卧式离心剥壳机设计

- 1 -卧式离心剥壳机设计 摘 要：目前，在我国北方广大农村，小型农副产品深加工企业日益增多,油茶籽的深加工，例如榨油、食品加工等小企业、小作坊也十分普及。油茶籽的剥壳是油茶籽在取油之前的一道重要生产工序。如采用不经脱壳直接榨油的工艺，不但出油率低，而且油的质量也难以保证。因此研制适合我国农村现状的油茶籽剥壳设备，对于提高剥壳的效率、减少人力和物力资源的浪费、提高劳动生产率有重要意义 。在食品加工业上，卧式离心剥壳机有着广泛的应用，本文主要针1对油茶籽和油桐籽剥壳设计了卧式离心剥壳机，实现油籽的高效率剥壳 。该卧式离心剥壳机实2现了稳定油籽高效率剥壳，本设计用电机驱动，利用高度旋转的甩盘将油籽通过离心力告诉的甩出，撞击于挡板上，引起外壳碎裂，从而达到高效剥壳的目的 。4关键词：油茶籽；离心式；剥壳；剥壳机；- 2 -Design of Horizontal Centrifugal ShellerAbstract:Currently,the vast rural areas in northern China.Increasing number of small agricultural and sideline products deep processing enterprises.Deep processing of camellia seed.Such as oil extraction, food processing and other small workshops are also very popular.The peel of the camellia seed in an important production processes to take oil.Without shelling direct oil extraction process, not only the oil is low,but the quality of the oil is difficult to guarantee.Developed for rural status of camellia peel equipment, improve the efficiency of the peel to reduce the waste of human and material resources, and improve labor productivity.In the food processing industry, horizontal centrifugal sheller has a wide range of applications.The design for the camellia and tung tree seeds, peel horizontal centrifugal sheller to achieve a high efficiency of oilseed peel .The horizontal centrifugal sheller to achieve the high 1efficiency of stable oilseed peel.Motor drive, the design, the use of the rejection of high-speed rotating disk oilseed thrown by centrifugal force to tell the impact bezel, causing the shell fragmentation.So as to achieve the purpose of efficient peel .12Keyword：Camellia；Centrifugal；Sheller ；Sheller machine ；- 3 -1 前言卧式离心剥壳机是从其诞生起就受到人们的关心与重视。经过几十年的发展，目前卧式离心剥壳机技术已经很成熟。卧式离心剥壳机已从最初在解决劳动密集型日常油籽剥壳中单调、重复的体力劳动发展到满足油籽高效率剥壳自动化规模生活需要的工作。其应用领域不断扩 大，从最初主要应用于日常油籽剥壳发展到现在涉及油籽高效率剥壳的各个行业。目前我国国民经济的快速发展，先进油籽高效率剥壳已进入一个新的发展阶段。随着经济全球化和我国加入 WTO，中国油籽高效率剥壳面临着与国际接轨、参与国际竞争的局面。如何适应快速变化的国内外市场需求，如何以高质量、低成本、快速反应的手段在市场中取得生存和发展，已是我国企业不容回避的问题，这些问题为卧式离心剥壳机的应用提供了大的市场需求，促使中国卧式离心剥壳机的应用市场日趋成熟。近几年来，国外著名的卧式离心剥壳机制造厂商纷纷加大了在我国的投资和应用技术的投入，对我国的国产卧式离心剥壳机产业的发展带来了严峻的挑战。我国政府非常重视油籽高效率剥壳机技术的发展，从“七五”科技攻关及实施 863 计划开始，就有计划地组织和发展卧式离心剥壳机事业，经过 20 多年的研制和应用，目前基本掌握了卧式离心剥壳机的设计制造技术和油籽高效率剥壳机应用中油茶籽和油桐籽剥壳的设计、制造技术，有了一支具有一定水平的技术队伍，奠定了我国独立自主发展油籽高效率剥壳机产业的基础。但是，我国卧式离心剥壳机在总体技术上与国外先进水平相比还有很大差距，仅相当于国外九十年代中期的水平 。13目前卧式离心剥壳机的生活规模仍然不大，多数是单件小批生活，关键配套的单元部件和器件始终处于进口状态，卧式离心剥壳机的性价比较低。我国整体装备制造水平不高，制约了我国卧式离心剥壳机产业的形成和实现规模化的发展。尽管中国卧式离心剥壳机的需求在逐年增加，但要能为用户提供高质价廉的卧式离心剥壳机商品，目前在我国尚有较长的路程。首先为了促进中国卧式离心剥壳机产业的发展，必须在以市场需求为主的前提下，国家在政策上鼓励企业在技术投入和技术改造方面应用国产卧式离心剥壳机。同时转变现有的机制，建立以适应市场经济所需的卧式离心剥壳机的产业基地。其次，在国家的科技发展规划中，应继续对卧式离心剥壳机的研究开发和应用关键、基础部件的研究和产品化给予支持，形成产品和自动化制造装备同步协调发展的新局面。第三，结合我国的国情，加强我国卧式离心剥壳机应用工程的开发，使之与国民经济的发展密切相结合。- 4 -经过近十年的努力，我国在卧式离心剥壳机应用工程的开发方面已具有相当的实力，已有一支了解企业的需求，能开发出符合实际使用条件应用工程，成本低，服务及时，具备与国外公司的竞争能力，因此加强卧式离心剥壳机应用工程的开发，并围绕应用工程的需要进行卧式离心剥壳机新产品的开发，使之具有一定的规模化生活能力，这样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力，同时卧式离心剥壳机的应用也可形成具有一定规模的产业。由此看来，卧式离心剥壳机在日常油籽剥壳上的应用会将越来越广。本毕业设计课题的主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和专业基本技能分析和解决实际问题，训练初步工程设计的能力。根据机械设计、制造及其自动化专业的特点，着重地培养以下几方面能力：1)调查研究、中外文献检索、阅读与翻译的能力；2)综合运用基础理论、专业理论和知识分析解决实际问题的能力；3)查阅和使用专业设计手册的能力；4)设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机进行绘图的能力；5)撰写设计说明书（论文）的能力。2 总体方案设计2.1 总体设计的思路在确定卧式离心剥壳机设计方案前，必须对卧式离心剥壳机设计基本步骤及其基本原则，使设计的方案更合理设计卧式离心剥壳机大体上可分为两个阶段：2.1.1 系统分析阶段1)根据系统的目标，明确所采用卧式离心剥壳机的目的和任务。2)分析卧式离心剥壳机所在系统的工作环境。3)根据卧式离心剥壳机的工作要求，确定卧式离心剥壳机的基本功能和方案。如卧式离心剥壳机的自由度、动作精度的要求、所能承载的重量、容许的运动范围、以及对温度、震动等环境的适应性。2.1.2 技术设计阶段1)根据系统的要求选择卧式离心剥壳机的结构形式2)拟订卧式离心剥壳机的运动路线和空间作业方式。3)确定驱动系统的类型。4)计算动力元件的功率及校核受力件的承载能力。- 5 -5)选择个部件的具体集体够，进行卧式离心剥壳机总装图的设计。6)绘制卧式离心剥壳机的零件图，并确定尺寸。2.2 总体设计方案的采用在食品加工业上，卧式离心剥壳机有着广泛的应用，本文主要针对油茶籽和油桐籽剥壳设计了卧式离心剥壳机，实现油籽的高效率剥壳。该卧式离心剥壳机实现了稳定油籽高效率剥壳，本设计用电机驱动，利用高度旋转的甩盘将油籽通过离心力告诉的甩出，撞击于挡板上，引起外壳碎裂，从而达到高效剥壳的目的 。3整体机构图形如下：图 1 机构驱动形式Fig1 Form of agency-driven左视图如下：3 剥壳机机械结构设计3.1 主要技术参数- 6 -图 2 左视图Fig2 Left View配套动力： KW53剥壳率： %9整仁率： 0生产率： hkg/153.2 剥壳机构设计计算设计除满足一般机械性能外，还需要有良好的剥壳效果：使籽粒具有足够的撞击速度（剥壳速度）v(m/s) （1）25.3).01(5.2)(0v-甩盘外圆切线速度（m/s）0（2） 0/6vDnD-甩盘外径（m）n-甩盘转速（r/min）n 取决于原料籽含水率 W(%)、甩盘、打板结构形式实测而定，例如葵花籽可按经验公式 （r/min）,实测剥壳最佳水分为：0.29nW7.5%8%，其他油籽的最佳 值范围可参见表0v-籽粒撞击弹性恢复系数（即综合系数）见表 1 表 1 几种油料的 值（m/s)0vTable1 Several of the value of oil油料 葵花子 茶籽 棕榈子 红花籽 油桐籽0v 3038 1123.5 31.5 4045.5 23.530- 7 -3.2.1 甩盘1)其分类有：卧式、立式、开式、封闭式；单层与多层式等。封闭式转盘由底板、盖板、打板等零件组成。2)甩盘直径 D 确定：mm230/60nvD3.2.2 打板（甩板）1)其总用为形成通道并打击（甩出）籽粒使之破碎。2)打板数的确定，孔道数十影响单机功效的主要因数，应按油籽颗粒度大小确定其范围。一般颗粒度大，打板数少，反之亦然。3)孔道大小不是决定产量的主要因数，固一般可按每籽粒打成两瓣来计算打板面积，即 12FKZ式中 -油籽最大颗粒的面积（ ）如葵花籽取 0.000231Fm2mZ-每块打板每一转通过的颗粒数，如葵花籽取 z 34k-放大系数，取 24)打板安装角 ，安装倾角可采用前倾或后倾,本设计倾角选 45 。06o 05)打板材料要求耐磨，可选用白口铁或渗碳钢等；挡圈材料要求耐磨而不宜过硬。如葵花籽剥壳用硬橡胶板，剥硬克油籽时可以采用白口铁 。34 电机的选型本设计所需电机功率 6.4KW，转速在 1800r/min，根据选定的电动机的类型，结构形式，功率和转速，由机械设计手册 中的表 121 查出电动机的型号为15Y132S1-2 表 2 电动机的参数Table2 Motor parameters电动机型号 额定功率(kw)电动机转速（r/min）传动比 质量（kg）Y132S1-2 5.5 2900 1.6 645 筛板的设计此设计主要考虑油茶壳的间距及最小体积的油茶籽。试验得到仁的最小直径为3.3mm ，得到空等最大缝隙为 3mm，从而设计如图 3 所示筛板孔。 186 V 带的设计 6.1 选择 V 带- 8 -在此设计 中，由于传动结构比较简单， 单一传动，故选择普通 V 带 传动，带传动图 3 筛板结构图Fig3 chart of Sieve structure 结构简单，传动平稳，具有挠性和弹性，可吸收振动并缓和冲击。6.2 计算功率由机械设计 查到工作情况系数 ，故7 1.AK05.61.PKAcakw （3）6.3 V 带 的型号根据计 算功率 和小带ca轮转速 ，1n 由图 4 选 A 型图 4 普通 V 带的选型图- 9 -Fig4 V belt of ordinary type6.4 确定 V 带的基准直径 并验算带速 v1d初选小带轮的基准直径 。取小带轮的基准直径 =90mm1d验算带速smndv/3.8106因为 ，故带速合理ssm/3/56.5 计算大带轮的基准直径 2d（4）id149026.6 确定 V 带中心距 a 和基准长度 dL中心距 )(2)(7. 21021d初定 =400，计算所需要的基准长度0a（5）164)()(2021210 addLd查机械设计 ，选用带的基准长度 mLd从而计算实际中心距 0a（6）32016420 Lad中心距的变化范围为 320400mm，及设计中心距约为 3906.7 验算小带轮上的包角 1（7）001201 95.73.)(8ad6.8 计算带的根数计算单根 V 带的额定功率 rP由 和 ，查机械设计表 84a 得到 kw，根据md81sn/28901 64.10P，srn/2901I=1.6 和 A 型带，由机械设计中表 84b 得到 kw，同时由表 85.0- 10 -得到 ，98.0K表 82 得 ，于是有.L 47.1890.)4.061()(0 LRKP取 4 根 （8）47.156rcaPz6.9 计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0F由机械设计表 83 得 A 型带的单位长度质量 q=0.1kg/m，所以（9）NqvzKPFca2.148)5.2(0min 6.10 计算带传动的压轴力NzFp182sinm0in（10） 6.11 V 带的带轮材 料及机构设计带轮材料选用 HT200，由于转速很高采用铸钢冲压焊接而成 ，14 结构形式如图 5图 5 带轮结构图Fig5 Structure of belt wheel- 11 -7 机械机构设计7.1 轴的设计及校核7.1.1 选取轴的材料普通农用机械剥壳用途、中小功率减速器，选用 45 钢，正火处理 。#167.1.2 初步确定轴的最小直径，查表 取 115， mm （11）30minpAd016mind因为轴上开有键槽，应增大轴颈以考虑键槽对轴强度的削弱，则直径应增大5%7%，mm 故 取 17mm17%)5(6mind1d7.1.3 轴的初步设计图 6 轴平面图Fig6 Plan of Axis根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，按比例绘制轴的草图，如图 6，考虑到 V 带平稳传动，选用调心滚子轴承。 7.1.4 轴的结构设计轴的结构设计主要有各轴段径向尺寸的确定和各轴段轴向长度的确定。径向尺寸的确定 V 带轮的标准直径为 90mm，为了轴的直径 与所选带轮的孔径相适应，故取2d的直径为 27mm2d为轴及轴承座的安装位置，轴承为调心滚子轴承，代号为 1205，则3=25mm。轴向尺寸的确定根据所设计的箱体尺寸,取 =110mm， =293mm， =31mm1L23L7.1.5 求作用在带轮上的受力Ft1= =8670N （12）dT2- 12 -Fr1=Ft =3420N （13）costanFa1=Fttan=2145N； （14）Ft2=4316NFr2=15783NFa2=11123N7.1.6 求轴上的载荷- 13 -图 7 轴的载荷分析图Fig7 Shaft load were Fr1=1214.7N Fr2=5070.4N查得轴承的 Y 值为 1.6Fd1=3260NFd2=1230N7.1.7 精确校核轴的疲劳强度（15） MPaWmb5.17截面上的转切应力为 T64.2（16） PaTmb 9.78.15由于轴选用 45#，所以， ， 。MPaB735361M2601综合系数的计算由 ， 经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为04.52dr.dD， ，3.81轴的材料敏感系数为 ， ， 85.0q7.故有效应力集中系数为（17）05.2)1(k（18） 7q查得尺寸系数为 ，扭转尺寸系数为 ，72.0 6.- 14 -轴采用磨削加工，表面质量系数为 ，92.0轴表面未经强化处理，即 ，则综合系数值为1q（19）93.2kK（20）1.钢系数的确定钢的特性系数取为 ，.005.安全系数的计算轴的疲劳安全系数为（21）92.61maKS（22）.41a（23）SSc 5.6.2故轴的选用安全。7.2 轴承的选取及校核选定调心滚子轴承，代号为 1205轴承的校核径向力（24）2165.3rHVF派生力，49.2rAdNY46.72rBdFNY轴向力由于 ，1adBAF所以轴向力为 ，214a2aBF当量载荷- 15 -由于 ， ，eFrAa32.1eFrBa31.0所以 ， ， ， 。4.0X6.AYX0BY由于为一般载荷，所以载荷系数为 ，故当量载荷为2.1pfNFfPaArApA 459)(（25）.0BrBBYX轴承寿命的校核（26）hPCnLAh 24198.3)(6017故满足所需要求7.3 键连接的选择及校核7.3.1 键的选择查机械设计手册 ，17主轴与带轮配合的键：b=8mm，h=7mm,t=4mm,t =3.3mm(d=27mm)，由带轮宽度并1参考键的长度系列，取键长 L=60mm。 7.3.2 键的强度校核键和轴及带轮的材料都是钢，查表得许用挤压应力 =100120 ，取其平PaMP均值 =110 。键的工作长度 l=L-b=52mm,键与带轮槽的接触高度 k=0.5h=3.5mmPaM110 （合适） （27） apMPkldT851023P7.4 润滑与密封7.4.1 带轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大带轮半径，取为 35mm。7.4.2 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。7.4.3 润滑油的选择带轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN15润滑油。7.4.4 密封方法的选取- 16 -选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM ， （F ）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。8 结束语此次毕业设计卧式离心剥壳机的优点在于脱壳机分离机的经济性和和操作性能较好，使用维修方便，易于掌握，且剥壳性能好，生产率高，大大改善农村的劳动力，本机在保证剥壳性能的前提下尽量使机具简单，紧凑，稳定性能好。由于本人缺少实践经验，理论知识及毕业设计的时间短促，本机具的设计一定还存在很多不足之处，也可能出现新的问题，还有待多次试验，发现问题，解决问题，提高性能，进一步加以完善。总的来说，通过此设计，使我认识到自己以前在学习中的不足，进而查漏补缺，对前面的内容有了新的认识和提高，使我加深了独立思考，结合理论和实际相互作用来解决问题，还更加深刻的巩固机械设计基础及有关课程和知识，提高了综合运用这些知识的能力。并为在今后工作中的学习打下了必须的基础，提高了运用设计资料及国家标准的能力。而在本次毕业设计中，我认识到要完整地完成一次设计不能有半点马虎和侥幸心理。每一个小的细节都得经过精心的选择，不懂的，不会的，要及时查手册，尽量选用标准件，对于结构方面要多请教老师。这次最大的收获是：在动手之前要经过一番仔细的思考，只有这样才会不至于画了又改，才能更有效的利用时间；其次是自己开始认识到手册的重要性，开始自己认为只要结构不干涉就好了，经过老师的一番指导，使我认识到自己的这种错误思想，因为即使是一个小小的螺钉也会让设计从头再来。我们应当认真做好每一个小的细节，平时多思考，尽量使自己的结构安全可靠，不仅在设计中是这样，生活中也是这样。我们就要走向工作岗位，很可能我们将来就是各行各业的设计人员，假如我们不注意那些小的细节，那么不仅会造成国家财产损失，更有可能对人的生命造成威胁。我们即将走向社会，把毕业设计作为我们走向社会的一次很好的锻炼，认真做好它，将来不管干什么都得：“认认真真做事，做好每件事” 。做一个对得起自己和别人的人。参考文献1沈再春主编.农产品加工机械与设备M.北京.中国农业出版社.1993.2无锡轻工业学院主编.食品工厂机械与设备 M.北京：中国轻工业版社，1993.3中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（下册）M.北京：中国农业科学技术出版社，2007- 17 -4黄风洪，李文林，夏伏建油茶籽脱粒机的研制与应用 J.农业工程学报，2006,115于英江主编，机械设计常用计算大全 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安装支架的冲压工艺及模具设计背负式小型机动除草机设计步进电机驱动的小车电气控制系统设计侧边传动式深松旋耕机的设计茶籽含油量高光谱检测技术研究柴油机活塞的加工工艺及夹具设计车床拨叉加工工艺及夹具设计车载机顶盒硬盘固定架优化和散热分析搭扣冲压模具设计带机架的立式摆线针轮减速机的设计带式输送机自动张紧装置单相电子式预付费电度表的设计低压电动机软启动器的设计电极片多工位级进模设计蝶形螺母注塑模设计多 功 能 钻 机 的 钻 架 设 计仿形刨床液压系统设计封箱机设计盖帽垫片的冲压工艺及模具设计缸体气缸孔镗削动力头设计缸体曲轴孔与凸轮轴镗削动力头的设计钢筋调直机的设计高温高速摩擦磨损试验机设计刮板式脱壳机设计轨道式小型液压升降机机架和小车设计红薯丁切制机构设计红薯条切制机构的设计高压瓶盖注塑模具设计- 19 -户用型太阳能水泵的设计机床手柄注塑模设计基于 JN338 的电动机转矩转速测量系统设计基于 PLC 的包装生产线计数分配环节控制系统设计基于 PLC 的材料分拣模型控制系统设计基于 PLC 的加热反应炉电气控制系统的设计基于 PLC 的食用油灌装生产线的电气控制设计基于 PLC 的四轴联动机械手控制系统设计基于 PLC 的污水处理电气控制系统设计基于 PLC 四自由度机械手基于单片机的电子秤的设计基于单片机的电子密码锁设计基于单片机的非接触式红外测温仪