)上買到。對(duì)于仿真分析需要的軟件，可以去圖書(shū)館借，或找同學(xué)老師看時(shí)又有這些軟件，也可以從網(wǎng)上下載。
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，了解核桃破殼的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第3周—第5周 設(shè)計(jì)碰撞式核桃的總體方案。
第6周—第9周 碰撞式核桃的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
7、主要參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)：
[1] 史建新,高大中,王學(xué)農(nóng)等.6HP-150型核桃破殼機(jī)[J].糧油加工與食品機(jī)械,2000,(1):28-29.
[2] 李忠新,楊軍,楊莉玲等.核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備[J].農(nóng)機(jī)化研究,2008,(12):27-29,89.
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[8] 梁莉,郭玉明,張鵬等.微波核桃破殼及對(duì)殼體材料拉伸力學(xué)性質(zhì)的影響研究[C].//紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立三十周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)(CSAE2009)論文集.2009:1-2.
學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表
學(xué)生姓名
付志凱
班級(jí)
機(jī)械12-2
論文（設(shè)計(jì)）題目
碰撞式核桃破殼機(jī)
評(píng)定項(xiàng)目
指導(dǎo)教師評(píng)分
（20%）
評(píng)閱教師評(píng)分
（20%）
答辯小組評(píng)分
（60%）
原始得分
（百分制）
按評(píng)分比例
折合得分
總分
等級(jí)
評(píng)定
根據(jù)指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯專家組評(píng)審意見(jiàn)，經(jīng)綜合評(píng)定，該生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的等級(jí)為：
學(xué)院答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）：
年 月 日
碰撞式核桃破殼機(jī)碰撞式核桃破殼機(jī)v姓名：付志凱v學(xué)號(hào)：8011208218v專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化v班級(jí)：機(jī)械12-2v指導(dǎo)老師：張宏v日期：2012-05-15碰撞式核桃破殼機(jī)碰撞式核桃破殼機(jī)主要由：上機(jī)殼、機(jī)架、滾筒、主軸、帶輪、電機(jī)構(gòu)成。碰撞式核桃破殼機(jī)原理碰撞式核桃破殼機(jī)原理上機(jī)殼下部設(shè)置和傳動(dòng)部件相連的脫輥，脫棍與上機(jī)殼的外辟之間設(shè)置數(shù)根固連在上機(jī)殼兩側(cè)與脫輥平行的輻條篩。輻條篩與脫棍之間形成上大下小漏斗形狀的脫殼室，輻條篩的下部和脫輥之間形成脫殼室的咽喉，進(jìn)入脫殼室的核桃在凸筋的拋送下與輻條篩碰撞擊并擠碎核桃。上機(jī)殼部分上機(jī)殼部分有鋼板焊接而成。圓鋼焊接在兩端形成輻條篩，兩端開(kāi)口為安裝軸承座。底部有螺栓孔。機(jī)架部分機(jī)架部分采用角鋼焊接而成。出料口焊接在機(jī)架上。底部焊接鋼板安裝電機(jī)。滾筒部分滾筒部分由圓筒、圓鋼、圓鋼板三部分組成，以焊接方式連接為整體。傳送帶及帶輪設(shè)計(jì)部分傳送帶及帶輪設(shè)計(jì)部分 通過(guò)選擇電動(dòng)機(jī)選擇V帶和帶輪因當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手，來(lái)確定V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，再來(lái)確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等），傳動(dòng)中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備）。主動(dòng)帶輪主動(dòng)帶輪根據(jù)參數(shù)選擇的實(shí)心式。從動(dòng)帶輪從動(dòng)帶輪根據(jù)參數(shù)和計(jì)算數(shù)據(jù)選擇孔板式。主軸部分主軸部分根據(jù)選擇的材料、功率、轉(zhuǎn)速計(jì)算最小軸徑，進(jìn)而根據(jù)一系列參數(shù)和要求設(shè)計(jì)軸，最后進(jìn)行校核。
塔里木大學(xué)
12 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄
課題名稱 碰撞式核桃破殼機(jī)
學(xué)生姓名 付志凱
學(xué) 號(hào) 8011208218
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)械12-2
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯情況記錄表
答辯時(shí)間
答辯地點(diǎn)
答辯組成員
答辯情況記錄
記錄人
答辯組評(píng)語(yǔ)及答辯成績(jī)
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
學(xué)院答辯委員會(huì)意見(jiàn)
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計(jì)（論文）題目 碰撞式核桃破殼機(jī)
學(xué)生姓名 付志凱 學(xué)號(hào) 8011208218 班級(jí) 機(jī)械12-2
評(píng)價(jià)
項(xiàng)目
序號(hào)
評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)
比例
指導(dǎo)教師評(píng)分
評(píng)閱教師評(píng)分
設(shè)計(jì)
（論文）
內(nèi)容
（60分）
1
設(shè)計(jì)合理，調(diào)查或試驗(yàn)方法正確，無(wú)明顯漏洞，數(shù)據(jù)詳實(shí)、正確，統(tǒng)計(jì)分析方法科學(xué)，圖紙表達(dá)準(zhǔn)確、規(guī)范
25分
2
立題有新意，觀點(diǎn)新穎，科學(xué)性強(qiáng)；目的明確，中心突出，選題有理論意義或?qū)ιa(chǎn)實(shí)踐有指導(dǎo)意義或有參考價(jià)值
20分
3
設(shè)計(jì)（論文）工作量大小
10分
4
無(wú)圖表重復(fù)現(xiàn)象，圖表自明性較強(qiáng)、運(yùn)用恰當(dāng)
5分
設(shè)計(jì)
（論文）
寫(xiě)作
（40分）
5
文體規(guī)范，符合學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的書(shū)寫(xiě)格式要求，參考文獻(xiàn)引用規(guī)范、恰當(dāng)
10分
6
觀點(diǎn)正確，觀點(diǎn)與材料統(tǒng)一，實(shí)事求是，無(wú)主觀臆測(cè)及言過(guò)其實(shí)現(xiàn)象
15分
7
論證邏輯嚴(yán)密，推理正確，層次分明，條理清楚；文理通暢，無(wú)語(yǔ)法、文字錯(cuò)誤，公式、中英文、標(biāo)點(diǎn)等應(yīng)用錯(cuò)誤
15分
合計(jì)
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師（簽名）
評(píng)閱教師意見(jiàn)：
評(píng)閱教師（簽名）
碰撞式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
1核桃破殼技術(shù)現(xiàn)狀
國(guó)外早在 20 世紀(jì) 60 年代初,就著手研制堅(jiān)果破殼機(jī)具,至 80 年代初,美國(guó)、 意大利、法國(guó)等已相繼推出了各種堅(jiān)果破殼機(jī),如夏威夷果破殼機(jī)、杏仁破殼機(jī) 等。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,堅(jiān)果破殼機(jī)具已日趨成熟,目前,正朝著機(jī)電一體化方向 發(fā)展。 我國(guó)在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上,盡管正在積極研制和開(kāi)發(fā)各種類型脫殼機(jī)械, 但其發(fā)展相當(dāng)緩慢,同時(shí)成熟的機(jī)型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品 深加工的需求。
目前開(kāi)發(fā)出的絕大部分設(shè)備都是采用機(jī)械方式來(lái)脫殼。 常見(jiàn)的機(jī)械脫殼方法如下:
(1)撞擊法脫殼:撞擊法脫殼是物料籽粒高速運(yùn)動(dòng)時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊力, 使外殼破碎而實(shí)現(xiàn)脫殼。 物料由高速回轉(zhuǎn)甩料盤(pán)使籽粒產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會(huì)產(chǎn)生較大的變形,進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)籽粒離開(kāi)壁面時(shí),由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度,籽 仁受到的彈性力較小,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(kāi),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 較大且外殼較脆的籽粒。
(2)碾搓法脫殼:物料籽粒在固定磨片和運(yùn)動(dòng)著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作 用,使籽料的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。 籽粒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動(dòng)磨的間隙中, 動(dòng)磨片轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動(dòng),也使籽粒與定磨間產(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,并與籽仁脫離,達(dá)到脫殼的目的。
(3)剪切法脫殼:籽粒在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓之間受到相對(duì)運(yùn)動(dòng)刀板的剪切力作 用,外殼被切裂并破開(kāi),實(shí)現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部 件,在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),可根據(jù)籽 粒堅(jiān)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。
(4)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,調(diào)整到適當(dāng)間隙,使籽粒通過(guò)間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。在破殼的過(guò)程中 籽粒能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與籽粒接觸的情況。要使 籽粒在兩擠壓輥間被擠壓破殼,籽粒首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙被擠 壓破殼。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破碎率和脫殼率高低的重要因素。
(5)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)籽粒進(jìn)行搓撕作 用而進(jìn)行脫殼。兩膠輥水平放置,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。籽粒進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí),與兩 輥面相接觸,如果此時(shí)籽粒符合被輥?zhàn)訃氲臈l件,即嚙入角小于摩擦角,就能順 利進(jìn)入兩輥間。此時(shí)籽粒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,籽粒又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當(dāng)籽粒到達(dá)輥?zhàn)又行倪B線 附近時(shí)法向擠壓力最大,籽粒受壓產(chǎn)生彈性——塑性變形,此時(shí)籽粒的外殼也將 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(guò)程[1]。
新型脫殼方法
(1)微波法:原理主要是通過(guò)微波加熱籽粒內(nèi)部形成高壓水氣,當(dāng)高壓水氣對(duì) 果皮壓力大于果皮的拉伸極限應(yīng)力時(shí),果皮破裂,實(shí)現(xiàn)破殼。微波法破殼過(guò)程中, 堅(jiān)果果皮的致密結(jié)構(gòu)是其內(nèi)部形成高壓的重要保證;堅(jiān)果含的水分是內(nèi)部產(chǎn)生高 壓水氣的物質(zhì)基礎(chǔ);微波的加熱溫度則是導(dǎo)致產(chǎn)生高壓水氣的外部動(dòng)力。但是快 速加熱會(huì)造成產(chǎn)品的過(guò)渡膨脹甚至爆炸。
(2)高壓膨脹法:原理是使果實(shí)處于很高的壓力室中,讓果實(shí)在其中停留較長(zhǎng) 時(shí)間,以使籽粒內(nèi)外達(dá)到氣壓平衡,然后瞬間卸壓,內(nèi)外壓力平衡打破,殼體內(nèi)氣 體在高壓作用下產(chǎn)生較大的爆破力而沖破殼體,從而達(dá)到脫殼的目的。
(3)能量法:原理是讓堅(jiān)果進(jìn)入一個(gè)高壓高溫環(huán)境中經(jīng)受一定時(shí)間的高壓高 溫作用,使大量熱量聚集于堅(jiān)果殼內(nèi),隨后籽粒瞬間脫離高溫高壓環(huán)境,此時(shí),聚 集在堅(jiān)果殼與仁間的壓力瞬時(shí)爆破,實(shí)現(xiàn)脫殼的目的,此法適宜于加工熟食品。
(4)高真空度法:將堅(jiān)果放在真空爆殼機(jī)中,在真空條件下,將具有一定水分的堅(jiān)果加熱到一定溫度,在真空泵的抽吸下,堅(jiān)果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā) 而被去除,其韌性與強(qiáng)度降低,脆性大大增加;真空作用又使殼外壓力降低,殼內(nèi)部處于較高壓力狀態(tài)。在內(nèi)外壓力差的作用下,殼內(nèi)的壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí),就會(huì)使外殼爆裂,使外殼脫去。
(5)激光法:用激光逐個(gè)切割堅(jiān)果外殼。試驗(yàn)顯示,用這種方法幾乎能夠達(dá)到 100%的整仁率,但因其費(fèi)用昂貴、效率較低等原因,很難得到推廣。
(6)超聲波法:采用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生大于 20kHz 的超聲波作用在堅(jiān)果籽粒 外表面上,經(jīng)沖擊、碰撞、摩擦等多種力綜合作用進(jìn)行破殼?？蓱?yīng)用于果皮結(jié)構(gòu) 不太堅(jiān)硬的堅(jiān)果。
(7)燃燒法:該法用液化氣火焰在高溫下將堅(jiān)果物料外殼燒掉,然后對(duì)未燒盡 的物料進(jìn)行擠壓刮皮,使仁、衣分離,將仁、衣一起進(jìn)入分離器,仁在此被分離出, 再將仁進(jìn)行清洗即可。這種方法脫殼率高,但燃燒溫度較難控制,很容易使物料熟化甚至焦化,這種脫殼工藝獨(dú)特,是國(guó)外技術(shù)專利,故整套設(shè)備價(jià)格昂貴。
(8)化學(xué)腐蝕法:化學(xué)脫殼主要是將待脫殼的堅(jiān)果浸入脫殼溶液中。 該溶液用來(lái)軟化物料外殼并溶去一部分外殼,然后取出果實(shí)再利用機(jī)械方式脫去外殼。這種方法需添加其它化學(xué)成分如堿、 酶等,這些添加物會(huì)使產(chǎn)品具有異味異質(zhì),影響 成品品質(zhì)風(fēng)味,但此方法整仁率較高。
(9)復(fù)合型:對(duì)一些堅(jiān)果使用一種方法不能達(dá)到很好的破殼效果時(shí),可利用幾 種破殼原理,合理地組合在一起,以克服和彌補(bǔ)單一脫殼法的不足,實(shí)現(xiàn)堅(jiān)果的高 效脫殼[2]。
在技術(shù)上還存在如下問(wèn)題:
a)脫殼率低,脫殼后的籽仁破碎率高,損失大。
b)機(jī)具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差。
c)通用性差:多數(shù)脫殼機(jī)只適應(yīng)某一種籽粒的脫殼作業(yè),而不能夠通過(guò)更換主要 工作部件來(lái)適應(yīng)其他籽粒的脫殼,利用率低。
d)作業(yè)成本偏高:我國(guó)脫殼機(jī)械尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機(jī)制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高。
e)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、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問(wèn)題[3]。
2核桃破殼機(jī)總體結(jié)構(gòu)
核桃破殼機(jī)主要組成部分：入料口、上機(jī)殼、滾筒、機(jī)架等部分組成。
整體組成如圖1所示：
圖1 破殼機(jī)結(jié)構(gòu)圖
入料口與核桃破殼機(jī)的上蓋部分相連，它是利用2mm厚的鋼板制成，入料部位與滾筒的凸筋部位相切，將從入料口進(jìn)入的核桃，下滑到凸筋部位，由凸筋拋出進(jìn)行撞擊。上機(jī)殼與入料口固定連接，采用焊接方式連接，所用材料為3mm厚鋼板，下部與15mm厚鋼板焊接，與機(jī)架通過(guò)螺栓固定連接。 滾筒部分主要是由滾筒、凸筋、圓板焊接而成。核桃在滾筒和凸筋之間被拋出，使其撞在輻條篩上，落到脫殼室咽喉處，由滾筒與輻條篩擠壓破碎，破碎的核桃掉入下部出口。輻條篩起碰撞擠壓作用，它是由一定數(shù)量的圓鋼焊接在上機(jī)殼兩側(cè)鋼板上，每?jī)筛鶊A鋼之間的縫隙可以將核桃卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的滾筒將被卡住的撞破的核桃擠碎。機(jī)架由角鋼和鋼板通過(guò)焊接方式連接為整體，與上機(jī)殼通過(guò)螺栓固定。
3核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求滾筒需用一定的速度將核桃拋出并撞裂，再進(jìn)行擠碎。
3.2電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在 300-700轉(zhuǎn)/分，按《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍，取V帶的傳動(dòng)比 2～4，即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種不同的傳動(dòng)比方案，如表3-1所示：
表3-1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定
功率P/kW
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載
轉(zhuǎn)速
r/min
效率（%）
電動(dòng)機(jī)重量（KG）
功率因數(shù)
1
Y90S-2
1.5
3000
2840
78
22
0.85
2
Y90L-2
2.2
3000
2840
82
25
0.86
3
Y90L-4
1.5
1500
1400
79
27
0.79
綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可知方案2比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90L-4。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 P＝1.5kw，滿載轉(zhuǎn)速 n=1400r／min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表3-2所示：
表3-2 Y90L-2主要參數(shù)如下表
型 號(hào)
額定功率KW
轉(zhuǎn)速r/min
電流/A
效率（%）
功率因數(shù)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y90L-4
1.5
1400
3.65
79
0.79
6.5
2.2
2.2
表3-3 電動(dòng)機(jī)尺寸列表 （）
中心高
H
外形尺寸
底腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
90
10
4帶及帶輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)核桃破殼機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵谄茪C(jī)的工作過(guò)程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使破殼機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)[4]。
雖然在傳動(dòng)過(guò)程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響破殼機(jī)的傳動(dòng)，因?yàn)槠茪C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比，只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求，而且V帶的彈性滑動(dòng)對(duì)破殼機(jī)的一些重要部件是一種過(guò)載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動(dòng)機(jī)與核桃破殼機(jī)之間選用V帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。
選擇V帶和帶輪因當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手，來(lái)確定V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，再來(lái)確定導(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等），傳動(dòng)中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備）。
4.1 確定計(jì)算功率
（4-1）
其中：—工作情況系數(shù)
—電動(dòng)機(jī)的功率
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)中的表8-7 可知：=1
4.2 選擇V帶的型號(hào)
根據(jù)計(jì)算得知的功率和電動(dòng)機(jī)上帶輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速（與電動(dòng)機(jī)一樣的速度），查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)圖8-10，可以選擇V帶的型號(hào)為Z型。
4.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
（1）初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)，可選擇V帶的型號(hào)參考表8-6和表8-8，選取小帶輪直徑=71mm。
（2）計(jì)算V帶的速度V：
V帶在～的范圍內(nèi)，速度V符合要求。
取傳動(dòng)比為3轉(zhuǎn)速合適。
（3）計(jì)算從動(dòng)輪的直徑
根據(jù)表8-8取=224mm
實(shí)際傳動(dòng)比i=3.15
4.4 確定傳動(dòng)中心距a和帶長(zhǎng)L
取 （4-2）
即：
得：
?。?
帶長(zhǎng) （4-3）即：
得：
按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)中查表8-2，選擇想近的基本長(zhǎng)度可查得： 。
實(shí)際的中心距可按下列公式求得：
中心距范圍377.25 －433.50mm。
4.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
（4-4）
即：
求得 ： 滿足V帶傳動(dòng)的包角要求。
4.6 確定V帶的根數(shù)
V帶的根數(shù)由下列公式確定： （4-5）
其中 ： —單根普通V帶的許用功率值
—考慮包角不同大的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)
—V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系數(shù)，取。
—計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根普通V帶所能傳遞的功率的增量。
由和查表8-4a得
由和i=3.15 查表8-4b
查表取值：
（4-5）
所以：
即： 取 根。
4.7 確定帶的初拉力
單根V帶適當(dāng)?shù)某趵?由下列公式求得
其中：—傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，
即：
4.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力
為了設(shè)計(jì)安裝帶輪軸和軸承，比需確定V帶作用在軸上的壓力，它等于V帶兩邊的初拉力之和，忽略V帶兩邊的拉力差，則值可以近似由下式算出：
即：
5 V 帶帶輪的設(shè)計(jì)
5.1帶輪的材料選擇
因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速，即，轉(zhuǎn)速比較底，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為。
5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來(lái)確定帶論輪槽的尺寸，設(shè)計(jì)如下：
主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸，而與主動(dòng)帶輪配合的電動(dòng)機(jī)軸的直徑是，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，所以主動(dòng)帶輪采用實(shí)心式。
帶輪參數(shù)的選擇：
通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)，可以確定主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得。
表5-1 帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm）
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
主動(dòng)帶輪的厚度可以由計(jì)算公式： （5-1）
即 ：
主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖5-1：
圖5-1 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)
5.3 從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)
從動(dòng)帶輪的結(jié)果選擇 因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)比來(lái)確定，即 ，，所以從動(dòng)帶輪采用腹板式。
從動(dòng)帶輪的參數(shù)選擇：
通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)，可查得帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表，其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得?！ ?
表5-2 帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm）
槽型
e
Z
8.5
2
7
12±0.3
7
13
從動(dòng)帶輪的厚度可以由計(jì)算公式：
（5-2）
當(dāng)B＜1.5d是，L=B 求得
即 ：
從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖5-2：
圖5-2 從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)
6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)軸是核桃破殼機(jī)的主要設(shè)計(jì)部件之一，它在核桃破殼機(jī)正常工作過(guò)程中，承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動(dòng)軸上的回轉(zhuǎn)零件，核桃破殼是瞬時(shí)沖擊很大，而且沖擊次數(shù)很頻繁的工作環(huán)境，因此傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的一個(gè)步驟[5]。它的主要公用是：一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置；而是傳遞軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓形軸等，根據(jù)核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和組成形狀及工作強(qiáng)度和環(huán)境的要求，核桃破殼機(jī)的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸。此軸的設(shè)計(jì)如下：
根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)初步計(jì)算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗(yàn)公式：
（6-1）
其中：—軸常用的幾種材料的的值
—主軸上的功率
—主軸上的轉(zhuǎn)速
軸上的材料由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書(shū)中表18—1 可以查到，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，，書(shū)中表18—2取，于是得 ：
（6-2）
輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)孔，必在軸上開(kāi)有鍵槽，因此，為了開(kāi)鍵槽又不消耗輸出軸的強(qiáng)度，可以使周的直徑增加7%以上，這樣增加輸出軸的尺寸，因而可以提高軸的工作強(qiáng)度。即：
主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使輸出軸端的軸徑選為20。
在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)。查表可以得知帶輪的厚度，則取輸出軸的次段軸徑為，其長(zhǎng)度為。
6.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個(gè)軸肩，故?、颉蠖蔚妮S直徑 ，輸出軸的徑向定位由普通平鍵來(lái)完成。
選用鍵的型號(hào)為普通平鍵為。鍵的型號(hào)可以通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》一書(shū)取得。
6.2 初步選擇輸出軸系
由破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計(jì)的軸上裝有帶輪和滾筒，其上的凸筋，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根據(jù)，初步選取支撐的軸承為深溝球軸承，在《機(jī)械設(shè)實(shí)用冊(cè)》查得深溝球軸承的型號(hào)為6305，它的結(jié)構(gòu)尺寸為，選軸承座型號(hào)SN305，取Ⅲ—Ⅳ段與Ⅴ—Ⅵ段的直徑相等，即。
考慮到機(jī)體的制造誤差等原因造成的安裝錯(cuò)位或是借口不齊等，滾動(dòng)軸承應(yīng)在機(jī)體內(nèi)有一段移動(dòng)的位移，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可等位移量。
取安裝滾筒的軸Ⅳ—Ⅴ段的直徑為，軸承與軸肩用軸端擋圈固定，左、右兩端采用的軸承用軸承座固定軸承，配合為，其上滾筒，已知滾筒長(zhǎng)為。
軸的基本結(jié)構(gòu)如圖6-1：
圖6-1 軸的結(jié)構(gòu)
6.3確定輸出軸上的圓角半徑值
按前面所述的原則，求出軸肩處的圓角半徑的值，詳細(xì)見(jiàn)圖。
軸端倒角在軸的兩端均為，小軸肩為軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應(yīng)力集中。
6.4 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度（既危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度）。
6.4.1 作軸的簡(jiǎn)圖
圖6-2 軸簡(jiǎn)圖
6.4.2 求輸出軸上的所受作用力的大小
根據(jù)公式： （6-3）
其中：—電動(dòng)機(jī)的額定功率
—主軸的轉(zhuǎn)速
即：
6.4.3滾筒上的合力
根據(jù)公式： （6-4）
其中 ：—輸出軸的軸心到凸筋的距離
即 ：
根據(jù)受力分析
即 ：
由于核桃破殼機(jī)的主軸軸向不受力。 則取
圓周力 徑向力 軸向力 的方向如圖6-3所示：
圖6-3 水平方向受力與彎矩
6.4.4軸上水平面內(nèi)所受支反力
根據(jù)公式： （6-5）
其中：—是輸出軸上Ⅲ—Ⅳ段的中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處的距離
—是輸出軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離
即 ：
根據(jù)公式： 求得
即 ：
6.4.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力
根據(jù)公式： （6-6）
即 ：
根據(jù)公式 ： （6-7）
即 ：
6.4.6 作彎矩圖
在水平面內(nèi)，軸上、、三點(diǎn)的彎矩為 ：
根據(jù)公式 ：
求得
即：
作水平面內(nèi)彎矩圖如圖1（b）所示
在垂直面內(nèi)，軸上、、三點(diǎn)的彎矩為 ：
根據(jù)公式 ：
求得
即 ：
根據(jù)公式 ： 求得
即 ：
作垂直面內(nèi)彎矩圖如圖6-4所示：
圖6-4 垂直方向受力和彎矩
合成的彎矩為 ：
作軸的合成彎矩圖如圖6-5所示。
圖6-5 總彎矩圖
6.4.7作扭矩圖
根據(jù)公式 ： （6-8）
即 ：
其中 ： —電動(dòng)機(jī)的額定功率
—主軸轉(zhuǎn)速
作軸的扭矩圖 6-6所示：
圖6-6 扭矩圖
6.5 校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度（既危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度）。由經(jīng)驗(yàn)公式及上面計(jì)算出的數(shù)值可得出。
公式 ： （6-9）
式中 ： —軸的抗彎拋面模量，
—軸的許用應(yīng)力，。
按軸實(shí)際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可以查出。
按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書(shū)中查得，對(duì)于的碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。
其他截面雖然引起的應(yīng)力集中削弱疲勞強(qiáng)度，但由于最小直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以無(wú)需校核。
7 滾筒的設(shè)計(jì)
滾筒是核桃破殼機(jī)的主要部件之一，它直接關(guān)系到核桃破殼機(jī)正常工作時(shí)整體的破殼效果情況。
滾筒主要由三部分組成：鋼管、鋼筋、連接圓板。三者固定為整體，采用焊接方式連接。
它的功能是采用滾筒上的凸筋，均勻快速的轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，將進(jìn)入的核桃拋出，被拋出的核桃與輻條篩撞擊破裂，當(dāng)其進(jìn)入脫殼室咽喉出被凸筋與輻條篩擠壓破殼。
凸筋是數(shù)條鋼筋焊接在滾筒上的，圓筒用的是鋼管，圓筒兩端通過(guò)圓鋼板使?jié)L筒與軸通過(guò)焊接方式連接在一起，核桃破殼機(jī)的主要功能是碰撞擠壓破殼，而滾筒在工作中起到了重要作用，因此，滾筒是破殼機(jī)的設(shè)計(jì)的主要部件。
滾筒和輻條篩與核桃擠壓部分的硬度對(duì)破殼有影響，若硬度太低,滾筒及輻條篩容易磨損和產(chǎn)生變形,使用壽命縮短。若硬度太大,則彈性差,對(duì)核桃擠壓力大容易傷核桃仁,同時(shí)變形小,影響破殼。試驗(yàn)結(jié)果證明,采用HRC硬度為40~50的45鋼較合適。
圖7 滾筒
8圓盤(pán)的設(shè)計(jì)
圓盤(pán)是將滾筒與主軸固定的主要部件，它不僅起連接作用，而且還可以承擔(dān)滾筒和主軸傳遞的力矩和彎曲及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，它位與滾筒的兩端，且采用焊接式連接，同時(shí)與主軸也要相對(duì)固定，采用焊接的連接方式，因此，圓盤(pán)的設(shè)計(jì)也是滾筒強(qiáng)度高低的要部件。由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》一書(shū)，查得圓盤(pán)的材料采用剛度和強(qiáng)度較好多45鋼制成，其直徑，圓盤(pán)中心應(yīng)裝套在主軸的直徑上（），因此，圓盤(pán)的中心應(yīng)設(shè)定為的孔，以便安裝在軸上，圓盤(pán)的厚度選為。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖8所示：
圖8 連接圓板
9入料口及破殼機(jī)上蓋的設(shè)計(jì)
入料口是將核桃填入核桃破殼機(jī)機(jī)體內(nèi)的一個(gè)重要部分，它是核桃破殼機(jī)上的一個(gè)部件，它的作用在于通過(guò)入料口可以將核桃順利的填入機(jī)體內(nèi)，而且不會(huì)將核桃從入料口飛濺出來(lái)，造成人員傷害等事故發(fā)生，而且在填入的過(guò)程中或是填入后的工作過(guò)程中，破殼機(jī)機(jī)能安全的工作，因此，核桃破殼機(jī)的入料口的設(shè)計(jì)，即關(guān)系到核桃破殼機(jī)的工作質(zhì)量及安全[6]。
在設(shè)計(jì)核桃破殼機(jī)入料口時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)不當(dāng)可能發(fā)生的危害，需要精心的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵趯⒑颂姨砣肫茪C(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)在高速的旋轉(zhuǎn)，連同它的主軸一起旋轉(zhuǎn)，這種填料方式對(duì)主軸、對(duì)機(jī)體都有很大的副作用，有可能瞬時(shí)加大主軸的承擔(dān)負(fù)載，即同時(shí)加大主軸的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，如果入料口的填料方式不利于主軸的工作，就會(huì)加大了滾筒上的凸筋的磨損和老化等。如果入料口的設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成主軸的瞬時(shí)被卡死，電動(dòng)機(jī)悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對(duì)電動(dòng)機(jī)和核桃破殼機(jī)的主軸有及大的破壞性。核桃破殼機(jī)的入料口與破殼機(jī)的上蓋相連接為一體，即入料口安裝在核桃破殼機(jī)的上蓋上，兩者均采用2mm的薄鐵板制成，焊接連接，核桃破殼機(jī)的上蓋成方形。
上蓋上的入料口設(shè)計(jì)很重要。核桃破殼機(jī)的上蓋的兩端部位、入料口的兩側(cè)及中間部位，均采用鐵條加固，其連接的方式采用焊接，這樣可以提高核桃破殼機(jī)的上蓋的剛度，不宜變形，同樣也有支撐作用。破殼機(jī)的上蓋整體焊接兩個(gè)角鐵上，目的是便于與破殼機(jī)的下半部分安裝，將破殼機(jī)上蓋的緣地腳與角鐵焊接相連，角鐵采用的厚度為，長(zhǎng)度為810mm，起加固作用的鐵條同樣焊接在兩個(gè)角鐵上，以加堅(jiān)固。在核桃破殼機(jī)上蓋的兩端設(shè)有兩個(gè)半圓形狀的鐵板，其采用的材料是一樣的，目的一是保障工作人員的安全，因?yàn)樵谄茪C(jī)正常工作時(shí)，它的主軸高速旋轉(zhuǎn)，如果沒(méi)有兩打的鐵板擋住，有可能工作人員不甚將手或衣服絞進(jìn)破殼機(jī)中，造成人員傷亡等事故發(fā)生。二是阻擋破殼后的核桃飛濺，核桃被破殼機(jī)破殼后，由于主軸的高速旋轉(zhuǎn)擊打破殼下的核桃四處飛濺，致使核桃不能很好的收集起來(lái)，如果核桃破殼機(jī)上蓋的兩端沒(méi)有著兩快鐵板的攔擋，同時(shí)飛濺的核桃碎殼也給工作人員帶來(lái)危險(xiǎn)，因此核桃破殼機(jī)上蓋兩端的擋板設(shè)計(jì)是必要的，也是必須的[7]。而且，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擋板在核桃破殼機(jī)安裝中是縱向布置的，兩個(gè)擋板都應(yīng)該騎壓軸承座，即擋板的設(shè)計(jì)即要考慮到它與破殼機(jī)上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合，而且，兩端開(kāi)口，它與軸承相交處的形狀根據(jù)軸承來(lái)確定，其結(jié)構(gòu)如圖9所示：
圖9 上機(jī)殼
10機(jī)架的設(shè)計(jì)
機(jī)架是核桃破殼機(jī)的主要支撐部件，機(jī)架的堅(jiān)固是核桃破殼機(jī)的工作穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)，它是承擔(dān)所有來(lái)自軸及電動(dòng)機(jī)、滾筒的沖擊和應(yīng)力，因此機(jī)架無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上還是從材料上，都應(yīng)該采用堅(jiān)固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。
就此核桃破殼機(jī)來(lái)說(shuō)，它的沖擊載荷和內(nèi)部的應(yīng)力偏低，電動(dòng)機(jī)達(dá)到動(dòng)力偏小，以及所選用的機(jī)型比較輕便，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》一書(shū)，查得的設(shè)計(jì)材料可采用角鐵支撐，角鐵支撐的好處在于：在角鐵材料本身所支撐的載荷范圍條件下，不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，雖然有較小的彈性變形，也不會(huì)影響破殼機(jī)機(jī)機(jī)體的堅(jiān)固、穩(wěn)定的效果，盡管在核桃破殼機(jī)正常工作的情況下，也不會(huì)影響核桃破殼機(jī)的整體效果[8]。選擇角鐵的厚度為。
在機(jī)架上有兩段橫梁，要求它的工作強(qiáng)度大，承載能力強(qiáng)，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會(huì)變形，因此這兩端橫梁選為角鐵的厚度為，這樣的材料來(lái)支撐核桃破殼機(jī)的主要載荷部分。核桃破殼機(jī)的機(jī)架上安裝有一出口，目的是當(dāng)破殼機(jī)將核桃破殼后，核桃從脫殼室中漏出，落到出出口上，核桃順著斜板下滑，從而滑出機(jī)體之外，達(dá)到將核桃破殼的完成，而隨時(shí)地將核桃排出機(jī)體之外，它的材料也同樣是選用2mm后的鐵板制成。
從機(jī)架的整體來(lái)看，機(jī)架的選料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力的部署及破殼核桃的排出，可以看出核桃破殼機(jī)的機(jī)架是滿足要求的，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖10所示：
圖10 機(jī)架
小 結(jié)
農(nóng)業(yè)機(jī)械化是發(fā)展的方向,是減輕勞動(dòng)者的強(qiáng)度,節(jié)省時(shí)間,提高效率的較好途徑.核桃破殼機(jī)是核桃破殼加工的機(jī)器,起主要功能是將核桃仁與核桃殼分開(kāi),達(dá)到核桃破殼的目的,此產(chǎn)品是一種先進(jìn)的機(jī)型,生產(chǎn)率較高,而且單位時(shí)間內(nèi)生成效率高,是現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用前景很廣的產(chǎn)品,但是,此產(chǎn)品也有一些不足之處,比如它的破殼率,破殼效果等缺點(diǎn),但對(duì)于核桃破殼的效率確是得到了提高,其主要優(yōu)勢(shì)是效率高。因此,在今后還要對(duì)核桃破殼機(jī)的開(kāi)發(fā),使核桃破殼機(jī)更加完善,效率高。
致 謝
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到許多的問(wèn)題，在眾多老師和同學(xué)的幫助下予以解決。首先要感謝張宏老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，在設(shè)計(jì)過(guò)程中張宏老師不僅給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，而且還使我加深了對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中走彎路，張宏老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里，保證按質(zhì)按量的完成；還要感謝同組同學(xué)，是大家相互幫助，相互交流，解決存在的一些問(wèn)題，使我能夠按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
大學(xué)生活即將畫(huà)上句號(hào)，在這四年中我是充實(shí)的、快樂(lè)的，在這里感謝我的母?！锬敬髮W(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)、知道了知識(shí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。
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