山核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　山核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　山核桃果肉香脆可口、肥厚甘美，可炒食又可制作各種糕點(diǎn)，深受

2、鄉(xiāng)居民的青睞。經(jīng)測(cè)定，山核桃堅(jiān)果干粒重3040～4425g,出仁率43.7％～49.2％,干仁含油率69.8％～74.11％,蛋白質(zhì)含量7.8％～9.6％,氨基酸含量高達(dá)25％,其中人體必須的氨基酸占7種，山核桃果肉中還含有22種礦物質(zhì)元素，特別是鈣,鉀,鋅含量大大高于一般干果仁,有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并有潤(rùn)肺強(qiáng)腎，降低血脂,預(yù)防冠心病之功效。長(zhǎng)期食用,還對(duì)癌癥具有一定的預(yù)防效果。山核桃果含油率是木本油料中最高的一種, 且油的碘價(jià)、皂化值高

3、；油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量占88.38％～95.78％,超過(guò)油茶4倍,也比世界著名食用油——橄欖油的含量高,飽和脂肪酸及廿碳以上難消化脂肪酸含量極微,是易消化和防治高血脂、冠心病的優(yōu)良食用油,藥用上有潤(rùn)腸、滋補(bǔ)功效,是營(yíng)養(yǎng)豐富無(wú)污染的綠色食品。山核桃在社會(huì)上的需求量日益增加,市場(chǎng)前景非常廣闊。在我國(guó)核桃栽培面積大，產(chǎn)量高，但是加工技術(shù)落后，沒(méi)有成熟的核桃破殼機(jī)械，因此，針對(duì)核桃加工存在的問(wèn)題和市場(chǎng)的需求,確定核桃加工工藝,除脫青皮

4、、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</p><p><b>　　2主題</b></p><p>　　目前，主要是采取物理式破殼取仁方法，常見(jiàn)國(guó)內(nèi)外的破殼裝置有以下幾種 ： </p><p>　　2.1核桃破殼挖核裝置</p><p>　　該裝置由電動(dòng)機(jī)經(jīng)二條路線傳動(dòng)。一條是由主動(dòng)輪經(jīng)搖臂、槽輪

5、 、鏈條間歇地帶動(dòng)送料桃碗運(yùn)動(dòng)；另一條是由主動(dòng)輪經(jīng)鏈條帶動(dòng)從動(dòng)輪。從動(dòng)輪帶動(dòng)一個(gè)凸輪 ,該凸輪使定位機(jī)械手上下運(yùn)動(dòng)將核桃壓緊定位于桃碗。同時(shí)該鏈條還帶動(dòng)與從動(dòng)輪同軸的一個(gè)凸輪。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)使挖核機(jī)械手上下運(yùn)動(dòng)。手指張開(kāi)、合攏，二者同步調(diào)工作完成核桃的半自動(dòng)上料及自動(dòng)挖核[7]。</p><p>　　2.2 雙齒盤——齒板式破殼裝置 </p><p>　　圖1為綿核桃剝殼取仁原理圖。齒盤1旋轉(zhuǎn)帶

6、動(dòng)綿核桃邊旋轉(zhuǎn)邊擠進(jìn)由齒盤1，偏心圓孤齒板3組成的剝殼區(qū)域，受到擠壓作用，核桃表面產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，直至最終完全破裂，碎殼和仁從最小間隙處掉下。 </p><p>　　由于該裝置很好地滿足了“四點(diǎn)加壓”原理，而且實(shí)現(xiàn)了核桃的滾動(dòng)擠壓，因此破裂效果好,碎仁率低。 </p><p>　　該裝置破殼取仁的性能指標(biāo)如下：最大生產(chǎn)率為l80kg/h ,破殼率在90％上，高路仁率為70％～90％，其

7、中一路仁率為30％ 一40％[7]。 </p><p>　　圖1 綿核桃剿殼取仁原理圈 </p><p>　　1.核桃2.齒盤 3.偏心圓弧板</p><p>　　2.3變形恒定破殼裝置</p><p>　　圖2為變形恒定破殼裝置破殼原理圈。該破殼裝置是由一對(duì)螺紋螺旋方向相反的滾柱組成。在滾柱面上切制有螺距恒定的梯形螺紋，螺紋

8、滾柱在結(jié)構(gòu)上保證了核桃的實(shí)際變形能隨果徑的增大而增大。當(dāng)核桃?jiàn)A在一對(duì)左右螺紋之間時(shí)。形成了四點(diǎn)加壓。不同果徑的核桃可在不同開(kāi)度處破殼。為避免核桃與滾柱間發(fā)生相對(duì)滑移，滾柱面進(jìn)行“滾花”處理[7]。 </p><p>　　圖2 變形恒定破殼裝置破殼原理圖</p><p>　　1.擠壓輥 2.核桃</p><p>　　2.4 內(nèi)外磨核桃破殼裝置 </p>

9、<p>　　圖3是帶有齒槽的內(nèi)外磨核桃破殼裝置的破殼原理圖。外磨1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板上。 </p><p>　　因該機(jī)不能自動(dòng)適應(yīng)核桃的太小，由于目前核桃的品種不純、太小不一 ，因此該機(jī)在實(shí)際使用中存在一定缺陷，破裂果徑不同的核桃，需更換尺寸太小不同的內(nèi)外磨[7]。 </p&g

10、t;<p>　　1.外磨2.核桃3.內(nèi)磨4.擋板</p><p>　　圖3內(nèi)外磨破殼原理圖</p><p>　　2 .5 圓盤破殼裝置 </p><p>　　圖4是圓盤破殼裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。設(shè)裝置由一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼盤組成的。兩破殼盤用等速萬(wàn)向節(jié)偶合。狹縫角度通過(guò)動(dòng)軸承組件可調(diào)，狹縫寬度通過(guò)破殼盤上的固定螺釘可調(diào)。落入破殼盤狹縫一側(cè)的核桃，隨盤

11、旋轉(zhuǎn)經(jīng)最窄處破殼后從另一側(cè)甩出，該機(jī)可破大小混雜在一起的核桃[7]。 </p><p>　　l.主動(dòng)軸 2.螺釘 3.破殼盤4.主動(dòng)軸 </p><p>　　5.等速萬(wàn)向節(jié) 6.核桃</p><p>　　圖4圓盤破殼裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　2.6弧板——滾筒破殼裝置</p><p>　　該裝置破殼原理圖

12、如圖5，該裝置是由弧形板和滾筒組成，在滾筒上裝有兩個(gè)角度成180度的活塞，兩活塞由彈簧支撐。當(dāng)分級(jí)后的核桃喂入旋轉(zhuǎn)著的滾筒后，自行定位在活塞的頂端，隨滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在活塞和弧板的共同擠壓下破裂，而后進(jìn)入接料斗。</p><p>　　圖中的氣壓調(diào)節(jié)裝置5，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有起到預(yù)想的作用，因此在該裝置里，被廢棄不用。試驗(yàn)表明：核桃經(jīng)該裝置破殼后，半仁以上的占75%，破仁率占15%，未破殼率約占6%。該機(jī)生產(chǎn)率為30K

13、G/H[7]。</p><p>　　1.滾筒 2.弧板 3.活塞 4.彈簧 5.氣壓調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　圖 5 弧板——滾筒破殼原理圖</p><p>　　2 .7沖壓式破殼裝置 </p><p>　　圖6是沖壓式破殼裝置的破殼原理圖。沖壓時(shí)，核桃外殼受到擠壓兼切割作用而破裂。但沖壓時(shí)應(yīng)避開(kāi)核桃的結(jié)合線，否則核桃會(huì)在結(jié)合線處裂開(kāi)為兩

14、半，難于取仁。由于該破殼裝置要求物料精確定向，增加了機(jī)械的復(fù)雜程度[7]。 </p><p>　　沖壓環(huán) 2.刀體 3.刀片 4.錐套</p><p>　　圖6沖壓式剝殼原理圖</p><p>　　2 .8 核桃鋸口破殼裝置 </p><p>　　核桃鋸口破殼裝置由基座和頂蓋組成。基座的上半部是一個(gè)圓臺(tái)，圓臺(tái)的頂面有一個(gè)下凹的剝殼腔。剝殼腔的

15、邊緣帶有圈鋸齒，基座的軸線處有一軸向孔,其側(cè)壁有一固定螺孔。使用時(shí)，將電機(jī)軸插人基座的軸向孔，用螺釘通過(guò)螺孔將電機(jī)軸固定在基座中，將核桃放在剝殼腔的鋸齒上，用下面帶有橡膠墊的頂蓋將核桃壓住，啟動(dòng)電機(jī)就可將核桃殼鋸出一個(gè)缺口，鋸出4-6個(gè)缺口后就可將核桃殼剝開(kāi)[7]。</p><p>　　2 .9 對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置</p><p>　　對(duì)輥窩眼式核桃開(kāi)口機(jī)主要由進(jìn)料斗、錐輥式分級(jí)裝置、對(duì)輥

16、窩眼式開(kāi)口裝置、出料滑板、機(jī)架和傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，如圖7所示：錐輥式分級(jí)裝置為一對(duì)錐形輥 。錐形輥大端與大端相對(duì)，小端與小端相對(duì)，進(jìn)料斗對(duì)準(zhǔn)錐形輥的大端。這樣，由兩錐形輥所形成的間隙由小逐漸變大.對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置為一對(duì)直徑相同的圓柱形擠壓輥，如圖8同一個(gè)圓周平均分布著8個(gè)窩眼。窩眼在整個(gè)擠壓輥表面上呈交錯(cuò)排列，窩眼縱向間距為54mm，所有窩眼開(kāi)口半徑均為30mm．但不在同一圓周上的窩眼的深度都不相同 ，H從 1 3 mm依次增加0.5m

17、m直到 20mm為止 .d對(duì)輥的長(zhǎng)度 I：870mm，該裝置能對(duì)大小不同的核桃進(jìn)行定距離擠壓，因此，很好地滿足了擠壓要求。同時(shí)擠壓時(shí)用窩眼抓取核桃，抓取可靠 ，核桃擠壓時(shí)不會(huì)竄動(dòng)，能進(jìn)行可靠的擠壓。錐輥式分級(jí)裝置上的核桃進(jìn)行分級(jí)時(shí),不應(yīng)受擠壓,所以,一對(duì)錐形輥應(yīng)相開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置要對(duì)落在其窩眼內(nèi)的核桃實(shí)施擠壓開(kāi)口，所以，一對(duì)圓柱形擠壓輥應(yīng)相對(duì)轉(zhuǎn)。</p><p>　　工作時(shí),先將核桃裝入進(jìn)料斗內(nèi)。開(kāi)動(dòng)電

18、機(jī),使兩錐形分級(jí)輥相開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩圓柱形窩眼擠壓輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。錐形分級(jí)裝置上的核桃 ，粒徑小的先通過(guò)兩輥的間隙落人擠壓輥的窩眼內(nèi),粒徑大的在重力和核桃間的側(cè)向擠壓力的作用下沿錐面向大間隙端滾動(dòng)。與間隙尺寸相對(duì)應(yīng)的核桃依次通過(guò)間隙落人擠壓輥的窩眼內(nèi)，實(shí)現(xiàn)核桃的自動(dòng)分級(jí)。落人擠壓輥窩眼內(nèi)的核桃在兩輥的擠壓作用下開(kāi)口,然后通過(guò)出料滑板收集,完成開(kāi)口作業(yè) 。不足之處是1）當(dāng)核桃大量喂入時(shí)，上層的核桃無(wú)法及時(shí)地與下層的核桃進(jìn)行交換。造成前一級(jí)的核桃在后

19、一 級(jí)甚至后幾級(jí)才被分離出去出現(xiàn)分級(jí)混雜現(xiàn)象2）由于有相當(dāng)一部分核桃是橢球形的，這些核桃在下滑時(shí)，會(huì)因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落 ，從而造成分級(jí)誤差[4]。</p><p>　　1.進(jìn)料斗 2.錐輥式分級(jí)裝置 </p><p>　　3.對(duì)輥窩跟式開(kāi)口裝置 4.出料滑板</p><p>　　圖7對(duì)輥窩跟式核桃開(kāi)口機(jī)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖 </p><

20、;p><b>　　窩眼輥 2.核桃</b></p><p>　　圖8對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置簡(jiǎn)圖</p><p>　　2.10 6PK-400核桃破殼機(jī)</p><p>　　通過(guò)對(duì)成熟核桃物料特性的研究以及對(duì)核桃破殼工作部件的分析，本研究選用平板擠壓剝殼方法。采用了一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼板作為核桃破殼工作部件，并設(shè)計(jì)出了6PK - 40

21、0核桃破殼機(jī)，如圖9所示：</p><p>　　1.定破殼板　2.調(diào)距手柄　3.偏心軸　4.動(dòng)破殼板</p><p>　　圖9　6PK一400核桃破殼機(jī)簡(jiǎn)圖</p><p>　　破殼機(jī)的工作原理：該裝置由一對(duì)端面呈傾斜、上寬下窄的破殼板組成。動(dòng)破殼板一端通過(guò)鉸鏈連接到殼體,一端可由偏心軸帶動(dòng)做往復(fù)曲線運(yùn)動(dòng)；定破殼板是一可調(diào)擠壓直板,上方一端與機(jī)體鉸接,下方與調(diào)距手柄

22、相連,手柄由可轉(zhuǎn)動(dòng)的一段螺栓組成。旋轉(zhuǎn)手柄可推動(dòng)定破殼板前后運(yùn)動(dòng),用來(lái)調(diào)節(jié)兩板之間的間隙和角度,使擠壓間隙的最小寬度小于果殼的直徑,并接近于核桃果仁最大外徑。兩破殼板表面焊有魚(yú)鱗狀鐵網(wǎng),有許多細(xì)小的橫紋,用于增加與核桃接觸的粗糙度。落入破殼板狹縫的核桃,隨動(dòng)破殼板運(yùn)動(dòng)經(jīng)最窄處破殼后,經(jīng)出料口甩出。該機(jī)可破太小混雜在一起的核桃。在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了它的不足之處：1）滾筒是由四個(gè)滑輪支撐，調(diào)整困難，運(yùn)轉(zhuǎn)阻力大，轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)2）原導(dǎo)向機(jī)構(gòu)起不到應(yīng)有

23、的導(dǎo)向作用3）殼仁分離尚未得到解決[14]。</p><p><b>　　3總結(jié)</b></p><p>　　由于核桃品種繁雜,形狀不規(guī)則、尺寸差異較大、殼仁間隙小,殼完全破裂所要求的變形量大于殼仁間隙,所以破殼取仁難度較大。用一般的機(jī)械擠壓方法破殼必將造成大量的碎仁, 對(duì)于固定擠壓間隙的破殼裝置來(lái)說(shuō),擠壓間隙是固定的, 不同尺寸的核桃都在同一開(kāi)度內(nèi)破殼,會(huì)出現(xiàn)小尺寸

24、核桃難以破殼而大尺寸核桃仁的破碎率高的現(xiàn)象。因此為了很好的破殼而又保證仁不破碎,就需要: 1 擠壓間隙與核桃尺寸相適應(yīng),有必要在破殼前對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí); 2合理施力使核桃產(chǎn)生裂紋且變形量小,這是提高核桃破殼機(jī)破殼質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,因此有必要對(duì)核桃的施力方式及結(jié)果進(jìn)行有限元受力分析; 3 裂紋的擴(kuò)展是核桃完全破殼的基本條件, 按核桃正確姿態(tài)喂入進(jìn)行破殼是裂紋擴(kuò)展的條件,有必要進(jìn)行破殼前的導(dǎo)向[1] [2]。目前我國(guó)對(duì)破殼機(jī)的研究也有了一定

25、成果，但成本過(guò)高，需要進(jìn)一步研究出更合理的方案。</p><p><b>　　4參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 丁正耀,朱德泉,錢良存,洪翎,張念生. 山核桃堅(jiān)果有限元模型建立及受力分析[J]. 安徽：農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2010,（6）:6-12.</p><p>　　[2] 史建新, 趙海軍, 辛動(dòng)軍. 基于有限元分析的核桃

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