核桃外皮清理機結(jié)構(gòu)設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\u摘要 -PAGE2-第三章外皮清理機的設(shè)計3.1外皮清理機的整體結(jié)構(gòu)核桃外皮清理機主要擁有的幾大功能分別是去皮、洗滌、精洗有非常好的作用。與此同時這個設(shè)備還具有進料口、出料口、出青皮口、清洗淋水管等輔助機構(gòu)。通常人們把收集來的核桃倒入進料口，在通過進料口內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸進行圓周運動將物料送入設(shè)備內(nèi)部，再通過刀刃將核桃的大塊的青皮切削掉，被去除的青皮等廢料經(jīng)過滾筒一點一點滑落到相對應(yīng)的排污口排出。假如設(shè)備堵塞的話，可以把滾輪上的螺釘拆下來就可以進行清理,當然了每幾組刀中間都會有些間隙，物料放去過多得時候會有部分物料從間隙處掉落下滑，只有減小刀片和連桿之間的阻力，這樣才會有限的防止電機過載。在工作刀處理完表皮后，再通過一定線性路線滾筒的作用下設(shè)備的主軸運動的同時向前運動，并進入粗滾筒。粗洗滾筒它的設(shè)計方式需要一些不要同大小的設(shè)計出不同的圓筒，這樣才能讓不同規(guī)格的大小的核桃，讓沒處理干凈青皮的核桃在通過相對摩擦在通過洞口滑落下去。而且粗洗筒的最上部有噴水的淋水管，在由水沖刷下將核桃繼續(xù)進行清理處理在通過多方位角度對核桃表皮反復(fù)清洗。再進入精洗滾筒中通過毛刷去除剛剛步驟下存在核桃表面的粉末，同時也利用到了淋水管的水，使其粉末等廢料被洗刷出來。最后，所有的廢料從排污口排除，經(jīng)過清理外皮的核桃由出料口排出，這樣就可以代替人工手工去進行核桃去皮作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率。電機2.張緊輪3.主軸4.軸承5.進料口6.去皮滾筒上蓋7.粗洗滾筒8.噴淋水管9.精洗滾筒10.出料口11.機架12.排污口13.去皮滾筒下蓋圖3-1外部結(jié)構(gòu)圖圖3-2內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖去皮撥料組15.鋼絲刷組件16.精洗板組件3.2外皮清理機的清洗原理在核桃去除剝離了大型綠色皮膚后，核桃會被推進粗洗滾筒中，這時候核桃的表面還是很有可能大面積的外表皮，而此時核桃會被會被鋼刷刷，擦，擊中的方式完整的去掉所以外表面不應(yīng)該有的東西。鋼刷安裝的時候需要進行卸置安裝不光光是為了處理核桃的時候方便，還是為了在處理核桃的時候給軸一個向前的力，當核桃達到一定的高度的時候，就可以進入下一個面進行刷洗。完成初步加工后進入精加工，物料被推入精洗滾筒，水管、毛刷等方式把物料最后留在上面的產(chǎn)留物進行處理，最后進入出料口內(nèi)。如圖3-3所示圖3-3清洗工作原理圖3.3外皮清理機的典型方法當代市場中主要去皮的方式有：（1）切削式脫青皮機：它的作業(yè)方式主要是核桃被刀刃進行擠壓，通過刀刃進行處理，最后在通過鋼刷進一步處理，這樣就能達到相對應(yīng)的去皮效果。這樣的設(shè)備可以從外部進行調(diào)成螺絲來調(diào)整刀片的位置，這樣的好處是針對不同大小的核桃均可以進行作業(yè)。（2）滾筒式脫青皮機：結(jié)構(gòu)方式屬于鼠籠滾筒的方式，主要方式屬于通過設(shè)備滾筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力來達到去皮的效果，為了加大機械有效程度可以添加足夠的鋼刷。而滾筒中的卡槽是為了更好的分離皮與殼。這樣的方式效果是比較好，但是不具備連續(xù)性，而且及其污染環(huán)境還需要進行第二次的加工處理，實際使用性不怎么好，整體效率也不好3.4外皮清理機的青皮含水率因為設(shè)計需要所以我們對核桃的含水程度進行一定的測試，通過文獻的查詢我們得出核桃表面的總體含水程度能到達百分之90以上，但是其表皮的厚度會越來越薄，表皮的水分越少表皮越難處理。當核桃處于成熟其的時候表皮的顏色從綠色一點一點的變成黃色直到水分能達到百分之50左右，這個時候殼與皮越來越難分離。第四章傳動裝置的設(shè)計與選用4.1電機的選擇通過裝置的工作標準選用合適的電動機，查閱相關(guān)的文獻得出核桃的大概平均重量m=0.06kg，設(shè)備中的有兩個拔桿他們的距離大概是0.5m。處理核桃需要的力33N左右，以下為動能定理：（4-1）（4-2）其中上式中：m—每個青皮核桃的質(zhì)量（kgv—撥料板線的速度（m/sn—撥料板的轉(zhuǎn)速（m/sD—撥料組件的直徑（mF—刀片對青皮的切割力（N△S一青皮核桃受到切割的相對位移（m）；去皮力＜F＜破殼力去青皮轉(zhuǎn)速160r/min~235r/min，主軸的轉(zhuǎn)速185r/min由公式4-2計算得撥料板的線速度為：（4-4）公式4-3得單個青核桃去皮所需要功率為：參考數(shù)據(jù)：生產(chǎn)效率：600kg/h,機每秒可以脫凈0.17kg核桃，設(shè)備總功率：（4-5）當清洗的時候功率會小于需要的功率，為了能夠確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)總體功率取三倍左右：（4-6）查《機械設(shè)計手冊》得型號Y100L-6符合作業(yè)，表4-1所示：表4-1電機參數(shù)電機型號滿載轉(zhuǎn)速（r/min）同步轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（kg）4.2傳動比的確定總傳動比為：（4-8）V帶的傳動比，初步取i=5.2。4.3帶輪的確定為了能夠確保傳送動力的穩(wěn)定性，帶的承受能力需要選取比較好一點的。首帶的功率不計因為它是和電動機相互連接的，次帶的功率能達到：（4-9）P—傳遞到皮帶上的功率（kw）；—電機功率（kw）；—帶的傳遞效率；經(jīng)查文獻得數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)（4-10）主軸上的輸入功率為1.38kw，假如工作時長為8小時，確定計算功率P：查表得:（4-11）式中：p—輸出功率（kw）；—工況系數(shù)1.1；P—電機傳遞功率（kw）；求得：（4-12）（2）選擇V帶型號：依據(jù)p、n、電動機屬性，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得到，其中最適合的型號為A型。（3）確定大帶輪d2，小帶輪d1的基準直徑：查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得，d1不可以小于75mm，所以我們懸著主動輪時直徑d1=75mm，從動輪基準直徑d2為:（4-13）（4）驗算帶的速度:（4-14）（4-15）因此所選帶的速度合適。（5）中心距a與v帶的基準長度Ld的確定：（4-16）符合：（4-17）根據(jù)公:(4-18)式中：—帶的基準長度（m）；—帶輪中心距（m）；—小輪直徑（m）；—大輪直徑（m）；求得：Ld查的選取Ld=2240mm因此可以計算出實際中心距a：（4-20）（6）驗算主動輪上的包角α；包角公式為:(4-21)則，主動輪包角：。（7）計算V（4-22）《機械設(shè)計手冊》查得：根據(jù)A型帶，取單根V帶的額定功率單根V帶的額定功率增量，根據(jù)包角α=154.84°，取包角修正系數(shù)，根據(jù)A型帶，=2240，取普通V帶的帶長修正系數(shù)將數(shù)值代入上式中，經(jīng)計算可得：因此取z=24.4軸的校核為了能在設(shè)備作業(yè)時零件能更好的作用于核桃外皮清理機的轉(zhuǎn)矩，設(shè)計軸的最小直徑公式為：最小直徑：（5-10）式中：d—主軸最小直徑（mm）；τ—軸的許應(yīng)扭切應(yīng)力（MPa）；p—軸上所得功率（kw）；n—軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；C—軸用材料和承載情況確定的常數(shù)；軸的轉(zhuǎn)速:n=180r/min軸的輸入功率:p=1.38kw求軸的轉(zhuǎn)矩：（5-11）求得：將已知數(shù)據(jù)帶入公式算軸的最小直徑：主軸最小直徑軸。將它們假設(shè)成長方形進行計算設(shè)計。針對危險界面做彎矩合成強度校核計算應(yīng)力：（5-12）直徑為d的軸，彎曲應(yīng)力為,扭矩切應(yīng)力其中抗拒截面系數(shù)，取。則軸的彎矩合成強度條件為：（5-12）因此該軸可以滿足強度要求保障正常工作。第五章外皮清理機的其他零件設(shè)計5.1撥料板斜置角度的計算通過本文上面的闡述，了解到核桃外皮清理設(shè)備運轉(zhuǎn)的時候會有多一些因素進行影響，當然了首先是三維尺寸和含水量環(huán)境等多方面的因素，核桃的含水情況越高去皮越困難，水越少越容易附著力不同，具有關(guān)數(shù)據(jù)表明核桃的成熟時間根據(jù)表皮的眼神從綠色一點一點演變成黃色水分達到百分之55的時候核桃和表皮最容易分開，還有影響因數(shù)的是滾筒的速度還有的就是料板的角度等。圖5-1不同采收期對核桃去青皮效果的影響中國的核桃類型眾多，經(jīng)過不斷的研究和觀察獲得一定的三維尺寸。下列是殼的青皮核桃的直徑尺寸所示：表5-1三種核桃中尺樣品號溫185新新2扎343青皮核桃硬皮核桃青皮核桃硬皮核桃青皮核桃硬皮核桃155.139.849.136.357.138.8251.438.348.735.556.838.3354.639.249.736.657.639.2由表5-1得的平均尺寸如下：核桃的平均直徑d1：硬殼核桃的平均直徑d2：皮厚b1=7.7mm：核桃體積V1：（5-1）式中：—青皮核桃平均體積（mm）；r—青皮核桃平均半徑（mm）；硬殼核桃平均體積V2為：青皮平均體積V3為：（5-2）去皮設(shè)備刀的體積尺寸：每圈去除青皮量V4為：每刀去皮量刀數(shù)n1=V3式中：—核桃在滾筒內(nèi)最小切割圈數(shù)；—青皮平均體積；—每圈去除青皮量；去皮滾筒對核桃的有效去皮長度為=1000mm，則每圈需軸向進給距離為167mm。主軸所需工作轉(zhuǎn)速為N=180r/min，軸向進給速度=N×3=501mm/s。對置撥料板及連桿有效直徑已知為mm；有效周長為：π—圓周率（取3.14）；—撥料桿有效直徑（mm）；（5-4)式中：—核桃在滾筒內(nèi)線速度（mm/s）；—滾筒有效周長（mm）；N—主軸所需工作轉(zhuǎn)速（r/min）核桃在滾筒內(nèi)的運動如圖5-2所示圖5-2核桃運動分析（5-6）為撥料板傾角去皮撥料板的斜置角度最大為，該機器設(shè)計為，在規(guī)定空間內(nèi)。5.2進料機構(gòu)將料斗口尺寸設(shè)計為上大下小棱形的形狀，這樣主要為了入料的時候更加方便，這樣的話物料會隨著自身重量緩緩下落，更方便的設(shè)備的使用。為了有效的防止物料在刀和進料口中間夾縫中溢出，就在進料斗最下面設(shè)計一個小的垂直引導板同時還能有效的防治物料在旋轉(zhuǎn)的時候卡主。為了進料口更加方面拆卸把它固定在機架上。把斜板的夾角設(shè)計為30度的，主要原因核桃物料都屬圓形或者橢圓形，物料自身具有向下的慣性自由落體，所以不管是美觀還有綜合條件都達到需要的。通常來說設(shè)備在作業(yè)時生產(chǎn)效率Q=600kg/h。已知直徑為=53.38mm，料口時間為：（5-7）推出：t=2?（5-8）因此，核桃生產(chǎn)率：（5-9）其中上式中：；；Ψ—0.3?0.40；（m）；T（s）；（kg）；帶入數(shù)據(jù)得：Q=計算得：a·b=0.32m2，取a=200mm，b=160mm。圖5-3料斗示意圖5.3圓筒式表皮分離篩的設(shè)計圓筒式表皮分離篩由柵條與篩環(huán)構(gòu)成，柵條間隙跟出料口當中所產(chǎn)生的尺寸對核桃外皮清理機作業(yè)時影響非常大。棚條縫隙小的話，會對核桃設(shè)備產(chǎn)生清理不完整的情況，不能更有效的分離；柵條間隙大的話，會造成核桃在柵條之間掉落。根據(jù)上文的研究確定了大概厚度為7.7mm的尺寸，設(shè)定棚條的間隙為10mm。若間隙的尺寸設(shè)計大的話會對核桃無法去皮，間隙小的話物料的破損程度會大大提高，核桃選定直徑尺寸為51.7～57.6mm，殼直徑36～39.8mm，所以我們設(shè)計間隙尺寸為38mm。圖5-4圓筒式分離篩5.4機架設(shè)計機架的主要作用是支撐承載的作用，為了使受載力均勻機架設(shè)計為20×20mm、20×60mm。如圖5-5。機架總尺寸設(shè)定為：長：2600mm寬：900mm高：1440mm圖5-5機架結(jié)論本設(shè)計主要根據(jù)“核桃外皮清理機的研制”為基礎(chǔ)備案，研究并設(shè)計核桃去皮及清理等方式主要零部件主要工作如下：（1）確定設(shè)計該機構(gòu)實現(xiàn)的目標：機構(gòu)生產(chǎn)效率為600kg/h，去青皮效率。（2）通過查閱相關(guān)文獻得到各種青皮核桃、硬殼核桃的三維尺寸，計算求得青皮核桃和硬殼核桃的平均三維尺寸，由青皮的平均厚度為7.7mm，從而確定篩筒間隙的大小為10mm，查閱文獻知核桃青皮的含水率會直接影響青皮在硬殼核桃上的附著力，進而影響外皮清理機的效果，選定青皮含水率為55%-65%時去青皮效果最佳。（3）設(shè)置傳動機構(gòu)，選用Y100L-6電動機，選用A型V帶傳動，V帶數(shù)量為2條，計算中心距，驗算包角。設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如進料口、去皮滾筒、粗洗滾筒、精洗滾筒、噴淋水管、出料口等裝置。（4）使用CAD畫出二維工程圖。本文設(shè)計研究的去核桃青皮機器刀片、鋼刷、毛刷等易損件都為螺栓緊固，方便更換，簡單的結(jié)構(gòu)使得維修較為簡單，使用者可自行拆裝，非常適合農(nóng)家實用。由于客觀條件的原因，未能對本次設(shè)計的核桃去青皮機構(gòu)進行實物測驗，但是本文的研究對今后各類核桃的去皮和去殼的設(shè)計與改進都有很好的參考價值。參考文獻[1]李時珍.本草綱目：下冊[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2012,.[2]陳斌，寧德魯.美國核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述及其借鑒[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃.2011,3（36）：98-105.[5]WilliamE.Formway.Walnut-HullingDevice:USAPatentNumber:2,147,002[P].1939-2-14.[6]MohammadNakhei-Nejad.PistachioHuller:USA,PatentNumber:6,422,137[P].1993-4-14.[7]WilliamR.Ham,R.D.NutshellingApparatus:USA,PatentNumber:5,404,809[P].1956-6-2.[8]NilsG.Andersen.MachineForHallingNut.USA,PatentNumber:2,208,239[P].1940-7-16.[9]JayM.Farland.PistachioHuller.USAPatentNumber:4,034,665[P].1977-7-12.[10]閆惠梅.核桃的脫皮與貯藏[J].農(nóng)產(chǎn)品加工：2006,12:32-33.[11]王龍.核桃的采收和采后貯藏處理[J].果農(nóng)之友,2013(9):27-27.[12]張進疆.澳大利亞的核桃采收與加工[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2013，（06）：281-283.[13]趙