【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)和均勻平動(dòng)到下一工作區(qū)，核桃在該區(qū)受到微量擠壓，被擠壓的核桃由破殼輥再次帶動(dòng)到下一工作區(qū)，如此 6 循環(huán)往復(fù) ,被擠壓程度逐漸加深，當(dāng)核桃被擠壓到核桃殼最大擠壓變形量 最大 時(shí)，核桃破裂，破裂的核桃從出料口排出。 1 輔助破殼輥 2 擋板 3 破殼棍 4 機(jī)架 5 帶傳動(dòng) 6 電機(jī) 7 出料斗 8 擠壓間距調(diào)整機(jī)構(gòu) 9 喂料斗 圖 26 新農(nóng)大史建新 多輥擠壓式核桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 總體方案 核桃和核桃仁是我國(guó)傳統(tǒng)的出口商品，外貿(mào)部門(mén)根據(jù)核桃仁的完整程度將其分為一路仁、二路仁和碎仁。一路仁是指半仁及大半仁，二路仁是指 四分仁以及比 1/4 大的三角仁，比 1/4 還小的仁稱(chēng)為碎仁。二路仁與二路之和統(tǒng)稱(chēng)為高路仁。高路仁重與仁總重的比值稱(chēng)為高路仁率，這是評(píng)價(jià)核桃脫核機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，另一個(gè)指標(biāo)是： 剝核率 =（核桃總量 含仁的核重） /核桃總重 圖 27 核桃的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 核桃的總類(lèi)：核桃劃分為四個(gè)品種群，如表 21。 表 21 核桃品種群 單位（ mm） 品種群 核桃殼厚度 含仁率（ %） 橫膈膜 內(nèi)褶壁 取出仁 紙皮核桃 65 退化 退化 全仁 薄殼核桃 1~ 50~ 64 呈膜質(zhì) 退化 半仁 中殼核桃 ~ 41~ 49 呈革質(zhì) 不發(fā)達(dá) 1/4 仁 后殼核桃 41 呈骨質(zhì) 發(fā)達(dá) 碎仁 注： 。 。 因此，此種核桃脫核機(jī)所剝核的對(duì)象是指核桃殼厚度小于 2mm，橫膈膜退化或呈膜質(zhì)、革質(zhì)，內(nèi)褶壁退化或不發(fā)達(dá)，較易于用機(jī)械剝殼取仁，包括紙皮、薄殼和中殼核桃品種群。目前，此種核桃占全部核桃的 85%~ 90%，隨著無(wú)性繁殖的推廣和品種的進(jìn)一步改良，夾核桃將逐漸被淘汰。故本文著重研究品種純度較高的四川、云南 等西南地區(qū)產(chǎn)的薄殼核桃作為本機(jī)械研究對(duì)象。 用游標(biāo)卡尺測(cè)量出 100 個(gè)綿核桃的三維尺寸，統(tǒng)計(jì)處理后得出均值、方差等 7 見(jiàn)表 22，直方圖如圖 28，對(duì)三維尺寸進(jìn)行方差分析見(jiàn)表 23。 圖 28 三維尺寸直方圖 表 22 綿核桃的三維尺寸統(tǒng)計(jì)表 單位 （ mm） 位置 均差 均方差 變異系數(shù) 近似球體直徑 球度 縱徑 % 橫徑 % 棱徑 % 表 23綿核桃三維尺寸方差分析 方差來(lái) 源 平方和 自由度 均方 F值 臨界值 位置之間 2 42． 10 640 6． 91 誤差 1952 297 6． 57 總和 2036 299 6． 81 對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論： （ 1）絕大多數(shù)綿核桃的三維尺寸都在 27~37 之間，其數(shù)量占總綿核桃量的 95%左右。 （ 2）綿核桃的三維尺寸存在縱徑、橫徑、棱徑，但在 ? = 水平下三維尺寸有高度顯著變化，可近似簡(jiǎn)化為球。 （ 3）綿核桃外形近似為球，近似程度用球度來(lái)表示，球 度的定義為 ： 球度 =DEDC 式中， DE是與物體體積相同的球體直徑 。 DC最小外接球體直徑。 假定綿核桃的體積等于截距為 A、 B、 C 的三維尺寸橢球的體積，外接球的直徑是橢球的最大截距 A，則球度表達(dá)式為： 球度 =? ?1/2ABCA=幾何平均直徑 /最大直徑 =近似球體直徑 /最大直徑 。 1 齒盤(pán) 2 齒板 3 核桃 8 圖 29 破殼結(jié)構(gòu) 示意圖 本次設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的異步電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力源，利用 V 帶減速和傳遞功率。利用軸旋轉(zhuǎn)帶 動(dòng)齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒 板固定在機(jī)架上，利用齒盤(pán)與齒板破殼 （如圖 29） ，設(shè)計(jì)了調(diào)間隙機(jī)構(gòu)可以生產(chǎn)不同尺寸的核桃，設(shè)計(jì)了撥料機(jī)構(gòu)防止核桃在輸料斗里懸空和卡住，從而使機(jī)器能夠連續(xù)的工作，大大提高了生產(chǎn)率， 基本性能如下 。 外形尺寸（長(zhǎng)寬高）： 590? 480? 945 齒盤(pán)的軸轉(zhuǎn)速： 182r/min 功率 ： 生產(chǎn)率： 150Kg/h 未破殼率： 5%~10% 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在 180 轉(zhuǎn) /分，按 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍，取 V帶的傳動(dòng)比為 2～ 5，即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，如表 31。 表 31 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 P/kW 同步轉(zhuǎn)速r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 效率（ %） 電動(dòng)機(jī)重量（ Kg） 功率因數(shù) 1 Y100L4 1500 1420 78 22 2 Y90S4 3000 1400 79 27 3 Y90S6 1000 910 82 25 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可知方案 3比較適合 ,因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S6。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 P＝ ，滿載轉(zhuǎn)速 n=910r／ min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表 32。 9 表 32 Y90S6 主要參數(shù)如下表 型 號(hào) 額定功率 KW 轉(zhuǎn)速r/min 電流 /A 效率 （ %） 功率因數(shù) 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 Y90S4 910 82 表 33 電動(dòng)機(jī)尺寸列表 單位（ mm） 中心 高 (H) 外形尺寸 HDADACL ??? )2( 底腳安裝尺寸 BA? 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸 尺寸 ED? 裝鍵部 位尺寸 GF? 90 ?? 125140? 10 5024? 208? 4 破殼軸的帶及帶輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)核桃破殼機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用 V 帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵谄茪C(jī)的工作過(guò)程中，傳動(dòng)件 V 帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使破殼機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過(guò)程中 V 帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響 破殼機(jī)的傳動(dòng)，因?yàn)槠茪C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比，只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求，而且 V 帶的彈性滑動(dòng)對(duì)破殼機(jī)的一些重要部件是一種過(guò)載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有 V 帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動(dòng)機(jī)與核桃破殼機(jī)之間選用 V 帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì) 確定計(jì)算功率 ca AP K P?? (41) 其中： AK — 工作情況系數(shù) P — 電動(dòng)機(jī)的功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì) 》一書(shū)中的表 87可知： AK = 10 5 25caP kw? ? ? 選擇 V帶的型號(hào) 取傳動(dòng)比為 5 時(shí)轉(zhuǎn)速合適。 根據(jù)計(jì)算得知的功率 caP 和電動(dòng)機(jī)上帶輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速 1n （與電動(dòng)機(jī)一樣的速度），查《機(jī)械設(shè)計(jì) 》圖 810，可以 選擇 V帶的型號(hào)為 Z 型。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 （ 1）初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d ：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì) 》一書(shū)，可選擇 V 帶的型號(hào)參考表 86 和表 88，選取小帶輪直徑 1d =71mm。 （ 2）計(jì)算 V帶的速度 V： 11 3 . 1 4 7 1 9 1 0 3 . 46 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddn mv s? ?? ??? ? ? （ 42） （ 3）計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 2d 21 910 7 1 3 5 9180ddd i d m m? ? ? ? ? （ 43） 根據(jù)表 88取 2d =355mm 實(shí)際傳動(dòng)比 5i? 。 確定傳動(dòng)中心距 a 和帶長(zhǎng) L ?。?1 2 1 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d? ? ? ? ? ? 即： ( 71 355 ) 2 ( 71 355 )a? ? ? ? ? ? 得： 12 9 8 .2 8 5 2m m a m m?? ?。?1 400a mm? 帶長(zhǎng)： 211 1 21()2 ( )24d DDL a D D a? ?? ? ? ? ? ? （ 44） 即： 3 . 1 4 (3 5 5 7 1 )2 4 0 0 ( 7 1 3 5 5 )2 4 4 0 0dL ?? ? ? ? ? ? ? 11 得： 1470dL mm? 按《機(jī)械設(shè)計(jì) 》一書(shū)中查表 82，選擇相 近的基本長(zhǎng)度 dL 可查得： 1400dL mm? 。 實(shí)際的中心距可按下列公式求得： 01 1 4 0 0 1 4 6 94 0 0 3 6 522ddLLaa ? ?? ? ? ? ? （ 45） m inm a x0 .0 1 5 3 6 00 .0 3 3 7 6dda a La a L? ? ?? ? ? 中心距范圍 360~376 mm。 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 00211 1 8 0 5 3 .7dda? ?? ? ? （ 46） 即：0001 3 5 5 7 11 8 0 5 3 .7365 138? ?? ? ? ? 求得 ： 001 138 120? ? ＞ 滿足 V 帶傳動(dòng)的包角要求。 確定 V帶的根數(shù) V 帶的根數(shù)由下列公式確定： 00()ca carLppZ p p p k k??? ? ? ? ? (47) 其中： 0p — 單根普通 V 帶的許用功率值 )(0 kwp 。 ?k — 包角系數(shù) 。 lk — V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系數(shù)，此處取 ? 。 0p? — 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根普通 V 帶所能傳遞的功率 增量。 由 910 / minnr? 和 1 71dd mm? 查表 84a 得 0 kw? 。 由 910 / minnr? 和 i=5 查表 84b kw?? 。 查表取值： ?? ， ? 。 00( ) 72rLp p p k k?? ? ? ? ? ? (48) 12 所以： rpZ p??。 即： ? ， 取 3?Z 根。 確定帶的初拉力 單根 V帶適當(dāng)?shù)某趵?0F 由下列公式求得 20 qvvzk pF ca ??? ?????）（ (49) 其中： q — 傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量， kgm 即： 20 5 0 0 ( 2 . 5 0 . 9 2 ) 0 . 8 2 5 0 . 1 0 3 . 4 7 0 . 60 . 9 2 3 3 . 4FN? ? ?? ? ? ???。 求 V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪軸和軸承，比需確定 V帶作用在軸上的壓力 Q ，它等于 V 帶兩邊的初拉力之和，忽略 V 帶兩邊的拉力差，則 Q 值可以近似由下式算出： 即： m in 0( ) 2 si n 4 0 62PF Z F N?? ? ? ? ? (410) V 帶帶輪的設(shè)計(jì) 帶輪的材料選擇 因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速 s? ，即 smv 25＜ ，轉(zhuǎn)速比較底，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為 200HT 。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來(lái)確定帶論輪槽的尺寸，設(shè)計(jì)如下： 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸 1 71dd mm? ，而與主動(dòng)帶輪配合的電動(dòng)機(jī)軸的直徑是 24d mm? ，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 dd d ）＜（ 3~ ， 13 所以主動(dòng)帶輪采用實(shí)心式。 帶輪參數(shù)的選擇：通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì) 》一書(shū)，可以確定主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得。 表 41主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（ mm） 槽型