【文章內(nèi)容簡介】 ，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入 21世紀(jì)，我國花生生 產(chǎn)機(jī)械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對花生機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動(dòng)了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)花生生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購買花生機(jī)械、開展花生機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購買花生機(jī)械的積極性，形成了新的市場需求。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。花生脫殼機(jī)在 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了花生加工業(yè)的科技進(jìn)步，為花生脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 2 刮板式花生去殼機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2． 1 刮板式花生去殼機(jī)的結(jié)構(gòu) 根據(jù)刮板式花生去殼機(jī)的剝殼原理可知道，花生是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼箱、柵格、下箱出口、比重分選篩 、 分選口，花生仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計(jì)剝殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的依據(jù)就出來了。 設(shè)計(jì)過程是從上往下，從花生的裝集開始，最上面是集料斗，集料斗下方是剝殼箱，集料斗可與剝殼箱設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。在剝殼箱內(nèi)，花生必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作 用才能進(jìn)行剝殼，因此，將刮板設(shè)計(jì)置在剝殼箱內(nèi)。花生經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進(jìn)行剝殼后，要經(jīng)過位于剝殼箱底部的柵格，于是可以把柵格設(shè)計(jì)成一個(gè)半圓柵籠，將其固定在剝殼箱的下半箱內(nèi)?；ㄉ┻^柵格后經(jīng)過剝殼箱底部的出口往下落，在下落過程中，設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝殼的花生殼與花生仁進(jìn)行分離，重量稍重的不被風(fēng)吹走，而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道，通道的底部設(shè)計(jì)成一定角度 ， 經(jīng)過分離的花生仁往下落，落入比重分選篩上，然后比重分選篩運(yùn)行，從而使花生仁上行，而未脫殼的花生則下行流入二次脫殼 通道，經(jīng)風(fēng)機(jī)作用這些花生再次進(jìn)入脫殼機(jī)進(jìn)行二次脫殼，最后花生仁在比重分選篩的上行口得到收集。 為保證整機(jī)的各部分的安裝，需設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架，機(jī)架起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用，并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面，剝殼機(jī)安裝在機(jī)架的上方。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 21 所示。 料斗剝殼機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置比重分選篩 圖 21 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 2． 2 工作原理 刮板式花生去殼機(jī)以前也稱為刀籠剝殼機(jī)，是借助轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用，將花生果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖 22 所 示。它主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)和支承機(jī)構(gòu)等部分組成。 圖 22 花生果進(jìn)入存料斗后，經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進(jìn)入剝殼箱內(nèi)，與高速旋轉(zhuǎn)的刮板相互碰撞，在刮板的錘擊下，花生殼發(fā)生破裂，從而進(jìn)行第一次剝殼。部分花生果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而花生殼卻未撞裂，這部分花生落入到由圓鋼棒排列成的柵格上，由于柵格頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)花生果，因此花生果將在落入柵格的同時(shí)被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這 些花生果的果殼也被壓碎。剝殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時(shí)，受到風(fēng)機(jī)吹來的經(jīng)調(diào)節(jié)好的氣流作用，果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道，而花生仁因重量大，繼續(xù)往下落到比重分選篩上，經(jīng)比重分選篩后花生仁上行，未脫殼的花生落入通道中，經(jīng)風(fēng)機(jī)作用再次進(jìn)入脫殼機(jī)中進(jìn)行二次脫殼，從而達(dá)到了殼仁分離且剝殼率較高的目的。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 3 刮板式花生去殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 刮板式花生去殼機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計(jì)，如果設(shè)計(jì)不合理，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者說不能運(yùn)轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來的這臺機(jī)器就是一堆費(fèi)品。設(shè)計(jì)合理，機(jī)器 就能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)對并對花生果進(jìn)行剝殼。因此，刮板式花生去殼機(jī)的主要部件的設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計(jì)將提供給使用者更多的方便和實(shí)惠。 3． 1 設(shè)計(jì)前各項(xiàng)參數(shù)的確定 3． 1． 1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分花生殼撞碎，當(dāng)花生果與鋼質(zhì)物體相對速度達(dá)到5 sm/ 時(shí)，可使花生殼破碎而不會破壞到花生仁，可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計(jì)刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。 如圖 31 所示，花生下落位置在 RR?2 之間，設(shè)計(jì)時(shí)采用最小碰撞 半徑 2R 為計(jì)算半徑 nrv ?2? Rr 21? nRv ?? 式 () 取半徑 R=250mm，則 由式（ ） Rvn ?? m i n/???? ? 結(jié)論： R=250mm， n= 3． 1． 2 刮板所需功率計(jì)算 根據(jù)公式 tQP? 可計(jì)算出刮板所需的功率 刮板對花生做功 pk EEQ ?? 式 () 圖 31 kE ：刮板改變花生的動(dòng)能 Ep ：刮板改變花生的勢能 222121 2121 mvmvEEE k ???? 式 () 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 mgRmghEp ?? 式中 1E —— 花生果的初動(dòng)能（ J） 2E —— 花生果的末動(dòng)能（ J） 1v—— 花生果的初速度 (m/s) 2v —— 花生果地末速度 (m/s) ? )2(21 2221 gRvvmQ ??? )(21 2221 gRvvtmtQP ???? 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 2030kg/min,即 平均 ,此為花生仁的產(chǎn)量，折合花生果產(chǎn)量為 ,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)， 江蘇 所處地理位置可取花生的純?nèi)事蕿?69%,折合花生果產(chǎn)量為 ,此即每秒進(jìn)入剝殼箱內(nèi)被破碎的花生果的重量。花生接觸刮板時(shí)初速度設(shè) 為 1m/s，方向向下，脫離刮板時(shí)速度為 15m/s,方向向左，脫離刮板時(shí)相對初位置高度為 500mm t=1s m=1m/s1 ?v 15m/s2 ?v R= )(21 2221 gRvvtmtQP ???? 式 () WP )(12 22 ????????? 加上刮板與花生在柵格中擠壓所需要的能量， P 也不會超過 500W。為計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需工率 Pd，先要 確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率 ? 。設(shè) 1? 、 2? 分別為滾動(dòng)軸承和 V帶傳動(dòng)的效率，于是有 2212 ? ? ?? ? ? 式 () 電動(dòng)機(jī)所需功率?wd PP?不會超過 700W，由于給定電動(dòng)機(jī)的功率為 ，遠(yuǎn)大于此計(jì)算值，故所給電 動(dòng)機(jī)的功率完全符合要求。 3． 1． 3 傳動(dòng)方案擬定 由于刮板式花生去殼機(jī)的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達(dá)到 m in/ rn ? 可有兩種選擇，第一種是采用一級 V 帶傳動(dòng)，第二種是采用兩級混合傳動(dòng)，而很明顯的，若中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 采用兩級傳動(dòng)方案，將會致使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本升高，所以選用一級 V 帶傳動(dòng)。 3． 1． 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速，可選用的電機(jī)型號有兩種 Y90L4型 和 Y100L6 型 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動(dòng)比，現(xiàn)將此兩種電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)和傳動(dòng)比列于 下表 表 31 方案號 電機(jī)型號 額定功率kw 同步轉(zhuǎn)速r/min 滿載轉(zhuǎn)速r/min 總傳動(dòng)比 i 1 Y100L6 1． 5 1000 940 2． 459 2 Y90L4 1． 5 1500 1400 3． 663 由上表可知：方案 1總傳動(dòng)比雖小，轉(zhuǎn)速低，但價(jià)格高，作為家用機(jī)械的電機(jī)不是太合算，故選擇方案 2，即電機(jī)型號為 Y90L4。 查表得此種電動(dòng)機(jī)的中心高 H=90mm，外伸軸徑為 24mm，軸的外伸長度為 50mm。 3． 1． 5 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)計(jì)算 軸的轉(zhuǎn)速 min/14001 rn ? m in/?? ??? nni 軸的輸入功率 1 .3 5 k 2222 ????? ?dPP 軸的轉(zhuǎn)矩 222 /9550 nPT ? 式 () mNT . ??? 式中 2T —— 軸的轉(zhuǎn)矩 () 2P—— 軸的輸入功率 (kw) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 電機(jī)與 刮板轉(zhuǎn)子軸之 間的 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 首先列出設(shè)計(jì)的基本條件 電機(jī)型號： Y90L4 額定功率： 轉(zhuǎn)速： 1n =1400r/min 傳動(dòng)比： i = 假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 t10h caP PKP Aca? 式 () 式中 caP —— 計(jì)算功率（ kw） P —— 傳遞的額定功率（例如電機(jī)的額定功率 KW） AK —— 工作情況系數(shù) 由文獻(xiàn) [13]表 查得 ?AK 1 .6 5 ( k w )1 .51 .1 ???? PKP Aca 2．選擇 V帶帶型 根據(jù) caP 、 1n 查 文獻(xiàn) [13],由表 － 3 確定 帶型為 A 型 查文獻(xiàn) [13],由表 － 18 和表 － 19 在 主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑系中選取mmdd 751 ? ， mmdd 751 ? 從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為 mmmmdid dd ????? 式 () 按表圓整得 mmdd 1752 ? 驗(yàn)算帶的速度 smsmndv d /?? ????? ?? 式 () smsmvsm /25/??? 因此所選帶的速度合適 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 4．確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 初取中心距 mma 3502 ? 021221039。 4 )()(2239。 addddaL ddddd ????? ? 式 () mmL d )75175()17575(23502 239。 39。 ?? ?????? ? 查文獻(xiàn) [13]由表 － 7 選擇帶的基準(zhǔn)長度 mmLd 1000? 計(jì)算實(shí)際中心距 a mmmmLLaa dd )(2 39。0 ?????? 式 () 5．驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1? ????????? )( 121 a dd dd?? 式 () 主動(dòng) 輪包角合適 lca kkPP Pz?)( 00 ??? 式 () 式中 ?K —— 包角系數(shù) lK —— 長度系數(shù) 0P —— 單根 V帶的基本額定功率 0P? —— 單根 V帶的額定功率的增量 由 min/14001 rn ? , mmdd 751 ? ,i = 查文獻(xiàn) [13]表 － 17d 和表 得 kwP ? ， kwP ?? ， ??K ， ?lK 代入數(shù)值，計(jì)算 )( ????z 取 z=3 0F 查 文獻(xiàn) [13]表 － 14 得 :： /q kg m? 20 )(500 qvKvzPF ca ??? ? 式 () 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 NF ) ( 20 ?????? 8．計(jì)算作用在軸上的壓軸力 pF 2sin2 10 ?zFFp ? 式 () 式中 Z —— 帶的根數(shù) 0F —— 單根帶的預(yù)緊力 N 1? —— 主動(dòng)輪的包角 ( 176。 ) 代入數(shù)值計(jì)算得 N2 i ??????pF 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及選用 帶輪材料選用 HT200 根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，小徑帶輪采用實(shí)心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如表 32 32電機(jī)與