PAGE9開題報告一.本課題研究的目的、意義我國是世界花生生產(chǎn)第一大國,花生單產(chǎn)、總產(chǎn)和出口均居世界前列。我國種植的花生不僅能滿足國內(nèi)需求,更是主要創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品之一,無論是出口還是深加工，特別是種用都須進(jìn)行脫殼加工。脫殼是花生種用和精深加工中的重要環(huán)節(jié)。目前國外一些技術(shù)先進(jìn)國家花生脫殼已經(jīng)實現(xiàn)了機械化。但我國傳統(tǒng)、低效率的手工剝殼方式及目前所使用的花生脫殼設(shè)備均存在脫殼質(zhì)量不高、脫殼效率相對較低、花生破碎率高、含雜率高、生產(chǎn)環(huán)境惡劣等缺陷,成為制約花生統(tǒng)一供種和精加工業(yè)有效發(fā)展的瓶頸。研析國內(nèi)花生脫殼技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)現(xiàn)狀及存在問題，對促進(jìn)花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。二.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外發(fā)達(dá)國家在花生脫殼方面研究起步較早,脫殼技術(shù)與設(shè)備較先進(jìn)。20世紀(jì)80年代初,美國的LIANG研制了一種脫殼設(shè)備,能夠在對物料尺寸分級的同時對其進(jìn)行破殼。美國的Prussia和Verma又試圖通過碰撞的機理研制種新型脫殼設(shè)備。目前,國外一些技術(shù)先進(jìn)的國家,花生脫殼已經(jīng)實現(xiàn)了機械化。自20世紀(jì)60年代以來,我國雖已有多種花生脫殼設(shè)備面世,但在脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破,脫殼部件的研制仍處于20世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平,在改善脫殼性能、有效降低破損等方面始終沒有實質(zhì)性突破目前國內(nèi)花生脫殼技術(shù)及設(shè)備在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)方面,存在作業(yè)質(zhì)量差、性能不穩(wěn)定、通用性差、脫殼率低以及破損率高等諸多問題,制約了花生統(tǒng)一供種和精深加工業(yè)的有效發(fā)展。因此,提高花生脫殼技術(shù)及設(shè)備的適用性、穩(wěn)定性,降低破碎率和損傷率是我國今后研制花生脫殼技術(shù)及設(shè)備的關(guān)鍵問題。目前我國在花生脫殼技術(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20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很大的提高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍是手工剝殼。脫殼機械在技術(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)是單機制造，制造的工藝水平較低，同時能耗較高。⑤有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機試制或少量試生產(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。三.采取的研究路線首先，對所研究的課題進(jìn)行廣泛的調(diào)研，充分了解國內(nèi)外相關(guān)課題的研究現(xiàn)狀和相對應(yīng)的知識，對花生脫殼機進(jìn)行搜集和分析、學(xué)習(xí)研究，繼承其中的優(yōu)點，以及對其不足之處進(jìn)行記錄和思考。其次，參考各種資料，比如網(wǎng)絡(luò)上相關(guān)的資料，圖書館里相應(yīng)的文獻(xiàn)，對花生脫殼機的不足之處進(jìn)行良性，同時具有可行性的改造或創(chuàng)新，形成對結(jié)構(gòu)模型的整體設(shè)想。最后，進(jìn)行實際的設(shè)計，完成花生脫殼機的結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書以及各種零件圖和裝配圖的繪制，檢查并校正.四.進(jìn)度安排第一周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫文獻(xiàn)綜述第二周：對文獻(xiàn)綜述進(jìn)行修改，并撰寫開題報告第三周：調(diào)整開題報告和文獻(xiàn)綜述的相關(guān)內(nèi)容第四周：下載相關(guān)英文文獻(xiàn)，查找與課題相關(guān)的外文文獻(xiàn)第五周：重新核對外文翻譯，并開始設(shè)計方案第六周：學(xué)習(xí)文獻(xiàn)中的相關(guān)理論第七周：對花生脫殼機的零部件進(jìn)行設(shè)計第八周：對花生脫殼機的零部件進(jìn)行設(shè)計第九周：對花生脫殼機的零部件進(jìn)行設(shè)計第十周：根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，對花生脫殼機進(jìn)行三維建模第十一周：對已三維建模的零件進(jìn)行裝配，確定裝配關(guān)系，根據(jù)老師的修改意見，對三維建模進(jìn)行修改和完善第十二周：確定最終的三維設(shè)計圖，并生成相應(yīng)的二維圖，并對二維圖按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注第十三周：整理和總結(jié)設(shè)計過程，寫論文的提綱，并為論文撰寫查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料第十四周：完成論文主體，根據(jù)老師的修改意見，對內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，增強論文邏輯性第十五周：論文定稿，根據(jù)《長春理工大學(xué)本科論文格式要求》，對論文的格式進(jìn)行修改，包括對論文的排版，插入圖表的格式等進(jìn)行修改第十六周：整理所有需要的材料，包括論文、圖紙、任務(wù)書和畢業(yè)設(shè)計工作手冊，進(jìn)行答辯準(zhǔn)備，對答辯過程可能會有的問題進(jìn)行準(zhǔn)備五.文獻(xiàn)綜述（2000字以上，列出主要參考文獻(xiàn)）1.花生脫殼機發(fā)展現(xiàn)狀我國花生脫殼機的研制自1963年原八機部下達(dá)花生脫殼機的研制課題以來已有幾十種花生脫殼機問世。只進(jìn)行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、以小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的花生脫殼機種類很多，如6HB-6型花生剝殼機，6HB-20型花生剝殼機，6HB-2型花生脫殼機等,技術(shù)參數(shù)見附表,其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的20-60倍以上。6HB-180型花生脫殼機械采用了三軋鯤混合脫殼結(jié)構(gòu),能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整,花生產(chǎn)量逐年增加,花生的機械化脫殼程度將大幅提高,花生脫殼機械將擁有廣闊的發(fā)展前景?；ㄉ鷦儦さ脑砗芏?因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械?；ㄉ鷦儦げ考腔ㄉ鷦儦C的關(guān)鍵工作部件.剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛花生仁破碎率、花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中,花生仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。八十年代以前的花生剝殼機械，破碎率一般都大于8%有時高達(dá)15%以上。加工出的花生仁,只能用來榨油,不能作種用.也達(dá)到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理,研制新式剝殼部件,便成為花生剝殼機械的重要研究課題。從六十年代初,開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒,柵條凹板式花生剝殼機。自1983年以來,在已有的花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上,我國又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件,其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),特別是破殼率指標(biāo)大有改善。2.花生脫殼機械研究重點國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多。針對現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足,在未來的發(fā)展過程中,對花生脫殼機械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié),不斷完善其功能,使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性,使研制的花生脫殼機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進(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果脫殼作業(yè)需要的脫殼機具。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)的需要?；ㄉ摎C械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,將直接影響到花生脫殼機械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。提高機械脫殼率。降低破損率,對花生脫殼機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點攻關(guān),改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究新的脫殼機理,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的花生脫殼機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)系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機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)通過機電一體化手段，開發(fā)設(shè)計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作。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，以開拓國內(nèi)和國外市場。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)雜的機械機構(gòu)、動力傳遞、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、簡化操作、減少輔助工作時間、延長使用壽命、降低勞動使用費用等將作為主要設(shè)計目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(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)用到實際生產(chǎn)中,也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。3?；ㄉ摎C械工藝研究在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和設(shè)備上進(jìn)行研究外，人們還在工藝上進(jìn)行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。分級處理物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進(jìn)行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。水分含量惇花生莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加;含水率小，則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使花生莢果盡量保持最適當(dāng)?shù)暮?，以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時能被充分破裂，同時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，可減少果仁破損率。4.花生脫殼機械前景展望花生生產(chǎn)機械化是農(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，花生機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進(jìn)一步提高，社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴大，雖然目前花生脫殼機械化水平較高，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)，并且小型機械多、大型機械少，低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(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，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)，我國花生生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對花生機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)花生生產(chǎn)機械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機械、開展花生機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買花生機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機械化作業(yè)水平成為必然?；ㄉ摎C在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了花生加工業(yè)的科技進(jìn)步，為花生脫殼機械的發(fā)展提供了空間。參考文獻(xiàn)[1]張龍勛．機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書．機械工業(yè)出版社，1999[2]文堅，劉小康．機械設(shè)計方法學(xué)．廣州:華南理工大學(xué)出版社，2006[3]李益民．機械制造工藝設(shè)計簡明手冊．機械工業(yè)出版社，1998[4]機械工程手冊編委會．機械工程手冊．機械工業(yè)出版社，1999[5]周靄明．機械制圖．同濟(jì)大學(xué)出版社，2001[6]成大先．機械設(shè)計手冊．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002[7]祝毓琥．機械原理．北京︰高等教育出版社,1986[8]黃鶴?。畽C械制造裝備．北京:予機械匯業(yè)出版社下2001六、外文翻譯班巴拉花生剝殼機的設(shè)計修改和性能測試離心式Bambara花生莢果脫殼機是較早設(shè)計和制造的，可以破碎各種大小和品種的Bambara花生。脫殼機是用當(dāng)?shù)乜捎玫牟牧现圃旌驮O(shè)計的。該機器由三個主要單元組成，即料斗，脫殼單元和動力傳輸單元。脫殼機僅將堅果與殼和果仁結(jié)合在一起就使產(chǎn)品開裂。試驗結(jié)果表明，開裂率，種子破裂，部分去殼的豆莢，去殼的豆莢和機械容量分別為83.2％，17.4％，7.8％，9％和75000種子/小時。對該設(shè)計進(jìn)行了修改，以合并一個分離單元，以節(jié)省操作的及時性并增強Bambara花生的高效加工。從當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I的大量Bambara花生莢。班巴拉花生莢果的水分含量在五個不同的水平上有所不同。5.2、8.9、12.9、17.2和21.4％（d.b）。為每個豆莢樣品選擇一百個豆莢，并將其引入離心裂化器中。結(jié)果表明，水分含量為5.2％時，最佳脫殼效率為87.5％，破損率為2.8％，未去殼莢果為4.5％，部分去殼莢果為5.2％，風(fēng)選效率為86.7％。鼓風(fēng)機速度分別在三個不同的級別（1800、1450、1000rpm）變化。結(jié)果表明，鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速為1800rpm時，風(fēng)選效率最高，為86.7％。1.引言班巴拉花生作為一種糧食作物已經(jīng)引起了研究人員的新興趣。作物非常重要，因為它能夠更好地利用受干旱限制和固氮的環(huán)境受限區(qū)域，從而保護(hù)并增加自然土壤的肥力和健康（Dimakatso，2006年）。班巴拉花生（Vignasubterranea）是一種自花授粉的一年生豆類作物，以前被稱為Voandzeiasubterranea（L.）。它用于人類和動物消費。該作物在非洲很受歡迎，因為它具有抗干旱和害蟲的能力，并且在貧瘠的土壤上生長時能夠產(chǎn)生合理的單產(chǎn)。圖1顯示了Bambara花生。長期以來，班巴拉花生一直被用作動物飼料，種子已被成功地用于喂養(yǎng)雛雞（Linnemann，1992）。葉子富含氮和磷，適合動物放牧。人們發(fā)現(xiàn)這些作物的口感可口（Atiku，2000年），并且是干旱季節(jié)牲畜飼料的重要來源。班巴拉花生是一種高營養(yǎng)作物，在人們的飲食中起著重要作用。種子含有約63％的碳水化合物，19％的蛋白質(zhì)和6.5％的油（Goli，1997），并以不同的形式消耗。班巴拉花生的去殼過程中仍采用傳統(tǒng)技術(shù)。這些措施包括用研杵搗碎研缽，在平坦的表面上用棍子打漿以及在另一塊石頭或堅硬的平坦表面上用一塊石頭開裂。這些技術(shù)不僅費時費力，而且浪費。結(jié)果，Bambara花生莢的脫殼成為作物大規(guī)模生產(chǎn)和加工的瓶頸（Atiku等，2004）。為了解決這個問題，很少有人進(jìn)行研究，開發(fā)，設(shè)計，構(gòu)造和測試使用具有分離單元和不具有分離單元的幾種裂化模式的班巴拉花生脫殼機的性能。其中一些工作包括Atiku等人（2004），Oluwole等人（2007）和Atale等人（2016）。Dordoni等。（2015）設(shè)計和開發(fā)了一種生態(tài)創(chuàng)新的高粱小吃，而Gomez-Pastora等人（2016）使用功能化磁性納米粒子設(shè)計了新穎的吸附工藝，用于從受污染的地下水中去除砷Alonge等人（2016）對Bambara花生脫殼機的配置和操作進(jìn)行的仔細(xì)分析表明，采用沖擊技術(shù)的脫殼機設(shè)計用于有效脫殼Bambara花生，并消除了與傳統(tǒng)豆類脫殼方法相關(guān)的繁重工作。該機由進(jìn)料斗、裂解室、葉輪、軸、軸承、滑輪、機架、電動機組成。這臺機器只進(jìn)行裂解操作，不把谷殼和谷粒分開。Alonge等人（2016）設(shè)計的現(xiàn)有Bambara裂解機僅裂解堅果，其產(chǎn)品為殼和核的結(jié)合。這要求分離操作使用單獨的機器。這將導(dǎo)致時間浪費和多余的電力使用的操作的分離機。為了改進(jìn)Alonge（2016）的現(xiàn)有設(shè)計，Bambara堅果破碎機的改進(jìn)設(shè)計和結(jié)構(gòu)旨在將分離裝置并入機器，以節(jié)省時間和功率。本研究的目的是通過加入分離裝置來改進(jìn)現(xiàn)有的Bambara堅果裂解機的設(shè)計并改善其性能2.材料和方法2.1設(shè)計理念Bambara花生餅干是由Alongeet等人（2016）設(shè)計的改進(jìn)。因此，該設(shè)計將氣動分離裝置與機器結(jié)合起來，以提高現(xiàn)有Bambara裂解機的性能。本決定采用正壓氣動分離系統(tǒng)的Bambara堅果餅干。設(shè)計考慮因素如Alongeet等人（2016）所述3.設(shè)計方法該機器的設(shè)計是Oluwoleet進(jìn)行的。f9c70961157847f3a678c882eafaf63b（2007）。機器由料斗，沖擊鼓，葉輪，軸，軸承，滑輪，V-皮帶，電動機，支撐框架，空氣管道（分離單元）和鼓風(fēng)機組成。3.1水分含量測定進(jìn)行了測試以評估BambaraTroundnutShamper的性能。使用AviaraetAl的方法，多種莢的水分含量變化為具有五種水分水平。（2002）和Oluwoleetal（2004）。該方法涉及分別浸出普通水60,90,120,150,180分鐘在普通水60,90,20,150,180分鐘中的散裝量的浸出量。在每個浸泡的末端，豆莢在其中層散布在天然空氣中干燥約8小時。然后將莢在標(biāo)記的聚乙烯袋中密封并以相同的條件儲存另外24小時。這使得在袋中可以實現(xiàn)莢的穩(wěn)定和均勻的水分含量。使用瀝鹿（2006）和OJE（1993）描述的方法測定每個樣品的水分含量。該方法涉及POD樣品在130℃下用重量損失水分的烘箱干燥，以給出重量開始保持恒定的時間的理想。烘箱干燥6小時后，使用電動稱重平衡稱重豆莢，以確定最終的重量。使用OluwoleetAl給出的公式測定水分含量。MC=[（WI-WF）/WF]×100％（D.B）其中M=水分含量%Wi=初始質(zhì)量的豆莢gWF=最終質(zhì)量的豆莢g4.設(shè)計分析和計算4.1分離室的有效體積分離室或空氣管道的體積將被評價為如下三（3）個形狀的組成梯形棱鏡的體積矩形棱鏡槽的體積矩形棱鏡的體積因此，分離室的有效體積4.2屏幕坡度屏幕的坡度是根據(jù)Bambara果仁的休止角20°以及風(fēng)管的傾斜角度130°來選擇的4.3風(fēng)管橫截面積管道的橫截面是矩形，因此計算矩形區(qū)域的公式如EQ5所示4.4種子和殼的終端速度如下所示，根據(jù)Amereissa（2009）計算終端速度。4.5流速通過腔室的凹槽的流速基于在EQ7中提出的流量的速度和放電管道的速度來評估4.6特定功耗將使用下面的等式計算機器的特定功耗。4.7機器容量的測定機器容量估計如下4.8撞擊器的描述該機器由饋電料斗，裂縫室，葉輪，軸，軸承，滑輪，框架，分離單元，鼓風(fēng)機和電動機組成。機器有四個主要部分;料斗，吊艙殼單元，分離單元和動力傳遞單元。脫殼單元由400mm直徑組成，由溫和鋼板制成的100mm高度圓柱形殼體，其內(nèi)表面用作裂化表面和葉輪由25乘50mm矩形鋼管制成。分離單元包括過渡通道（種子的混合物和來自炮擊室的破碎的莢流入分離室）。分離室具有鼓風(fēng)機（其中種子和豆莢通過空氣電流分離），并在種子出口處絲網(wǎng)，防止種子落在鼓風(fēng)機上。5.運營原則當(dāng)主控制開關(guān)接通以及鼓風(fēng)機開關(guān)時，葉輪達(dá)到操作速度。隨機選擇的豆莢將被倒入料斗中。當(dāng)它們流入葉輪眼睛時，進(jìn)入的螺母滑動并滾動在矩形管的內(nèi)表面上。由于葉輪的全部