椰子剥壳机的设计开题报告

椰子剥壳机的设计开题报告一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义等)椰子属于棕榈科椰子属，是一种典型的热带木本油料作物和食品能源作物，主要产物为椰子果 （以下简称椰子），外观大部分呈球形或三棱形， 其组织结构从外向内可分为外果皮、 中果皮和内果皮。 收获后椰子的外果皮呈绿色或者浅黄色，光滑坚实，富有韧性；中果皮主要由纤维构成，内含软木屑，纤维呈长条形状，包覆着内果皮；内果皮则为坚实的硬壳，内含椰子汁液和果肉，其综合利用经济价值高，故享有“宝树”的美誉。椰子主要分布在南北纬20间的热带地区，全世界有90多个国家和地区种植，种植面积达1100万hm2，年产椰果570亿个。我国椰子种植已有2000多年的历史，主要种植于海南省，在广东、广西、云南和台湾有少量种植。目前我国椰子种植面积为4.6万hm2，年产椰果2.43亿个。椰子是我国主要的热带经济作物之一，椰子剥壳是椰子加工中非常重要的工序，只有剥壳后的椰衣、椰子果 （内含椰子水） 才能进一步加工成相应产品。目前，大部分椰子还是采用手工和半手工的方式加工，加工企业规模小、技术薄弱，产品加工的机械化水平技术较低，难以提高经济效益和产品利用率；近几年，国内已有的椰子剥壳机存在剥皮率低、剥壳后椰衣纤维被破外、产品的经济价值减少等突出问题，依然不能满足市场化需求。为此，设计一种结构简单、剥壳效率高、椰衣纤维完好的新型椰子剥壳机迫在眉睫。二、国内外同类研究或同类设计的概况综述(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)1.国外研究现状 国外早在20世纪60年代初就着手研制坚果剥壳机，到80年代初美国、意大利、法国相继推出了各种坚果剥壳机，如夏威夷果剥壳机、杏仁剥壳机等，经过数十年的发展，坚果剥壳机以日趋成熟，目前正朝着机电一体发展。国外对椰子剥壳机的研究从初始的实验机器研究逐步转为适合投放市场的实用机型研究，泰国的一所大学采用车床切割机的原型，研制出一种椰子剥壳机，其主要结构包括一个剥壳刀、一个切割刀和一些加紧机构，可完成21/h的剥壳工作。这种椰子剥壳机初步实现了机械化剥壳，但是由于剥壳效率低，难以得到推广，是椰子剥壳机的初始试验。马来西亚CoCoMaN椰子机器制造公司研制出一种椰子剥壳机的模型机器，该机器采用电力或者柴油机作为动力，通过液压控制装置控制椰子剥壳手臂和椰子加工平台完成对各种形状和大小椰子的加工，每小时可以加工360个椰子，只需要配备一名工人控制液压控制系统，但是剥壳质量不好；印度尼西亚的一种液压式椰子剥壳机，采用液压的方式，模拟人工操作对椰子剥壳，该机减轻了人工劳动强度，但产量低，产品质量差异较大；还有一种旋切式椰子剥壳机，该机利用高速旋转盘刀以切削方式破坏椰衣，残余的果皮纤维再通过旋转的网丝轮加以去除，单机剥壳率达85%-90%，但是剥壳后椰衣纤维被破坏，产品的经济价值减少。2.国内现状目前，国内常见的剥壳加工设备按剥壳方法分类可分为：撞击法、挤压法、碾搓法和剪切法。 （1）撞击法剥壳机YBKL-52型葵花籽剥壳机，工作部件是转盘（甩盘）和挡板。果实通过可调节料门落下，从转盘中心进入后，经高速转盘的挡块或叶片的导向及加速作用，高速脱离转盘。当果实以较大的离心力撞击壁面时，壁面对果实产生一个同样大小的反作用力，使果实外壳产生变形和裂纹。外壳弹性变形的恢复使果实离开壁面，而果仁因惯性力的作用继续向前运动，并在紧靠外壳变形处产生了弹性变形。当果实离开壁面时，由于外壳与果仁具有不同的弹性，其运动速度也不同，果仁将阻止外壳迅速向回移动致使外壳在裂纹处拉开破裂，完成外壳的剥离。采用这种方法剥壳时，当撞击力过大，易使仁壳均被破坏，进而使仁壳相互粘附难以分离。此外由于剥壳物料的大小、形状、轻重均有一定差异，使得撞击力难以确定，因此这种方法的剥壳率不高。（2）挤压法剥壳机6BH-700型花生剥壳机，花生果从喂料口喂入后，通过输送风机的气流作用，经输送管道送到落果罩内，在橡胶挡板作用下，连续均匀的进去由橡胶滚筒与直立橡胶板组成的剥壳室。通过滚筒的旋转，花生果在剥壳室受到挤压作用，其果壳沿接合面裂开，从而达到剥壳目的。这种机器花生的破碎及损伤较严重，而且外表色泽受到影响，仅适用于食用和榨油，而不能做种子和出口仁。（3）碾搓法剥壳机YXB-1型银杏剥壳机，剥壳装置采用传统的组合磨原理，从动盘之间的高速运动，对银杏进行反复挤压和揉搓，将银杏果仁、果壳、红皮衣分离开来，剥壳机生产效率高，破碎率低、性能稳定。(4)剪切法剥壳机BK25型莲子剥壳机，主要由进料斗、输送机构、剥壳头、限位调节机构、电机及机架组成莲子进入剥壳机前要由杆筛进行分级，分级后的某一级莲子进去进料斗内，再由传动系统带动的同向转动的螺杆光棍组成的输送机构作用下，莲子按序排列，并从支座上的出料空一次排出，莲子一经排出就进入双托辊和滚切刀构成的剥壳通道，双托辊平行布置且同向转动，辊面切制螺旋槽并滚花处理，莲子在托辊的作用下变转动边前行，逐渐为切割刀所切割。由于壳莲厚度不一，壳仁间隙小，莲仁为脆性，使得破碎率较高。以上为国内几种剥壳机，而对于椰子剥壳机，我国椰子加工企业有三百多家，但大部分企业比较小，未能形成产业规模化，少数企业有一定规模的专业化的椰子综合加工设备，也仅仅是实现了椰子加工的后续工序的机械化加工，国内市场上成熟的椰子剥壳机却很少见。主要有以下几种齿辊式剥壳机：椰子在自重的作用下，进去由主从动齿辊和压框装置组成的剥壳通道，两齿辊平行布置且相向转动，齿辊上有按一定规律排列的钉齿，椰子在齿辊的带动下边转动边前行，椰衣逐渐被刺破，并从椰子内果上剥离，被剥离的椰衣在齿辊的带动下最终被两侧挡板阻截，剥壳后的椰子一次从出料口排出。整个机器结构紧凑，占地面积小，操作简易，整机成本低。BYY型剥壳机：利用液压传动和电气自动控制协调工作，这种剥壳机能够剥除各种形状和尺寸的干、湿椰子，且剥壳干净，每小时可剥壳300多个，完好率在92%以上，并且适合于椰子剥壳的连续作业。自动剥壳机：电动机带动做X轴方向的旋转运动，手动旋转进刀机构滑移平台上的手轮，可使由电动机带动的做高速回转运动的齿形盘刀向前进给接触椰子表皮，齿形盘刀与椰子表皮交错轨迹成为垂直正切削平面，完成对椰衣的切除，但最高剥壳率为57.3%。这些椰子剥壳机械刀具大体分为三类，其中以旋转切削为主，运动曲线比较规则，由于椰子并非标准球形，所以椰子切削受力不均，椰子剥壳率和内果损伤率提高不大。其次刀具以双齿辊式多次撕扯切削，很容易破坏椰衣纤维；而且刀具以扎入式旋转的方法剥壳，椰子需装夹固定，生产效率较低。本设计采用两个钉板滚切式揉搓剥壳的新型方法，由传动系统、喂入装置、剥衣装置、高压气流、储料箱、机架等组成。工作时，首先，开启高压空气把剥衣钉板吹扫干净，之后椰子通过喂料口进入剥衣装置的两个剥衣钉板之间，通过伺服电动机的带动及螺杆的传动，使得左侧竖直钉板和右侧倾斜钉板依次移动。椰子被剥除干净后，左侧的剥衣钉板退回。光滑的椰子落到过滤网上，滚落下来，方便工人收集。被剥除的椰衣会透过过滤网落入下面的皮屑收集箱中，保证了操作车间的整洁。然后两个钉板复位，进入下一个剥衣过程。 该机具有生产率和剥壳率较高，剥壳后椰衣纤维破坏较轻的优点，适用于中小型企业使用，解决了上述剥壳方法中存在的问题和缺陷。参考文献：1蔡维等.基于椰子脱壳机械的设计与ANSYS分析J. 农机化研究,2013,10:118-121.2林勇,张燕. 椰子自动剥衣机的研究J. 食品与机械,2013,04:122-1243 毛舟,樊军庆,张信禹.椰子自动切口机的设计J. 食品与机械. 2013(01)4张浩栋,张燕,梁栋. 椰子滚切式剥衣机的设计J. 食品与机械,2013,01:167-169.5尚江坤,张燕. 椰子剥衣机研制的现状及展望J. 安徽农业科学,2012,06:3803-3805.6王锐,樊军庆.椰子剥衣机自动上料机构的设计J. 食品与机械,2012,05:144-1467张浩栋,张燕,梁栋.基于PLC的椰子自动剥衣机的设计和控制研究J. 广东农业科学,2012,23:203-204+208.8 肖仁鹏等.椰子自动剥衣机的设计J. 食品与机械. 2012(01)9王旺平,李诗龙,刘晓艳. 椰子剥壳机的研制J. 农业机械,2011,20:179-181.10张旭飞,张燕,梁栋. 椰子剥衣机的液压系统控制研究J. 液压与气动,2011,12:72-74 11王旺平,杜先锋,周均生.BK25型莲子剥壳机的研制J. 食品与机械. 2009(02)12翟仁海.YXB-1型银杏剥壳机的开发J. 江苏农机化. 2008(05)13沈继弦.YBKL52型葵花籽剥壳机的研制J. 郑州粮食学院学报. 1990(03)14杨魁三.6BH-700型花生剥壳机J. 粮油加工与食品机械. 1984(08)三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等)1.研究内容（1）剥壳机理分析；（2）椰子剥壳机总体方案的确定；（3）剥壳机各零部件的设计与计算，包括传动系统、喂入装置、剥壳装置、高压气流、储料箱机架等。 2.研究目标设计一种自动化程度较高，效率高的椰子剥壳机，要求该机器结构简单，成本较低，同时具有操作方便，生产效率高的优点，适合大中型企业使用。具体要求：（1）机器的生产率500-600pcs/h ；（2）齿辊转速85r/min；（3）剥壳率85；内果破损率10。3.研究方法检索和查阅大量相关信息，对国内外比较先进的剥壳机进行比较分析，分析其理论依据和设计基础，根据机械设计和机械原理的基本理论知识，考虑椰子剥壳机的实际工作情况和工艺要求进行设计。总体结构由传动系统、喂入装置、剥壳装置、高压气流、储料箱、机架组成。工作中，机器由电动机提供动力。椰子经过传动装置之后到达喂入装置，在进入剥壳装置，根据这一工作过程来确定机器各工作部件的结构，然后进行总体结构设计。4技术路线调查研究确定总体方案工作机理分析主要工作部件的设计其他辅助部件的设计计算和校核撰写论文绘制图纸修改图纸及论文申请答辩5.拟解决的问题（1） 总体结构的设计（2） 喂入装置的设计（3） 剥壳装置的设计（4） 储料箱的设计6.特点（1）采用两钉板滚切揉搓法剥壳，尺寸不同的椰子落入钉板不同位置，使得不同大小的椰子可以同时剥壳； （2）钉板与高压气流综合作用进行剥壳，提高了剥壳质量。 四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)2.12-2.20：搜集资料，准备开题报告； 2.21-2.28：撰写开题报告；3.01-3.20：主要零部件的设计、计算及绘制草图；3.21-4.25：撰写论文及绘制全部图纸；4.26-6. 8：修改论文及图纸； 6.8-6.14：准备答辩。五、导师评语 年 月 日