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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 內(nèi)外磨式核桃破殼機(jī)
的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
起止時(shí)間2011.11.25—2012.5.29
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(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”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加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。
1. 本課題來源及研究的目的和意義
近年來，核桃除銷售干果或核桃仁外，核桃乳、核桃速食粉、核桃精等加工品也已進(jìn)入市場，另有少量的核桃油產(chǎn)品銷售，市場上對(duì)核桃深加工產(chǎn)品的需求也越來越迫切,但是核桃的深加工產(chǎn)品較少見，隨著核桃生產(chǎn)的發(fā)展，其后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)和加工也迫在眉睫[1] 。在加工中，存在的關(guān)鍵問題是核桃脫殼比較困難核桃破殼裝置是核桃破殼取仁機(jī)的核心裝置。而機(jī)械剝殼常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剝殼,借助撞擊作用撞擊剝殼、利用剪切作用的剪切剝殼和利用成對(duì)軋輥擠壓作用的擠壓剝殼。常見的破殼裝置有圓盤剝殼裝置、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。
針對(duì)核桃加工存在的問題和市場的需求，確定核桃加工工藝，除脫青皮、分級(jí)、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外，還可進(jìn)一步深加工。人工剝殼又效率低且難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求，故研制高效剝殼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急[2]。本課題中，將內(nèi)外磨式核桃破殼裝置運(yùn)用于此處，重點(diǎn)研究核桃破殼機(jī)的破殼部分，以改善現(xiàn)存的剝殼率低、損失率高、果仁完整性差、通用性差、機(jī)具性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差、作業(yè)成本偏高等問題,其裝置可用于具有一定直徑大小的核桃破殼，即分級(jí)后的核桃，能較為高效的完成核桃破殼。如果全疆的核桃全部采用機(jī)械破殼，可節(jié)省大量勞動(dòng)力去從事其他經(jīng)濟(jì)價(jià)值作物的田間管理工作，社會(huì)效益顯著。該方法的研究同時(shí)給破殼裝置的改進(jìn)提出了新的可行的方向，為其他堅(jiān)果破殼裝置的研制提出了新的思考方向。
該課題的研究可以進(jìn)一步促進(jìn)的核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為核桃深加工企業(yè)提供了一種有力的利用方式，為的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以及機(jī)械化做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
2.本課題所涉及的問題及國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
2.1國外研究現(xiàn)狀及分析
目前核桃核桃生產(chǎn)國中最有代表性、生產(chǎn)水平最高、市場占有份額最大的當(dāng)數(shù)美國。美國可謂核桃生產(chǎn)上年輕而又強(qiáng)大的王國。美國核桃采收的機(jī)械化程度很高，先是噴灑乙烯利(一種果實(shí)催熟藥劑)，然后用振落機(jī)采收，再用脫青皮機(jī)脫皮，用清洗機(jī)清洗，用烘干機(jī)烘干、利用冷庫進(jìn)行干燥處理和貯藏。如加工果仁，采用破殼機(jī)破殼，通過氣流分選機(jī)進(jìn)行殼仁分離，然后用分色機(jī)將果仁分為深色和淺色，再分出全仁和碎仁，最后分別稱重包裝銷售[3]。
由于美國的主栽品種只有強(qiáng)特勒、哈特利、希爾、維納、土萊爾、豪沃迪這 6 個(gè)，其品質(zhì)優(yōu)良，規(guī)格劃一，有利于機(jī)械化破殼，因此核桃破殼機(jī)在美國發(fā)展較早。主要的核桃破殼機(jī)類型有：①Larry H. Hemry 研制的專利號(hào)為 6098530 機(jī)械式核桃破殼機(jī)[4]。該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由機(jī)架、料斗、可調(diào)節(jié)定位板、破碎裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力所組成。機(jī)械式核桃破殼機(jī)通過調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應(yīng)各類堅(jiān)果的破殼。②Kenneth R. Evans 研制的專利號(hào)為 4201126 核桃破殼機(jī)[5]。該機(jī)主要由喂料斗、輸送裝置、破殼裝置和出料口等組成。工作時(shí)，由輸送裝置把待破殼的核桃從料箱運(yùn)送到破殼裝置，然后對(duì)其進(jìn)行破殼。③Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack等研制的專利號(hào)為 6516714 核桃破殼機(jī)[6]。該機(jī)主要由機(jī)架、箱體、滾筒、旋轉(zhuǎn)破殼裝置和出料口等組成。該機(jī)可以成功有效地?fù)舸蚝颂覍⑵錃と史蛛x。④John W. Brazil 發(fā)明的專利號(hào)為 4255855 核桃鉗[7]。該鉗由把手、可調(diào)柱塞、夾頭、底座和固定套等組成。使用時(shí)，將核桃放置在底座上，然后通過操縱把手推動(dòng)可調(diào)柱塞在固定套內(nèi)滑動(dòng)，可調(diào)柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃夾緊并破殼。⑤Michael P. Filice，Robert Lemos 和 Robert P.Baker 等研制的專利號(hào)為 5325769 核桃破殼機(jī)[8]。該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、輸送裝置、擊打裝置和傳動(dòng)裝置等組成。工作時(shí)，料箱中的核桃由輸送裝置逐一運(yùn)送到擊打裝置，然后由凸輪控制擊打打頭將核桃殼打破使其殼仁分離。
2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
目前，雖然我國已研制開發(fā)出了一些堅(jiān)果破殼機(jī)械，但是核桃破殼機(jī)的發(fā)展相當(dāng)緩慢，并且能進(jìn)行批量生產(chǎn)的成熟機(jī)型不多，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。具有代表性的核桃破殼機(jī)主要有：①農(nóng)業(yè)大學(xué)史建新、喬園園、董遠(yuǎn)德等研究人員研制的新型核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由喂料斗、喂料撥輪、機(jī)架、物料輸送圓盤、導(dǎo)向摩擦盤、觸點(diǎn)開關(guān)、氣缸、供氣組件、時(shí)間繼電器和電磁閥等組成。工作時(shí)，物料輸送圓盤外圓周上均布的導(dǎo)向輥?zhàn)釉谀Σ帘P的驅(qū)動(dòng)下推動(dòng)核桃轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)向，時(shí)間繼電器通過電磁閥控制活塞桿對(duì)核桃進(jìn)行擊打。該新型核桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、破殼效率高，能實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械化破殼取仁[9]。②王琦祥研制的核桃破殼機(jī)，該機(jī)由一對(duì)保持一定夾角的工作盤、儲(chǔ)料斗、出料斗、帶爪鉤鏈條等所構(gòu)成。通過鏈條運(yùn)行，其上以一定間距分布的爪鉤便將核桃從儲(chǔ)料斗一個(gè)一個(gè)抓起送入一對(duì)保持一定夾角的工作盤中，隨工作盤的旋轉(zhuǎn)將核桃外殼壓碎而保持核桃仁的完整，被已壓碎的外殼和核桃仁一起落入有斜面的出料斗，借該斜面作用使已破碎外殼和核桃仁在出料斗出口處分開。該機(jī)可對(duì)大小混在一起的核桃進(jìn)行破殼[10]。③南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院吳子岳通過對(duì)綿核桃物理機(jī)械特性的測定和內(nèi)力分析，提出了剝殼取仁原理破裂綿核桃殼，并研制了雙齒盤—弧齒板式剝殼裝置和綿核桃剝殼取仁機(jī)，該機(jī)主要由機(jī)架、喂入裝置、剝殼裝置、調(diào)速電機(jī)、出料斗等組成。該機(jī)的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)是：齒盤轉(zhuǎn)速 70～80r/min，喂入輪轉(zhuǎn)速 25r/min 左右，最大生產(chǎn)率為180kg/h[11]。④光旭、馮昱、李琳娜等人員研制的核桃破殼機(jī)。該機(jī)包括底座、破殼組件，其中破殼組件包括活動(dòng)塊和固定塊，固定塊設(shè)置在底座一端，活動(dòng)塊設(shè)置在蝸桿一端，蝸桿另一端外套彈簧，蝸桿與蝸輪配合，蝸輪軸下端固定在底座上，蝸輪軸上端安裝手柄。該機(jī)省力效果明顯，破殼效果好，容易掌握施力的大小[12]。⑤董詩韓, 史建新進(jìn)行了針對(duì)國內(nèi)擠壓式核桃破殼機(jī)的缺點(diǎn), 提出一種多輥擠壓式核桃破殼機(jī), 該機(jī)選用間斷性擠壓式破殼方法, 利用破殼輥與多對(duì)輔助破殼輥形成由大到小間斷性的多工位擠壓破殼工作區(qū), 該區(qū)可對(duì)核桃進(jìn)行破殼取仁[13]。
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
本課題所涉及的任務(wù)較為繁重，復(fù)雜，但是我們處在一個(gè)資源豐富的環(huán)境中，如有不懂的問題可以向知道的老師和同學(xué)尋求幫助，因此我應(yīng)充分利用這樣的機(jī)會(huì)，利用一切對(duì)我們有用的資源，努力將我的設(shè)計(jì)做的最好，由于核桃破殼機(jī)械，在國內(nèi)外的研究起步較晚，因此技術(shù)還不是很成熟，同時(shí)相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告也不是很豐富，因此我們應(yīng)該通過多種途徑試探性的研究設(shè)計(jì)，在內(nèi)外磨式破殼裝置的方向去設(shè)計(jì)構(gòu)思核桃破殼機(jī)械，已達(dá)到最優(yōu)效果。的核桃以個(gè)大、皮薄、質(zhì)優(yōu)聞名全國，由于薄殼和中殼核桃的橫隔膜退化或呈膜質(zhì)、革質(zhì)，內(nèi)褶壁退化或不發(fā)達(dá)，較易于用機(jī)械剝殼取仁，核桃品種性狀的改良也為機(jī)械化破殼取仁提供了有利條件。
成功設(shè)計(jì)出核桃破殼機(jī)應(yīng)有以下幾個(gè)任務(wù)要求[14]：
（1）核桃的破殼包括其硬殼的破碎和仁殼分離等步驟。要求破殼率高，碎仁少，其中高路仁率高，即整仁和半仁含量高，仁殼分離徹底。
（2）在保證能破殼的前提下,失效變形越小,破碎時(shí)獲得的整仁就越大。通過減少失效變形,將明顯提高堅(jiān)果的破殼質(zhì)量和果仁的回收率。
（3）核桃在剝殼前分別將其進(jìn)行切槽和干燥加工預(yù)處理,以期通過切槽和干燥來減小核桃的失效變形。
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本課題重點(diǎn)研究核桃破殼機(jī)的破殼部分，以改善現(xiàn)存的剝殼率低、損失率高、果仁完整性差、通用性差、機(jī)具性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差、作業(yè)成本偏高等問題[15]。
4.1關(guān)鍵問題解決思路：對(duì)內(nèi)外磨式核桃破殼機(jī)的主要部件是帶有齒槽的內(nèi)外磨.因該機(jī)不能自動(dòng)適應(yīng)核桃的大小.又由于目前核挑擠壓磨進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，確定了核桃在擠壓磨中的導(dǎo)入條件, 給出了擠壓磨之間間隙、直徑、長度的確定方法。對(duì)核桃破殼機(jī)械的擠壓磨進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 擠壓磨必須滿足兩個(gè)條件, ①核桃在擠壓磨間被夾持而不滑脫(即導(dǎo)入條件) ; ②滿足設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)【16】。
4.2設(shè)計(jì)方法：用內(nèi)外磨擠壓方式進(jìn)行核桃破殼。
其工作原理圖如圖1。外磨l固定在機(jī)架上，內(nèi)磨3在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。核桃在內(nèi)外磨之間的間隙內(nèi)破裂脫殼，當(dāng)破碎到合適的粒度后，由擋板4與內(nèi)磨3下底之間的縫隙落到落料扳上。品種不純、大小不一，因此該機(jī)在實(shí)際使用中存在一定缺陷，破裂果徑不同的核挑，需更換尺寸大小不同的內(nèi)外磨。內(nèi)外磨式核桃破殼機(jī)應(yīng)該由輸送裝置，喂料裝置，機(jī)架，傳動(dòng)系統(tǒng)組成，內(nèi)外磨式核桃破殼裝置，除內(nèi)外磨式破殼裝置外，其他裝置都可以借鑒其他破殼機(jī)的設(shè)計(jì)部分，然后根據(jù)破殼裝置所需尺寸進(jìn)行大小的改變即可。重點(diǎn)對(duì)內(nèi)外磨式核桃破殼裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)包括內(nèi)外磨的尺寸大小及內(nèi)磨外側(cè)面傾角的大小等。內(nèi)外磨設(shè)計(jì)原理如圖1。
1 外磨 2 核桃 3 內(nèi)磨 4 擋板
圖1 內(nèi)外磨式核桃破殼機(jī)原理圖
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
(1) 了解核桃破殼機(jī)及其整個(gè)破殼機(jī)行業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：上網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)。
（2）確定設(shè)計(jì)方案：參考資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，問詢老師、同學(xué)。
（3）確定兩膠輥結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)速：上網(wǎng)和圖書館查閱，到學(xué)校工廠進(jìn)行實(shí)際測量
（4）畫裝配圖：利用運(yùn)用AutoCAD軟件制圖
（5）計(jì)算校核：參考資料書中的計(jì)算方法和公式等進(jìn)行計(jì)算校核
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
6.1完成本課題的工作方案：
第一：充分的利用身邊的各種資源，如：網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)、我校的圖書館中的于此設(shè)計(jì)相關(guān)的藏書、我校的數(shù)字圖書庫等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻(xiàn)。仔細(xì)閱讀，尋找相關(guān)的知識(shí)，希望能從尋找和學(xué)習(xí)的過程中有所啟發(fā)有所感悟。
第二：要從新深入的研習(xí)相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，要進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)所需要的動(dòng)力選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，這是我們在設(shè)計(jì)中要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的必要手段。
第三：在遇到不懂得問題時(shí)，要積極聯(lián)系指導(dǎo)老師，虛心向指導(dǎo)老師求教不懂得問題；同時(shí)可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學(xué)交流，求教。
6.2完成本課題的進(jìn)度計(jì)劃：
第1-2周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。
第3-4周 走訪農(nóng)機(jī)管理部門，校工廠，進(jìn)行測量，比較，決定設(shè)計(jì)方案。
第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊，對(duì)各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算，畫草圖。
第7-8周 運(yùn)用AutoCAD軟件，設(shè)計(jì)工作視圖。
第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，校核，修訂
第11周 完成產(chǎn)品說明書。
主要參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名 王鎖
2011 年 12月 20 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日