刮板式核桃剥壳机的主体结构设计

刮板式核桃剥壳机的主体结构设计如今核桃产业的发展越来越迅猛，然而由于核桃品种繁杂，外形不规则，外皮厚薄不均，夹层多 寡不一，因此给破壳取仁带来一定的困难。所以核桃剥壳机在生活中应用起着越来越重要的作用了， 剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便，大大减少了劳动力，提高劳动成本。文章主要叙述了核 桃剥壳机的主体结构的设计计算过程 。本文首先介绍了剥壳机的国内发展现状及研究意义。 核桃剥壳机是由料斗、 导向机构、 破壳机构、 传动机构等组成，是通过依靠物料自身的重力自上而下形成了一个系统作业流水线。其次，本文确定 了核桃剥壳机的整体方案设计，以及介绍了剥壳机的分类和主要组成，以及现状存在的问题。最后确 定了主体结构的设计和布置。 然后， 本文介绍了核桃剥壳机主体结构详细设计， 其中包括带轮， 主轴， 刮板，电动机，等具体设计和计算。本章还介绍了核桃剥壳机的装配过程。全面详尽的讨论了传动机 构以及执行机构的结构设计。最后对整体设计过程做出总结，分析了设计过程中遇到的问题，从设计 过程中总结经验和教训。第一章 绪论1.1 课题提出的背景我国的核桃栽培面积约130万hm血上,主要种植区域在西南和西北。在国际市场上 核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界 4大干果, 核桃作为保健食品早已被国内外所认 识。我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有0. 24kg。核桃中富含脂肪和蛋白质，既是 主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用核桃或脱脂后的核桃饼 粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料 或添加剂。以核桃蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了 其功能特性。核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工业的重 要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可用作工业原料。 核桃除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种 食品和保健品。核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经 济效益。核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时，都需要对 核桃进行预处理加工。核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。核桃在加工或作为出口商品时，需要进行剥壳加工。核桃在制取油脂时，剥壳的目 的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综 合利用。传统的剥壳为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低， 所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳。核桃剥壳机的诞生在很大程度 上改变了这种局面，使核桃产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳，从而大 大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了核桃剥壳的效率。核桃脱壳机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械。由于核桃本身的 生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业，而只能在核桃荚果 的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着核桃种植业的不断发展，核桃手工脱壳已 无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。1.2 研究课题的意义 为了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁 在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率 高. 质量好的剥壳方法，是发展的必然。我国核桃资源丰富，1993 年全国产量达到 21.3万吨，如何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂松果的仿佛，日本专利破除栗壳的方法， 我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有益的探讨，但均未解决 好核桃去壳取仁的问题。在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工 砸取，劳动生产率低，且菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品 质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。1.3 国内研究现状我国核桃脱壳机的研制自 1965年原八机部下达核桃剥壳机的研制课题以来，已有几 十种核桃剥壳机问世。只进行单一剥壳功能的核桃剥壳机结构简单，价格便宜，以小型 家用为主的核桃剥壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥壳、分离、清选和分级功 能的较大型核桃剥壳机在一些大批量核桃加工的企业中应用较为普遍。国内现有的核桃 剥壳机种类很多，如6BH一60型核桃剥壳机、6BH一20B型核桃剥壳机、6BH一20型核桃剥 壳机等，其作业效率为人工作业效率的 2O- 60咅以上。锦州俏牌集团生产的TFHS150型 核桃除杂剥壳分选机组一次能实现核桃原料的剥壳、除皮、分选，是一种比较先进的核 桃后期生产机械。伟民牌6BH一720型核桃剥壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥壳、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。6BKH22型核桃剥壳机是一种一次喂料就可完成核桃剥壳工作的机械，经风力 初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库。6BH一 1800型核桃剥壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次剥壳。而随着我国核桃产业的进 一步调整，核桃产量逐年增加，核桃的机械化剥壳程度将大幅提高，核桃剥壳机械将拥 有广阔的发展前景。核桃剥壳的原理很多，因此产生了很多种不同的核桃剥壳机械。核桃剥壳部件是核 桃剥壳机的关键工作部件，剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃 果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中，核桃仁破碎率是社 会最为关心的主要指标。八十年代以前的核桃剥壳机械，破碎率一般都大于 8%有时高达15%以上。加工出的 核桃仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥 壳原理，研制新式剥壳部件，便成为核桃剥壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开 始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳机。自1983年以来，在已有的核桃剥壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件，其主 要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥壳部件1 、封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳部件八十年代初，我国在吸收国外技术的基础上，研制了 TH-340型核桃剥壳机，其剥壳 部件是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒，下面装有若干根圆钢条组 成的栅条式凹板。在该机构中核桃进口大（3O-50毫米），出口小（1O-25毫米），工作时，核桃果在滚筒 的推动下由进口向出口端运动，在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接剥壳，核 桃受列剥壳机的直接搓擦作用，系强制剥壳，故破碎率高。剥壳时， 直径同凹板栅缝一 样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来。为了将混在一起的核桃仁和未脱果分离 开来，采用栅条式凹板的剥壳机一般要配置分离机构。后来研制并生产的 TH-47O型, 6 BH-570型等型式的剥壳机。2、封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥壳部件 该机的剥壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥壳原理系挤压式，作业时，核桃 果在胶辊的推动下，通过剥壳间隙 （520毫米） ，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了 剥壳部件的揉搓作用 , 破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直径小于剥壳间隙的 小果未经剥壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有 30%左右。所以不得不增设循环机 构，以使核桃经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。3、开式纹杆滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹 板，作业时，核桃果在滚筒的推动下，受挤压揉搓剥壳，该结构与封闭滚筒式不同，核 桃果受到开式滚筒的搅拌作用，剥壳力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在3%-5%。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒 瘪果末剥壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥壳，故剥净率较高。4、立式剥壳机构剥壳部件采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子，下面装着用编织丝网制成的编 织平底筛，在剥壳室内，核桃果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥壳的目的， 此方法系柔性揉搓剥壳。实践证明，该机破碎率较低，可控制在 3以下。其缺点是由于 采用立式传动， 故传动机构较为复杂。5、开式扁条滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒， 和用编织丝网制成的凹板结构，作业时， 核桃果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形成一个活动层，核桃果在该活 动层内互相揉搓而剥壳。由于在该机构中，避开了剥壳部件的直接挤压， 冲击的作用， 而是核桃搓核桃， 系柔性剥壳， 故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率 （ 破碎率 +损伤率 ） 为091。4第二章核桃的基本性能核桃有着千年的历史，在很早以前人们就知道核桃还有它的许多功效。核桃原产于 近东地区，核桃与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”。既可以生食、炒食, 又可以榨油、配制糕点、糖果等多种做法，不仅味美，而且营养价值很高，被誉为“万 岁子”、“长寿果”。如图2-1所示核桃。图2-1核桃核桃起源人们原以为是张骞从西域传入的，然而在之后的研究表明核桃不是一个地方生产的，而是许多地方都有产核桃，而我国也是源产地之一。核桃具有很大的营养价 值据测定，每100克核桃中，含脂肪5064克，核桃中的脂肪71%为亚油酸，12%为亚麻 酸，蛋白质为1520克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物 质。糖类为10克，以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素（维生素B2）、维生素B6维生素E、胡桃叶醌、磷脂等营养物质。因此研究核桃壳机对核桃取仁起到很大了帮助， 具有很大的意义。2.1核桃的功效与作用核桃又称之为胡桃，为胡桃科植物。核桃仁细腻质感，常被老百姓称之“肉” ，核桃 仁含有丰富的营养素，且药用价值主要集中在仁，食后不但不会使胆固醇升高，还能减 少肠道对胆固醇的吸收，因此，可作为高血压、动脉硬化患者的滋补品。此外，这些油 脂还可供给大脑基质的需要。核桃中所含的微量元素锌和锰是脑垂体的重要成分，常食 有益于脑的营养补充，有健脑益智作用。其实很早以前我国古人就发现核桃的多种功效 了，古代名医李时珍曾说过核桃可以补肾通脑，有益智慧。核桃不仅是最好的健脑食物，6