花生红衣脱皮机的设计

1绪论1.1课题研究的意义随着食品工业的快速发展, 花生的利用向着多样性方向发展, 花生的精深加工也成为花生果仁高效综合利用的必然途径。花生除了简单直接食用和榨油外, 也被用来制作各种风味的花生仁、花生糖、花生酱、花生牛奶饮料, 也可配制在其他原料中作风味料。花生仁是由红色外衣和籽仁组成。红衣主要是纤维组织和止血素, 而花生中的油脂、蛋白质等营养素都集中在籽仁中1。无论是从花生中提取蛋白粉, 还是提高花生榨制出浓香型花生油的档次, 都需将花生果经剥壳后再去掉花生果仁上的红皮(俗称红衣), 这是制作上述食品及原料加工过程中不可缺少的关键工序之一2。为此，我们需要设计与试制一种花生脱红衣机来出去花生红衣为后续的工作做准备。由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:2215891151 1.2国内外花生红衣脱皮机的发展现状1.2.1国内花生红衣脱皮机的发展状况目前, 国内大多数花生脱红衣设备的脱皮原理主要采用一对辗辊或皮带相互间的动静运动实现摩擦辗搓3。其中辗辊辗搓方式是一对辗辊反向差速旋转来搓擦花生仁使红衣从花生籽仁上剥落皮带辗搓方式是摩擦胶带与固定胶带组成加工楔形区45, 利用两胶带的挤压力和剪切力的综合搓撕作用, 将花生红衣与籽仁分离6。按碾辊所用材料可分为: 橡胶辊和金属基体的表面采用树脂并粘有石英砂的脱皮辊等。1.2.2国外花生红衣脱皮机的发展状况国外类似产品的脱皮机有三种类型: 鼓式、盘式和辊式。虽然形式各异, 但工作原理是相同的,都是通过转鼓与衬板, 圆盘与挡板以及辊- 辊(壁)之间的相对运动而达到脱皮的目的。鼓、盘、辊筒的表面凹凸不平, 靠起伏的钝齿对物料的摩擦把表皮除掉, 从而分离出果仁。如一种用于咖啡豆的辊筒脱皮机7, 可以作为花生脱红衣机设计参考。其主要部分是一个固定的、带孔的机体, 内部是带突齿的辊筒。进料斗的下面是螺旋推进器, 使物料向前运动。水经辊筒的中心引入,对物料起清洗作用。操作时, 物料进入机器后, 受到辊筒与外壳的摩擦, 首先将果皮脱去, 排出机体。物料继续受到摩擦力作用, 同时受到水的冲洗, 到排出口时, 尘杂等亦被全部除去8。1.3国内外花生红衣脱皮机存在的优缺点1.3.1国内花生红衣脱皮机存在的问题分析归纳市场上现有的花生机械脱红衣设备, 主要存在以下几个问题: 由于现有设备大都采用辗搓式, 对辊加工区域较小, 故加工量小( 100200kg /h 左右) , 产量低； 受辗辊材料、对辊间隙等因素影响, 所加工的花生仁整仁率低、破损较大； 现有机械脱皮设备多为针对某种原料特定加工设计的, 故其通用性和配套性较差7。1.3.2国外花生红衣脱皮机存在的优缺点使用这种设备可得到优质、不受损伤的果仁, 但对操作调试的精细度要求很高, 机器耗用的动力较大。该脱皮机要配18. 4 kW的动力, 主要优点是: 处理量大( 3000kg /h) , 辊筒转速较低。而一般盘式脱皮机只需配2. 22. 9 kW 的动力9。1.4花生红衣脱皮机的研制及发展前景1.4.1花生红衣脱皮机的研制根据目前国内与国外的花生红衣脱皮机械的对比可以看出国内的花生红衣脱皮机械简单、实用、价格低，但是由于现有设备大都采用辗搓式, 对辊加工区域较小, 故加工量小( 100 200kg /h 左右) , 产量低； 受辗辊材料、对辊间隙等因素影响, 所加工的花生仁整仁率低、破损较大； 现有机械脱皮设备多为针对某种原料特定加工设计的, 故其通用性和配套性较差。国外的花生红衣脱皮机械处理量大( 3000kg /h) , 辊筒转速较低。而一般盘式脱皮机只需配2. 2 2. 9kW 的动力。但是结构复杂、成本高、更换零件麻烦。因此这就继续我们研制出一种结构简单成本低而且效率高、红衣脱皮效果好的花生红衣脱皮机械。该课题的主要研究内容有：根据现有花生红衣脱皮机的特点，设计出一种成本低结构简单效率高地花生红衣脱皮机械，并利现有的软件对其进行强度分析和优化设计10。设计花生红衣脱皮机械的整体结构，主要由电动机、减速器、活动与固定胶带、平面运动筛、皮带、动力传动装置和转向装置等组成。电动机提供动力，通过联轴器与减速器连接，分别为活动的胶带和平面运动筛提供动力。工作部件由e和平面运动筛组成。e花生红衣脱皮机械的基础参数，参考国内和国外红衣脱皮机械的参数，要尽量减小功率消耗。根据选定的有关参数，由经验公式计算出花生红衣脱皮机械所需的功率，根据该功率选择电动机型号。该课题应用的研究方法：理论设计、绘制模拟样机并进行仿真模拟。1.4.2花生红衣脱皮机的发展前景花生目前较多地用于制作各种风味的花生仁、花生糖、花生酱和蛋白粉等。花生果经剥壳后，去掉花生仁面上的红衣，则是制作上诉食品及原料过程中不可缺少的工序。国内已有个别厂家生产花生脱红衣机，但需经水泡后才能脱去红衣，这不能满足经烘烤后脱去红衣再生产各种食品的要求。为此，我们需设计与试制一种新型的花生脱红衣机。此新型花生红衣脱皮机是干法脱去红衣因此可以满足经烘烤后脱去红衣再生产各种食品的要求,生产效率高，脱净率高，劳动强度低。可以广泛的应用于花生红衣的脱去中。1.5预期目标（1）整机结构简单，质量轻，尺寸小，机动性好。（2）电动机为动力源，造价低、可靠性高、使用简便。（3）适于不同大小的花生粒的脱皮，有利于减轻劳动强度，提高工作效率和生产率，对提高花生红衣脱皮机械化作业的水平有一定的价值。1.6重点研究的关键问题及解决思路该机动力源电源，通过电动机通过联轴器以及减速器，减速器连接传动机构工作，花生红衣脱皮机械应该能对不同大小的花生粒进行脱红皮（1）选择动力,设计传动装置和胶辊工作装置的位置来实现花生仁和红衣的脱离。（2）通过分析，设计脱完红衣的花生仁和红衣的分离装置。根据花生仁和红衣的比重不同利用负压的原理把花生仁和红衣分离开来。（3） 运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。（4） 运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，花生种植有一定的面积，而且在农大小市场或者超市出售花生的很多，这为项目开展提供了便利的原材料。这是本项目顺利实施应具备的良好外部科研环境。塔里木大学机械电气化工程学院拥有先进的实验室和加工设备，校内拥有优良的硬件环境和雄厚的师资力量这些都为课题的实施提供了保障。本课题的主要动力来源是电动机，经过传动部分，从减速器中输出的圆周运动来带动皮带轮，通过皮带轮的传动带动摩擦胶带的转动。利用活动摩擦胶带和固定摩擦胶带搓擦的原理实现花生仁和红衣的脱离。经过脱离的花生仁和红衣及少量破碎花生仁统一经过花生仁与红衣分离的吸气管，在吸气管中根据花生仁和红衣的比重不同，利用风机转动时产生的负压把红衣和花生仁及少量破碎的花生仁分离开来，红衣则被吸入红衣收集装置。此时的花生仁、破碎的花生仁和少许的红衣会落到振动筛上，通过振动筛的振动，少量的破碎花生仁会穿过筛孔掉落到破碎花生仁的收集装置。被分离出来的花生仁和少许红衣则处在筛孔上方并向下滑行，当滑到花生仁和红衣的分离管时，花生仁和红衣进行再一次的分离。分离管中的花生仁则落入花生仁收集装置，红衣则通过分离管的引导与第一次被分离出来的红衣汇合被统一导向红衣收集装置。被收集的红衣再用于其他用处。通过上述的原理来制作干法花生红衣脱皮机，以此来实现花生仁与红衣分离的目的。2基本结构、原理及主要技术参数经过反复的考虑、研究和讨论，确定花生红衣脱皮机的总体机构，包括动力机构、动力传送系统、分离机构、调节机构、红衣收集机构及控制机构等。2.1花生红衣脱皮机结构 花生红衣脱皮机的总体方案图如图2-1所示图2-1 花生红衣脱皮机的总体方案图花生红衣脱皮机是一种组合式设备。它实质上是由红衣与花生仁分离装置、花生仁与胚芽分离装置和红衣收集与除尘风网系统三大部分组成。主要包括进料装置； 红衣与花生仁分离装置； 花生仁与胚芽分离装置；红衣收集与除尘风网系统；机械传动系统及机架等组成。红衣与花生仁分离装置, 由活动摩擦胶带、固定摩擦带、摩擦带间隙调节机构、活动摩擦带托辊装置和张紧调节机构组成。活动摩擦胶带与固定摩擦胶带间形成一楔形空间, 两带的摩擦工作面上具有凹形槽, 以增大红衣与花生仁分离的摩擦力。俩胶带均采用白色无毒橡胶材料,由专门模具经流化等工艺压制而成。花生仁与胚芽及少量碎仁分离装置, 主要由筛体、单层长方形孔筛板、筛体振动曲柄连杆机构,弹性吊杆及减震机构组成。红衣收集及除尘风网系统, 主要由风机、红衣与花生仁摩擦分离装置出口侧风罩、筛面中段伞形罩、筛面出口侧风罩、筛下物出口侧风罩、旋风除尘器、成品花生仁、胚芽及碎仁出口和料斗等组成。机械传动系统, 主要由电机、减速器、皮带轮与皮带等组成。红衣与花生仁摩擦分离装置和振动筛共用一个动力系统, 故结构紧凑。花生红衣脱皮机机构如图2-2所示。图2-2 花生红衣脱皮机1、喂料装置2、花生红衣脱皮装置3、红衣与空气分离装置4、风机 5、红衣收集管道6、振动筛主动轮7、变速箱8、电机9、红衣收集装置XXXXXXXXXX.此处删除无数+N个字，完整设计请加扣扣:2215891151图2-7 红衣收集与除尘风网系统表2 花生脱红衣机风网系统压损计算表设备名称或管段序号()()()()压损累计()左支3382.50.361.4左支管3387.30.0224.3左支管汇流三通6316.30.6515.3左支管下旋阀风机吸口汇流三通112317.60.53117.6风网吸气右支管上旋阀部分最大右支管弯管49215.60.89130.3压损右支管渐扩管49210.80.119.8喂=229Pa右支管汇流三通49210.80.5941.2右支管汇流三通2295.90.142.0右支管1132.503.7右支管进口1132.510.83.7风机出口渐扩管112319.396风网压气部分弯头1123100.4329.4最大压力旋风除尘器1123936压=1058Pa由各吸风口的几何尺寸以及所选定的捕吸速度，求出其风量。风网的总风量为：取即：取2.12风网风压和风机的确定 花生仁经过花生红衣脱皮机时花生仁上的红衣会通过搓擦的原理脱落，此时的产物有花生仁、红衣、胚芽和少量破碎的花生仁，因此要将这些产物分离开来。首先要分离的是红衣，此次的分离原理就是根据花生红衣和剩下的产物的比重的不同来分离的。该花生红衣脱皮机中的风机可以产生负压，当脱完红衣的花生仁和红衣从主动轮上的活动摩擦胶带和固定摩擦胶带之间滑落下来时会有在空中停留的时间，此时风机产生的负压会将空气吸入风机的入口，这样就会产生一个回流的空气流，由于花生红衣和花生仁的比重不同，回流的空气流就会把比重较小的花生红衣带走，这样就实现了红衣和花生仁的分离了。因此风机产生的负压得要能将红衣吸到风机口处并带走，还不能把花生仁吸走。在这过程当中还有弯头拐角会消耗风机产生的负压。这就要求选择的风机能满足以上的目的。经过查阅相关文献可得知该花生红衣脱皮机风网系统压损，计算结果见表2(表中风网设备或管段名称代号见图2-1和图2-2)。 由计算结果可得知，风机吸气部分左支管、右支管压损不等，右支管压损大，右=299。风网压气段压损压=1058，其风网总压损=1375。为了使左支管、右支管中压损基本相近，故在左支管、右支管上安装有旋阀，最后取定风网系统风压=1960。根据以上数据可选择风机的型号。经过查阅相关手册，确定风机的型号为C6-48-3。其主要参数如表3所示。表3 C6-48-3型风机参数风机型号转速()全压（）流量()电机功率（）C6-48-316003510198036069633520.7533电动机、减速箱的选取3.1电动机的确定电机的确定是通过电机的载荷来选取的，为此应当计算出花生红衣脱皮机在工作过程中受到的所有外力和功率的大小。花生红衣脱皮机在工作的过程中消耗动力的部件有花生红衣脱皮装置、振动筛及筛上物。首先确定花生红衣脱皮装置在工作过程中所受的力和损耗的功率。该部分在工作过程中主要是克服花生仁在两胶带间的摩擦力。红衣脱皮装置的长度为461mm，宽度为451mm，花生米的尺寸长最大处直径为159mm。按照一次通过脱皮装置最多花生米，即花生仁的长度方向与摩擦胶带的长度方向一致计算，一次通过最多花生仁个。经过查阅相关资料橡胶带的摩擦系数为0.4，要使一个花生仁的红衣从花生仁上脱离下来所需要的压力为300g，即3N。所以一个花生仁在脱红衣过程中受到的阻力为：脱红衣装置在工作时受到的阻力总为：总活动摩擦胶带的运行速度为0.9。则功率为：取为1510。花生红衣脱皮机在工作过程中振动筛和筛上物也消耗了动力和功率。现计算振动筛和筛上物所消耗的功率。振动筛如图3-1所示。图3-1 振动筛计算振动筛的功率需知道其运动速度和受到的外力。振动筛总质量的计算。振动筛的一个筛孔的大小如图3-2所示图3-2 筛孔在通过红衣脱皮机的时候，花生仁会一分为二，最大处直径会变为4.5mm，所以筛孔的宽要比4.5mm略小，长比花生仁的长小。这样一分为二的花生仁就不会从筛孔通过，通过的是破碎的花生仁。这样就起到了过滤破碎花生仁的目的。振动筛的尺寸长宽高为3964511mm，材质为钢。振动筛上有1715个筛孔。所以振动筛的质量为：式中：钢的密度（） 振动筛体积（） 筛孔总体积（）经过测量与查阅资料可得：将数据代入公式可得：由此可知振动筛的重量为：当振动筛曲柄运动到最远的时候，连接振动筛和机架的连杆与竖直线的夹角为20。这时振动筛曲柄受到的水平分力F为13.6N。振动筛曲柄轴的转速为254 ，曲柄半径为0.041m。所以振动筛曲柄轴的线速度为：所以振动筛所消耗的功率为：则振动筛和筛上物所消耗的功率为：由此可以计算尺总功率。它由活动摩擦胶带的功率和振动筛及筛上物的功率构成。则总功率总总=动力在传输过程中会有功率的损耗，因此得把这部分损耗掉的功率加上。经过计算，轴承有7个，皮带有3个，联轴器有1个齿轮啮合有2个，效率分别为0.98、0.95、0.99和0.97。所以总的工作效率为0.6525因此电动机的功率为:总功率选为。根据以上的计算可以得知，电动机功率的选取应至少大于4700w。经过查阅机械设计实用手册，选取Y132S4型电动机。电动机的参数如表4所示。表4 Y132S-4 型电动机参数12电动机型号额定功率()同步转速()满载转速()电动机质量（）Y132S45.515001440683.2减速箱的确定根据要求所选取的电动机的额定转速为1500,而经过计算得知带动活动摩擦胶带转动的滚筒的转速为104。减速箱输出轴所连接皮带轮的直径和带动活动摩擦胶带转动的滚筒的直径相同，这说明减速箱的输出轴的转速也为104。因此需要减速箱来减速。要选用的减速箱的传动比为：因此选择减速比为15的减速箱。由于传动比为15，而且二级减速器的传动比范围在之间，因此选择二级减速器。4轴和皮带的校核4.1带动活动摩擦胶带转动的滚筒的轴的校核。 带动滚筒转动的轴如图4-1所示。图4-1 主动滚筒轴 在工作过程中，主动滚筒轴承受的力有滚筒的自重和花生仁在脱红衣过程中花生仁对摩擦胶带的反作用力。轴的两端有深沟球轴承承担这些径向力，现在 计算主动滚筒的最小直径。经过查阅相关文献可得知计算轴的最小直径的公式。轴的最下直径为：13式中：主动滚筒最小直径（） 轴的许用扭切应力（） 传递的功率（） 轴的转速（） 轴的材料和承载情况确定的常数由电动机产生的功率经过一系列的损耗，最终传到了主动滚筒轴上。在这传递的过程中经过了一个联轴器，两个齿轮啮合，三个轴承和两个皮带传动，其功率分别为0.99、0.97、0.98和0.95。所以传递到主动滚筒轴上的功率为经过计算和查阅相关文献可得： 将数据代入公式得所以主动滚筒最小处的直径为36。由于花生红衣脱皮机的主动滚筒的受力很小，根据前面的计算脱红衣机一次性最多能脱45个花生仁，而脱去一个花生仁的红衣所受的力为3N，也就是说主动滚筒轴的一端也就只受到了的垂直向下的力。此轴所选取的材料为45号钢，抗拉强度屈服强度。因此此轴满足受力要求，能够正常的工作。根据主动滚筒最小处的直径选择配套的轴承。由于主动滚筒轴只承受了径向力，所以选择深沟球轴承，根据最小的直径选择的轴承型号为6007型。144.2皮带的校核该机器中的皮带是用来传递电动机产生的动力的，所以所选取的皮带的型号得能承受的住传递的动力。已知电动机的动力，动力传递到皮带上通过了减速箱的输入轴、齿轮和输出轴，这中间会有功率的消耗，由此可以算出从电动机里出来的动力传递到皮带上时的动力会有多大。传递到皮带上的功率为：式中：传递到皮带上的功率() 电动机的功率（） 联轴器的传递效率 齿轮的传递效率 轴承的传递效率经过查阅相关文献和已知可得数据： 将数据代入公式得： 经过计算得到从电动机里传递出的功率通过减速箱后的功率为，也就是传递带皮带上功率为。由此可以选取合适的皮带来完成动力的传递。查阅相关文献，根据V带传动的设计方法和步骤15可知可以通过皮带传递的功率和皮带轮的转速来确定皮带。皮带传递的功率为，皮带轮转速为104，根据V带传动的设计方法和步骤可以选出皮带的型号，最终型号确定为普通V带的B型带。其参数如表5所示。 表5 普通V带B型带参数15截型节宽顶宽高度楔角单位带长质量普通V带B型带14.017.011.0400.175结论 此花生红衣脱皮机的使用，改变了以前人工劳动强度大、效率低的缺点。同时也解决了以往花生红衣脱皮机耗电量大、生产效率低的缺点。此花生红衣脱皮机的研制满足了大部分的需要。由于该机脱皮率高，花生仁的破碎率低，可以作为以脱完红衣的花生仁为原材料进行深加工的工厂的后盾，同时也解放了劳动力，可实现自动化去皮的全过程。当然此机器也存在不足的地方，其中有一个就是花生仁进料斗处有可能被花生仁堵住，虽然可以调节进料口的大小，但是不能实现自动化。因此可以在进料斗的下方放一个振动装置，此振动装置可以使花生仁均匀的进入花生红衣脱皮装置，这样就不至于堵住进料口。小 结通过本次课程设计，我深深体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，知识掌握不够透彻。总结有以下几点：(1)在开始的计算中，传动比不会计算，不会设计变速箱。(2)在变速箱的总体结构选择上不太灵活，结构布置不是很合理。(3)尺寸标注方面，上偏差下偏差不会标注。以上几点不足，由于时间的仓促，未能及时弥补。但是也有一些优点，总的来看有以下几点：(1)作为一种产品，外观的设计也是很关键的，我认为，这一点我已作到。(2)图纸的布局也合理，美观。(3)通过此次课程设计，使自己的毅力和耐心得到了锻炼。使我在复习本专业课的同时也复习了文献检索，对以后的工作和学习具有重大帮助。总体来说，此次课程设计，收获了很多，课程设计就是要在无数次试验、计算之后，理论与实际相结合，不只是凭空想像，纸上谈兵。既锻炼了我的动手能力也磨练了我的意志。要完成设计就得要与现实生活相结合，更不能懒惰，不懂的和不清楚的模糊的知识点要赶快查阅资料或是向其他同学请教。要敢于接受错误，发现错误及时改正。在生活中要多接触和农业机械化有关的农业机具。平时在学知识的时候，认为用不到，不重要的知识点，在此次设计中，都用到了，非常感谢学校在我们组织的这次毕业设计，让我们把大学四年学习到的知识在毕业设计中表现的林淋漓尽致。做毕业设计我才发现原来的专业知识这么浅薄。在这么短的时间内要把我大学四年的专业知识全部都补上来是不可能的，所以才导致设计改了一遍又一遍。问题仍然存在，希望各位老师指出我的不足之处，来更加完善我的毕业设计。致 谢对于这次课程设计的完成，首先感谢母校-塔里木大学的辛勤培育，感谢学校给我提供了如此难得的学习环境和机会。这次毕业设计使我学到了许多新的知识，知道了学习的可贵与获取知识的辛苦。承蒙老师的耐心指导，使我顺利完成了我的毕业设计。在此，深深感谢我的指导老师范修文老师。他对我的整体方案的设计提出了建设性的意见。给予了我耐心的指导，表现了他对工作高度负责的精神。在整个设计的过程中，有了老师的耐心指导，才使我的设计顺利完成，同时也感谢在这几年中给予我知识的各科老师。总体来说，此次课程设计，收获了很多，课程设计就是要在无数次试验、计算之后，理论与实际相结合，不只是凭空想像，纸上谈兵。既锻炼了我的动手能力也磨练了我的意志。要完成设计就得要与现实生活相结合，更不能懒惰，不懂的和不清楚的模糊的知识点要赶快查阅资料或是向其他同学请教。要敢于接受错误，发现错误及时改正。在生活中要多接触和农业机械化有关的农业机具。平时在学知识的时候，认为用不到，不重要的知识点，在此次设计中，都用到了，非常感谢学校在我们组织的这次毕业设计，让我们把大学四年学习到的知识在毕业设计中表现的林淋漓尽致。做毕业设计我才发现原来的专业知识这么浅薄。在这么短的时间内要把我大学四年的专业知识全部都补上来是不可能的，所以才导致设计改了一遍又一遍。问题仍然存在，希望各位老师指出我的不足之处，来更加完善我的毕业设计。最后，一次衷心的感谢在大学四年中曾给予我知识，给予我帮助的所有老师，他们传递给我的知识会使我受用一生，同时也会在以后的工作中会起到很大的作用！参考文献1周瑞宝.花生加工技术.化学工业出版社,2003:12袁金生.花生红衣脱除机的研制J.食品研究与开发,1991,(01)3王群.农产品加工机械使用维护与故障排除.金盾出版社,1999:444袁金生.花生红衣脱除机的研制J.现代食品科技,1990,6(1)5谭体升.花生红衣脱皮机的设计与开发J. 中国油脂,2007,32(2)6农业机械学会.农业机械手册.机械工业出版社,1991:7427黄龙芳.热带食用作物加工M. 北京: 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