基于溫濕度控制的板栗剝殼機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)含6張CAD圖

基于溫濕度控制的板栗剝殼機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)含6張CAD圖,基于,溫濕度,控制,節(jié)制,板栗,剝殼,機(jī)械,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad 目錄 1緒論 7 1.1研究背景 7 1.2 研究意義 7 1.3 國內(nèi)研究概況 8 1.3.1 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械板栗剝殼機(jī) 8 1.3.2 江蘇大學(xué)板栗去殼裝置 8 1.3.3 韓國板栗剝殼機(jī)械裝置 9 1.4 存在問題及對(duì)比 10 1.4.1 存在主要問題及其分析 10 1.4.2存在問題及機(jī)械設(shè)計(jì)分析 10 2 板栗的物理學(xué)研究 12 2.1板栗樣本的物理學(xué)研究加關(guān)系 12 2.2 板栗的物理學(xué)特征 12 2.3板栗的重量測(cè)定 14 2.4 板栗的含水率測(cè)定 16 2.5根據(jù)板栗物理特性分析 18 3 板栗剝殼機(jī)的設(shè)計(jì) 19 3.1 板栗剝殼機(jī)的整體性設(shè)計(jì) 19 3.2 板栗剝殼機(jī)的局部設(shè)計(jì)及選擇 21 3.2.1加熱圈的選取 21 3.2.2 門的開關(guān)裝置設(shè)計(jì) 21 3.2.3 溫度傳感器的選擇 22 3.2.4 烘干裝置的選取 22 3.2.5 進(jìn)料口的設(shè)計(jì) 23 3.3 電機(jī)的選擇 24 3.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 25 3.3.2 確定電機(jī)工作時(shí)的功率 26 3.3.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 26 3.4 刀具的設(shè)計(jì) 26 3.5 機(jī)械廢料收集裝置的設(shè)計(jì) 28 3.6 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 3.6.1電器控制系統(tǒng) 29 3.6.2 電器控制系統(tǒng)的主要步驟 30 總 結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34  1緒論 1.1研究背景 20世紀(jì)60年代初，在世界范圍內(nèi)就已經(jīng)開始有人著手研制板栗去殼裝置，至90年代初，美國，德國，法國等地都擁有了自己的板栗去殼裝置，經(jīng)過30多年的發(fā)展，板栗去殼技術(shù)已日臻成熟，目前正向著機(jī)電自動(dòng)化的方向發(fā)展。然而，我國板栗去殼技術(shù)的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他國家的發(fā)展，由于一些制造和應(yīng)用機(jī)器均存在一些尚未解決的問題，使得它們難以發(fā)展和使用，大部分機(jī)械去殼裝置都存在各種各樣的問題，主要包括以下幾個(gè)方面： (1) 剝殼率較低。不少剝殼機(jī)械裝置剝殼率嚴(yán)重不達(dá)標(biāo), 有些廠家生產(chǎn)的剝殼機(jī)效 率甚至低于50%，這也是最需要改進(jìn)的地方。 (2) 損失率高。由于機(jī)器設(shè)計(jì)中存在的各種漏洞，以及不合理處碎殼貼附在果肉表 面難以剔除，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前有些機(jī)械裝置的果仁損失率甚至高達(dá)40%左右。 (3) 通用性差。一些板栗剝殼機(jī)械裝置僅能用于單一品種板栗的去殼,對(duì)于其它品 種的板栗, 不能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，成本略微偏高，我國板栗去殼裝置尚未形成較大規(guī)模, 多數(shù)均為小作坊使用, 設(shè)計(jì)制造的工藝水平普遍較低, 成本也相對(duì)比較高。 在我國，市場(chǎng)上還沒有完全適合于家庭型的板栗剝殼機(jī)械裝置。國外有多種去殼方法，例如火燒脫殼法，但是溫度難以控制，極易造成浪費(fèi)。其他如：蒸汽脫殼法、機(jī)械脫殼法、真空爆殼法和微波去殼法等，但都難以奏效。對(duì)于家庭來說，這些方法都不能有效且安全地加工出完整的栗仁，既不容易實(shí)現(xiàn)也不太安全。所以，針對(duì)適用于家庭使用的板栗剝殼法依舊要依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械脫殼。 1.2 研究意義 目前，由于還沒有找到更好更合理的方式進(jìn)行家庭板栗脫殼工作，人們?cè)趯?duì)生板栗或者炒熟的板栗剝殼的過程中容易出現(xiàn)被板栗外殼刮傷，現(xiàn)已知工業(yè)上有多種方法，比如火燒脫殼法、蒸汽脫殼法、機(jī)械脫殼法、真空爆殼法和微波去殼法等等。但是對(duì)于家庭來說,這些方法都不能更有效且更安全地得到完整的栗仁，而適用于家庭用的板栗剝殼法要依據(jù)物理原理機(jī)械脫殼；本課題主要以研究家庭型板栗剝殼器為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡(jiǎn)便、效率高的原則，著眼于板栗去殼機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，要考慮安全、效率，能耗等問題，使去殼效率達(dá)到理想最大化。 1.3 國內(nèi)研究概況 1.3.1 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械板栗剝殼機(jī) 如圖1.1所示為北京農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所設(shè)計(jì)的板栗剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。整個(gè)裝置的工作原理是：首先將板栗放入剝殼裝置之中，板栗經(jīng)過漏斗落向凹版與石磙縫處，再經(jīng)調(diào)解機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)使石磙與板栗充分接觸，已達(dá)到擠壓效果，最終在石磙和凹版的作用下，板栗達(dá)到脫殼目的，但是通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)：板栗實(shí)際破殼率僅為50%-60%之間，果肉損傷率高達(dá)40%-50%之間，若要使用該機(jī)械裝置進(jìn)行板栗剝殼試驗(yàn)，則必需對(duì)板栗的大小進(jìn)行分類。結(jié)合裝置的破殼率并不高，機(jī)械產(chǎn)生的廢料也不沒有集中收集并處理，不宜推廣家庭使用。 1、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 2、凸版 3、石磙 4、入料斗 5、樣品 圖1.1 板栗去殼整體示意圖 1.3.2 江蘇大學(xué)板栗去殼裝置 圖示1.2為江蘇大學(xué)設(shè)計(jì)出的板栗剝殼機(jī)械裝置[2] [3]，本設(shè)計(jì)的工作原理是利用漏斗將干燥的板栗放入其中，然后經(jīng)過喂入輥將板栗送到剝殼滾筒凹版下面。凹版可以保護(hù)板栗，使其不被揉搓力而破壞，剝殼滾筒上面安裝很多鋸齒狀圓形刀片，待板栗進(jìn)入工作區(qū)以后。剝殼滾筒在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，利用橫向和縱向的揉搓力充分與板栗接觸，從而實(shí)現(xiàn)板栗果肉的分離，通過調(diào)查取樣發(fā)現(xiàn)該板栗剝殼機(jī)脫殼率僅為60%-70%左右，板栗果肉損傷率控制在20%-30%之間，通過最大努力降低損傷率，避免資源浪費(fèi)。但由于脫殼率不高，機(jī)械產(chǎn)生的廢料也不沒有集中收集并處理，因此不宜推廣家庭使用。 1、入料斗 2、喂入磙 3、去殼滾筒 4、凹版 4、發(fā)電機(jī) 圖1.2 板栗剝殼整體示意圖 1.3.3 韓國板栗剝殼機(jī)械裝置 圖示圖1.3由查詢外文文獻(xiàn)了解到為韓國公開發(fā)明的一種板栗剝殼機(jī)，該機(jī)械裝置首先將板栗放入進(jìn)料斗中，然后板栗從進(jìn)料口進(jìn)入與圓盤鋸齒刀具充分接觸，待電機(jī)啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)筒就會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀片切割板栗外殼，被切割的板栗反復(fù)與鋸齒刀片接觸，再經(jīng)過板栗之間的反復(fù)摩擦，最終板栗與廢殼將從3b出口出來。通過查找相關(guān)文獻(xiàn)后我們發(fā)現(xiàn)：此板栗剝殼機(jī)破殼率較高，果肉損傷率也較低，但機(jī)械裝置體積過大，機(jī)器產(chǎn)生的廢料也不能很好地處理，適合小作坊使用，家庭使用相對(duì)比較麻煩，綜合工作原理和各方面進(jìn)行考慮，該款機(jī)械裝置并不適宜家庭使用。 1、 橡膠刀盤套?1s、轉(zhuǎn)筒 1c、圓盤齒刀 1t、刀盤齒刃 1n、軸承蓋1p、大皮帶輪 1x、中心輥?zhàn)?、外套筒 2a,剝殼腔右側(cè)擋板 2b、剝殼腔左側(cè)擋板 2g、板栗撥桿2m、摩擦裝置 2p、摩擦接觸件 2r、軸承3、機(jī)架 3a、進(jìn)料口 3b、出料口 3h、進(jìn)料斗3r、軸承 4、輥?zhàn)与姍C(jī) 4p、套筒電機(jī) 圖1.3 板栗機(jī)械裝置整體示意圖 1.4 存在問題及對(duì)比 1.4.1 存在主要問題及其分析 分析以上國內(nèi)外的板栗脫殼裝置不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)裝置都有其好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在不足，分別從剝殼率和果肉損傷率以下兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析,如表1.1所示。 表1.1 幾種板栗剝殼機(jī)的分析對(duì)比 機(jī)械裝置 物理 參數(shù) 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械板栗剝殼機(jī) 江蘇理工大學(xué)板栗剝殼機(jī) 韓國板栗剝殼機(jī) 機(jī)械效率 高 高 中等 去殼率 50%-60% 60%-70% 80%-90% 果肉損傷率 40%-50% 40%-50% 10%-20% 適合環(huán)境 農(nóng)業(yè) 小作坊 小作坊 說明：圖表中機(jī)械效率是基于一定的前提下測(cè)得的數(shù)據(jù)，中等則代表機(jī)械效率低于70%，高則代表高于80%。破殼率和損傷率是基于試驗(yàn)中按照每次100個(gè)正常實(shí)驗(yàn)板栗得出的數(shù)據(jù)。 通過圖表分析知：在機(jī)械效率相對(duì)比較高的情況下，剝殼機(jī)的破殼率僅能保持在50%-60%左右，果肉損傷率也很高?？梢哉f明機(jī)械裝置如果一味的追求效率最終會(huì)導(dǎo)致破殼率降低，反而控制效率在70%-80%之間，破殼率和損傷率都能得到很好的結(jié)果，另外，機(jī)器的大小和體積都未能達(dá)到家庭使用標(biāo)準(zhǔn)，基于上述情況，設(shè)計(jì)出一款具有高效率，通用性強(qiáng)，剝殼率高和較低果肉損傷率的板栗剝殼機(jī)就顯得尤為重要。 1.4.2存在問題及機(jī)械設(shè)計(jì)分析 由以上例子可發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)板栗剝殼機(jī)時(shí)，并不能一味的對(duì)表皮破壞的方式進(jìn)行改變，這樣會(huì)使破損率大大增加。因此對(duì)比以上方案，根據(jù)本次設(shè)計(jì)思路，對(duì)整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改變，由板栗內(nèi)部入手，并與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合。通過觀察我們不難發(fā)現(xiàn)，以上實(shí)驗(yàn)中，板栗皆為干燥狀態(tài)，且板栗殼與板栗內(nèi)皮相貼，因此在脫殼使，很容易將板栗損壞。經(jīng)實(shí)地考察，多數(shù)廠家并不希望皮與板栗相貼切，因此，本設(shè)計(jì)優(yōu)先將皮與栗子分開，后進(jìn)行脫殼。 2 板栗的物理學(xué)研究 2.1板栗樣本的物理學(xué)研究加關(guān)系 為了早日設(shè)計(jì)出板栗剝殼機(jī)樣機(jī)，針對(duì)家庭為目標(biāo)，現(xiàn)在以山東省威安縣板栗為研究對(duì)象。通過調(diào)查取樣[5]的方法將一批板栗收集并加以分析，利用數(shù)學(xué)模型的方法將板栗逐一分析，從初步的數(shù)學(xué)模型中得出板栗物理特性以及相關(guān)規(guī)律，為使板栗剝殼裝置的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究提供了重要的技術(shù)支持，為研究方向提供了關(guān)鍵思路，取樣時(shí)，主要以正常成熟且半個(gè)月以內(nèi)的板栗為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過隨機(jī)抽樣以避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不正確，待取樣完畢后立即整理出樣品，利用數(shù)學(xué)模型的方法將板栗逐個(gè)進(jìn)行分析，從初步的板栗模型中得出板栗物理特性等規(guī)律。 圖2.1 板栗樣本模型示意圖 如圖2.1所示為板栗外殼為橢球形，在各類板栗中還有寬楔形，偏斜狀等，邊緣有鋸齒或者齒端有芒，下面被白色且較長(zhǎng)的單毛[6]，葉柄短，干燥的板栗外殼一般呈橢球狀；濕潤(rùn)的板栗一般難以脫殼，工業(yè)上一般先把板栗烘干，在進(jìn)行脫殼實(shí)驗(yàn)。因此，確定水分的含量實(shí)驗(yàn)對(duì)于板栗研究是非常必要的。 2.2 板栗的物理學(xué)特征 通過板栗的物理特性，為研究板栗去殼裝置提供了重要理論依據(jù)，本小節(jié)將采取隨機(jī)取樣的方法對(duì)板栗的長(zhǎng)度，寬度，高度，含水率進(jìn)行收集和統(tǒng)計(jì)，并對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析說明。從威安縣將一批成熟后半個(gè)月以內(nèi)的板栗進(jìn)行收集，然后從中隨機(jī)取樣100個(gè)完整板栗。將隨機(jī)取樣的板栗進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量工具為游標(biāo)卡尺，直尺，等工具。板栗的長(zhǎng)度和寬度，高度記載如下表2.1所示。 表2.1 樣本板栗的長(zhǎng)度，寬度，高度測(cè)量統(tǒng)計(jì)表 長(zhǎng)度/mm 樣品占比/% 寬度/mm 樣品占比/% 高度/mm 樣品占比/% <18.0 0 [18.0，20.0） 6 <17.0 5 [17.0，18.0） 6 <13.0 6 [13.0，14.0） 8 [20.0，22.0） 8 [22.0，24.0） 21 [18.0，19.0） 9 [19.0，20.0） 10 [14.0，15.0） 8 [15.0，16.0） 7 [24.0，26.0） 10 [20.0，21.0） 9 [16.0，17.0） 9 [26.0，28.0） 9 [28.0，30.0） 19 [30.0，32.0） 14 [32.0，34.0） 6 [34.0，36.0） 5 >36.0 2 平均值 26.88 [21.0，22.0） 6 [22.0，23.0） 4 [23.0，24.0） 11 [24.0，25.0） 21 [25.0，26.0） 12 >26 7 平均值 22.16 [17.0，18.0） 11 [18.0，19.0） 15 [19.0，20.0） 8 [20.0，21.0） 9 [21.0，22.0） 11 >22 8 平均值 17.82 標(biāo)準(zhǔn)差 3.23 標(biāo)準(zhǔn)值 1.05 標(biāo)準(zhǔn)值 0.85 上表2.1所示所取樣本板栗的長(zhǎng)度分布在區(qū)間[18.0，36.0）之間，其中平均值為26.88mm，其中分布在[26.0，28.0）占總樣本的9%；所取樣本板栗的寬度分布在區(qū)間[17.0，26.0）之間，其中平均值為22.16mm，其中寬度分布在區(qū)間[22.0，26.0）的板栗占樣品總數(shù)48%；板栗的高度分布在區(qū)間[13.0，22.0）之間，其中平均值為17.82mm，其中寬度分布在[13.0，22.0）的樣本數(shù)占樣本總數(shù)的86%。 圖2.2 樣品板栗長(zhǎng)度分布直方圖 圖2.3 樣品板栗寬度分布直方圖 圖2.4 樣品板栗高度分布直方圖 如上圖所示2.2，2.3,2.4為樣品板栗長(zhǎng)度分布直方圖，從圖表中可以得出樣本板栗長(zhǎng)度分布區(qū)間范圍，其中分布在區(qū)間[22.0,24.0)和區(qū)間[28.0,30.0)的樣本居多，其中平均值為26.88mm；上表所示3.3為樣品板栗寬度分布直方圖，其中分布在區(qū)間[24.0,25.0)的樣本明顯高于其他區(qū)間，其中樣本板栗的平均值為22.16mm，總體樣本符合正態(tài)曲線分布規(guī)律；上表所示2.4為樣品板栗高度分布直方圖，其中分布在區(qū)間[17.0,18.0)和[18.0,19.0)和的樣本明顯高于其他區(qū)間，其中平均值17.82mm。 2.3板栗的重量測(cè)定 將取樣的板栗利用天平逐一測(cè)定重量，再將樣品外殼去除測(cè)定果肉質(zhì)量，記錄如下表2.2和圖2.5所示。 表2.2 樣本板栗的質(zhì)量，去殼果肉質(zhì)量測(cè)量統(tǒng)計(jì)表 質(zhì)量/g 樣品占比/% 果肉/g 樣品占比/% <18.0 6 [18.0，20.0） 4 <13.0 6 [13.0，14.0） 8 [20.0，22.0） 8 [22.0，24.0） 21 [14.0，15.0） 8 [15.0，16.0） 7 [24.0，26.0） 8 [16.0，17.0） 9 [26.0，28.0） 9 [28.0，30.0） 10 [30.0，32.0） 8 [32.0，34.0） 6 [34.0，36.0） 5 >36.0 15 平均值 26.54 [17.0，18.0） 11 [18.0，19.0） 15 [19.0，20.0） 8 [20.0，21.0） 9 [21.0，22.0） 11 >22 8 平均值 17.82 標(biāo)準(zhǔn)差 4.05 標(biāo)準(zhǔn)值 0.85 圖2.5 樣本板栗的總質(zhì)量分布曲線圖 此圖表是基于100個(gè)正常板栗分分三次測(cè)量所取值，如上表所示所取樣本板栗的質(zhì)量分布在區(qū)間[18.0，36.0）之間，其中平均值為26.54g，其中分布在[26.0，28.0）占總樣本的9%。標(biāo)準(zhǔn)差為4.05。所取樣本板栗果肉分布在區(qū)間[13.0，22.0）之間，其中平均值為17.82g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.85。樣品板栗的質(zhì)量和果肉質(zhì)其中分布區(qū)間 [13.0，22.0）的樣本數(shù)占樣本總數(shù)的86%。根據(jù)表2.2中的數(shù)據(jù)，將樣本數(shù)據(jù)予以分布曲線圖呈現(xiàn)，如下圖2.6所示。 圖2.6 樣本板栗果肉的質(zhì)量分布曲線圖 從曲線圖可以清晰的看出樣本板栗的總質(zhì)量和果肉質(zhì)量的分布范圍，為接下來板栗剝殼機(jī)裝置的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，也為研究數(shù)據(jù)提供了清晰的保障。 2.4 板栗的含水率測(cè)定 板栗的含水量[7]（Moisture content，簡(jiǎn)稱MC）也就是表示為板栗中水的質(zhì)量與板栗總質(zhì)量之比的百分比。板栗中的含水量直接影響著后期板栗的脫殼，所以研究板栗的含水量至關(guān)重要，為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們將樣品中的板栗分為隨機(jī)的分為三組，并將分組好的板栗編組為1,2,3查閱文獻(xiàn)得知板栗的含水率計(jì)算方法如下所示[4]（2.1）； X= ×100% （2.1） 式中： X——板栗的含水率； m1——干燥前盤子與板栗總質(zhì)量； m2——干燥后盤子與板果總質(zhì)量； m3——盤子的質(zhì)量； 利用圖式烤箱，如圖3.7所示，將分組好的板栗首先測(cè)出并記錄出板栗的總質(zhì)量，接下來，將栗子和栗子板放入烤箱中，并將溫度調(diào)節(jié)至120°C，每隔一個(gè)小時(shí)拿出并記錄總質(zhì)量，當(dāng)測(cè)定前后兩組質(zhì)量差在2.0 g之間時(shí)，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果在正常誤差范圍內(nèi)并且可以繼續(xù)下去。 圖2.7 家用式烤箱 板栗的含水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表2.3 所示，再基于六組隨機(jī)取樣的板栗前提下，從結(jié)果我們可以看出，五組板栗的含水率平均值為23.25%，表明六組樣本板栗中平均含水量約占總質(zhì)量的五分之一。 表2.3 樣本板栗的含水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果 組別 含水率/% 1 21.3 2 22.5 3 24.6 4 23.6 5 23.8 6 23.7 查看有關(guān)文獻(xiàn)得知：正常堅(jiān)果類果實(shí)的含水率約為自身總質(zhì)量的20.0%至25.0%左右，該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)，說明該樣本板栗均滿足試驗(yàn)的相關(guān)條件，為下面的板栗脫殼試驗(yàn)提供了重要研究方向，在實(shí)際生活中，板栗含水率的大小主要取決于堆擠時(shí)間的長(zhǎng)短和氣候條件，利用這一思路，為后面的研究提供了重要思路和方向。 通過對(duì)板栗的幾何尺寸，板栗重量，板栗含水量等參數(shù)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析：在基于100個(gè)正常成熟后的板栗采集樣本中，板栗長(zhǎng)度分布在區(qū)間[18.0，36.0）之間，其中平均值為26.88mm，方差為3.23。樣本板栗的寬度集中分布在[26.0，28.0）。其中平均值為22.16mm，方差為1.05。所取樣本板栗的高度集中分布在區(qū)間[13.0，22.0）之間，其中平均值為17.82mm，方差為0.85。樣本板栗的幾何尺寸符合正態(tài)分布規(guī)律。 板栗的質(zhì)量分布在區(qū)間[18.0，36.0）之間，其中平均值為26.54g，其中分布在[26.0，28.0）占總樣本的9%。標(biāo)準(zhǔn)差為4.05。樣本板栗的質(zhì)量分布在區(qū)間[18.0，36.0）之間，其中平均值為26.54g，其中分布在[26.0，28.0）占總樣本的9%。標(biāo)準(zhǔn)差為4.05。所取樣本板栗果肉分布在區(qū)間[13.0，22.0）之間，其中平均值為17.82g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.85。樣品板栗的質(zhì)量和果肉質(zhì)其中分布區(qū)間 [13.0，22.0）的樣本數(shù)占樣本總數(shù)的86%。板栗的含水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，再基于三組隨機(jī)取樣的板栗前提下，從結(jié)果我們可以得出，三組板栗的含水率平均值為23.0%。根據(jù)板栗的幾何形狀，板栗重量，板栗含水量等參數(shù)，進(jìn)行了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，得出板栗的物理特性等規(guī)律，為關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究提供了有力的技術(shù)支持。 2.5根據(jù)板栗物理特性分析 通過對(duì)板栗樣本的分析后，不難發(fā)現(xiàn)板栗的含水率平均為23.0%，且大小形狀并不統(tǒng)一，根據(jù)測(cè)試當(dāng)水溫與95℃，并將板栗煮5分鐘后，放入清水冷卻5分鐘，皮與果仁分離效果最好。且由于大小不一，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免使用傳統(tǒng)擠壓方式進(jìn)行脫殼。此時(shí)將板栗熱風(fēng)吹1分鐘左右，表殼較脆，容易擊碎，且板栗肉含水率平均值為28.0%，此時(shí)如采用較鈍刀具，最易擊碎外殼，且對(duì)果肉損傷最小。 3 板栗剝殼機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 板栗剝殼機(jī)的整體性設(shè)計(jì) 根據(jù)前面我們對(duì)樣品板栗的物理學(xué)分析，針對(duì)板栗的大小，形狀和質(zhì)量，剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)的必須滿足以下幾個(gè)條件。 (1) 栗子的入口必須能夠同時(shí)滿足不同類型的栗子，并且必須盡可能地儲(chǔ)存以達(dá)到一定的效率，產(chǎn)生的廢料可以集中收集和使用。 (2) 機(jī)械裝置應(yīng)保證操作人員的安全，安全系數(shù)應(yīng)符合國際安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)進(jìn)行電路保護(hù)工作以確保安全。 (3) 在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，該裝置的主要機(jī)械機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，進(jìn)料口設(shè)計(jì)，廢料收集設(shè)計(jì)，電器控制設(shè)計(jì)[8]等在設(shè)計(jì)滿足相關(guān)要求的板栗剝殼裝置以后，必須盡可能多的進(jìn)行試驗(yàn)，以測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo)，并預(yù)先準(zhǔn)備好相關(guān)預(yù)案。 我們運(yùn)用之前學(xué)習(xí)的有關(guān)工具將機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)步驟路線設(shè)計(jì)如圖3.1所示，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我們始終保持著以理論為指導(dǎo)思想，以家庭為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)出節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、通用性強(qiáng)，效率高的板栗剝殼機(jī)械裝置為最終目標(biāo)。 圖3.1 板栗剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)前面對(duì)板栗剝殼機(jī)理論的構(gòu)想和實(shí)際對(duì)機(jī)械裝置的估算，對(duì)整體樣機(jī)設(shè)計(jì)如圖3.2所示，該樣機(jī)包括進(jìn)料口，刀盤切割裝置，自動(dòng)控制裝置，電機(jī)設(shè)計(jì)裝置，整體箱架，散熱裝置，廢料收集等裝置。依據(jù)該結(jié)構(gòu)，完成對(duì)機(jī)體一些列的設(shè)計(jì)。 1、 熱風(fēng)處理箱 2、板栗工作套筒 3、控制開關(guān) 4、PLC控制樞紐5、機(jī)蓋 出料口?7、鎖緊扣8、套筒蓋9、入料口 圖3.2整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 如圖3.2為整體結(jié)構(gòu)CAD圖示，首先板栗進(jìn)入裝置第一層利用電磁加熱板燒開水并煮熱，將板栗首次加熱，然后板栗進(jìn)入第二層裝置再放進(jìn)涼水，這樣可以加速讓殼和皮分離，機(jī)械裝置內(nèi)置溫度傳感器可以提前預(yù)知溫度，完成前面的這些預(yù)先過程后；馬上進(jìn)入剝殼筒，當(dāng)機(jī)械裝置插上電源，這時(shí)連接在電動(dòng)機(jī)上端的刀片會(huì)跟著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)從頂部的漏斗處投放板栗，落入套筒內(nèi)，與裝有齒狀刀片的圓盤接觸和摩擦，板栗果仁會(huì)與板栗殼分離，而巨大的離心力會(huì)使碎片狀的板栗殼沿切線方向從側(cè)面飛出，留下的板栗肉因?yàn)樽陨碇亓Υ螅Ａ粼诹颂淄矁?nèi)部，當(dāng)位于齒狀刀片的下部套筒的外部的風(fēng)鳴器響起后，打開套筒側(cè)面的門，這時(shí)板栗果仁會(huì)由于慣性的作用而飛向出口，板栗廢料也由于自身的質(zhì)量輕便而從另外出口飄落出來，利用PLC技術(shù)可以有效控制剝殼時(shí)間，在選擇板栗剝殼機(jī)的傳動(dòng)路線時(shí)，考慮到機(jī)械效率和傳動(dòng)比等一些列問題，最后采用如下圖3.3所示的單傳動(dòng)路線，這樣能夠最大限度的保證輸送的樣本板栗得到最大的去殼和較高的機(jī)械效率。 圖3.3 傳動(dòng)路線圖 3.2 板栗剝殼機(jī)的局部設(shè)計(jì)及選擇 3.2.1加熱圈的選取 加熱圈在本次設(shè)計(jì)中，放于門下，外直徑80mm，厚度5mm，首先板栗進(jìn)入裝置第一層，利用電熱圈加熱盤將水加熱，使板栗得到加熱，當(dāng)水溫度達(dá)95℃左右，持續(xù)5分鐘，由溫度傳感器控制。達(dá)到要求后，進(jìn)入第二層，此時(shí)將注水進(jìn)入裝置，由溫度傳感器感應(yīng)，此時(shí)溫度維持在24℃左右，這樣能夠有效的將板栗殼與板栗仁分開，如下圖3.4所示為電磁加熱板。 3.4 電熱圈加熱盤 3.2.2 門的開關(guān)裝置設(shè)計(jì) 機(jī)械裝置的預(yù)操作箱在三個(gè)級(jí)別上具有門打開和關(guān)閉裝置，包括門板和設(shè)置在門板上的傳動(dòng)裝置。第二盒固定地連接到傳動(dòng)裝置的下端的內(nèi)壁。第二腔在第二機(jī)殼中設(shè)置有第三腔，該第三腔具有向下的開口。第一腔的底部的內(nèi)壁與上下延伸的第二傳動(dòng)軸可旋轉(zhuǎn)地連接。其操作便捷，傳動(dòng)高，且雙重安全驗(yàn)證，提高的安全系數(shù)和空間利用率，如下圖3.5所示為門的結(jié)構(gòu)示意圖。 3.5 門的結(jié)構(gòu) 計(jì)算門開關(guān)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度并校核強(qiáng)度計(jì)算公式為： ＝ 其中，根據(jù)實(shí)際情況取=0.60 ==49.86Mpa 前面已經(jīng)選定的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，所以選取強(qiáng)度許允值為：[]=60Mpa 由計(jì)算結(jié)果可知： 所以最危險(xiǎn)的截面仍然在安全范圍之內(nèi)，所以該門的開關(guān)裝置是安全的。 3.2.3 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器由兩端焊接在一起的不同材料的兩條金屬線組成。然后測(cè)量未加熱部分的環(huán)境溫度，即可準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須具有兩種不同的材料導(dǎo)體，因此稱為熱電偶。不同材料制成的熱電偶在不同溫度范圍內(nèi)使用，其靈敏度也不同。熱電偶的靈敏度是指當(dāng)加熱點(diǎn)溫度變化1°C時(shí)輸出電勢(shì)差的變化。對(duì)于大多數(shù)金屬材料所支持的熱電偶，該值約為5至40°C。設(shè)備可以提前預(yù)測(cè)溫度。從而有效的判斷溫度的，如下圖3.5所示為溫度傳感器。 3.6 溫度傳感器 3.2.4 烘干裝置的選取 最后進(jìn)入第三層再用熱風(fēng)吹樣本板栗，經(jīng)過前三個(gè)預(yù)先過程以后，此時(shí)的板栗能夠順利進(jìn)入到第二階段的板栗筒進(jìn)行齒狀刀片脫殼。烘干機(jī)功率選取2000w即可，如下圖3.7位烘干機(jī)裝配圖。 3.7 烘干機(jī) 3.2.5 進(jìn)料口的設(shè)計(jì) 如圖3.8和圖3.9所示為板栗剝殼機(jī)的進(jìn)料口裝置，進(jìn)料口的設(shè)計(jì)材料一般選用灰鑄鐵[10]HT200，這樣能夠保證承受足夠多的板栗。考慮到家庭的需求，設(shè)計(jì)大小和尺寸嚴(yán)格按照家庭使用為標(biāo)準(zhǔn)。 圖3.8 進(jìn)料口三視圖 圖3.9 進(jìn)料口的三維設(shè)計(jì) 通過上一章我們了解到所研究樣本板栗的平均質(zhì)量為26.54g,理論上100顆樣本板栗的總質(zhì)量為2.654kg。設(shè)進(jìn)料口的總承受體積為V料口,每次加工單個(gè)樣本板栗的平均質(zhì)量為m1 ,加工板栗的總質(zhì)量記為m總 , 進(jìn)料口的上端邊長(zhǎng)記為d1,下端邊長(zhǎng)記為d2 ，每次試驗(yàn)所放入進(jìn)料口的樣本板栗總體積記為V試驗(yàn)。由于板栗的體積近似可以看作球體，進(jìn)料裝置可以近似看作正方體，總體積計(jì)算方法由查找相關(guān)文獻(xiàn)得知（3.1,3.2）。 （3.1） V試驗(yàn)= （3.2） 說明：V料口；表示進(jìn)料口的最大體積； S上；表示進(jìn)料口上端正方形的面積； S下；表示進(jìn)料口下端正方形的面積； h；表示進(jìn)料口的兩端垂直高度； d1；表示進(jìn)料口的上端邊長(zhǎng)； d2；表示進(jìn)料口下端端面邊長(zhǎng)； m總；表示每次加工板栗的總質(zhì)量； m1；表示加工板栗單個(gè)平均質(zhì)量； V1；表示樣品板栗的平均體積； d；表示樣品板栗平均半徑； 由上式可以知，我們可以知道，在基于正常誤差范圍內(nèi)，我們?cè)O(shè)計(jì)取d1為200mm，d2為160mm，h取120mm，通過理論計(jì)算V料口為9.8×，V試驗(yàn)為5.7×。滿足V料口略大于V試驗(yàn)。我們將樣本板栗分別編組記為1，2，3組，再分別置于進(jìn)料裝置中，分別將三組的情況記錄下來，通過理論的計(jì)算再加上實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證，得知進(jìn)料口的設(shè)計(jì)是合理的。 3.3 電機(jī)的選擇 在選擇電機(jī)時(shí)要考慮的第一件事就是功率選擇[11]，為了正確選擇發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，必須經(jīng)過以下公式計(jì)算或比較（3.3）。 　 　 （3.3） 其中p是計(jì)算出的力，測(cè)量單位是千瓦，f是所需的張力，單位是N，v是工作機(jī)的線速度m / s。也。最常見的是使用類比來選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率。所謂的模擬方法是比較類似生產(chǎn)機(jī)器中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。一種特定的方法是找出此設(shè)備或其他相鄰設(shè)備中的類似生產(chǎn)機(jī)器消耗了多少能量，然后使用類似面團(tuán)的動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。試運(yùn)行的目的是確認(rèn)所選發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)機(jī)器；測(cè)試方法是讓電動(dòng)機(jī)為相關(guān)設(shè)備供電。如果測(cè)得的電動(dòng)機(jī)電流超過指示的額定電流超過40％。這說明電機(jī)輸出太低，需要用更高的輸出更換發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)時(shí)候，需要考慮扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的公式（3.4）。 (3.4) 式中：P：功率，單位是kw； N：電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位是r/min； T：轉(zhuǎn)矩，單位是N·m； 下表3.1為不同型號(hào)的發(fā)電機(jī)的拉力力矩情況，從中能夠看出，隨著拉力的增大，力矩也在進(jìn)一步增大，根據(jù)電動(dòng)機(jī)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩，以電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)。 表3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩力矩 號(hào)數(shù)/號(hào) 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 直徑/mm 0.10 0.12 0.14 0.16 0.20 0.23 拉力/Kg 4.8 5.6 6.8 8.3 9.9 12.7 力矩 0.00065 0.0025 0.0029 0.0033 0.0 041 0.0047 3.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 根據(jù)電動(dòng)機(jī)在恒定速度下的轉(zhuǎn)矩，以電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)，選取2.0系列三相異步電動(dòng)機(jī)系列直流微型電動(dòng)機(jī)，如圖3.10所示。 圖3.10 2.0系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī) 3.3.2 確定電機(jī)工作時(shí)的功率 電機(jī)正常工作時(shí)所需要的功率PW（3.5）。 = （3.5） 式中，取。 電動(dòng)機(jī)的輸出功率P0（4.6）： == （3.6） 其中，齒輪傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器的效率，滾動(dòng)軸承效率，所以： 得： （3.7） 選取電動(dòng)機(jī)的額定功率，使,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得電動(dòng)機(jī)的額定功率為：。 3.3.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒的轉(zhuǎn)速為（4.8）： （3.8） 取V帶傳動(dòng)比，雙級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比為： 電動(dòng)機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速為： 所以電動(dòng)機(jī)選擇為：2.0系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.4 刀具的設(shè)計(jì) 下圖3.11為板栗剝殼機(jī)械裝置的核心工作部件所示，由于機(jī)械在生產(chǎn)過程中使用的刀具通常用于切割金屬材料，樣本板栗從進(jìn)料口進(jìn)入板栗的工作區(qū)域內(nèi)，刀頭和電機(jī)使用固定螺釘相互連接，這樣能夠最大保證刀盤高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會(huì)因松動(dòng)而造成影響，刀盤上設(shè)計(jì)有三個(gè)互成120°的齒狀切刀[12]，齒狀切刀的安裝高度與刀具的轉(zhuǎn)速有著密切關(guān)系，電機(jī)帶動(dòng)刀盤產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)連接在電動(dòng)機(jī)上端的刀片會(huì)跟著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)開始從頂部的漏斗處投放板栗，落入套筒內(nèi)，與裝有齒狀切刀的圓盤接觸和摩擦，樣本板栗在刀具上做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的刀片與樣本板栗的運(yùn)動(dòng)形成一定的速度差，各個(gè)板栗間相互擠壓和碰撞，反復(fù)的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的板栗果仁會(huì)與板栗殼分離，而巨大的離心力會(huì)使碎片狀的板栗殼沿切線方向從側(cè)面飛出，最終實(shí)現(xiàn)板栗殼與果仁的分離，圖3.12為刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖。 1、 刀盤定位緊固螺釘 2、刀位孔 3、圓弧形刀具 4、連接套簡(jiǎn)定位緊固螺釘 5、刀盤 6、刀片支撐 7、連接套筒 圖3.11刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3.12 刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖 工具孔的直徑為54mm，兩端圓弧的高度為2mm，圓弧的直徑為25mm，工具孔的寬度為14mm，工具中心孔與中心之間的距離光盤的直徑為72mm,刀片空之間的夾角為120°，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)教材等文獻(xiàn)得知（4.9）。 (4.9) 式中:Ra;從栗子與刀片接觸的點(diǎn)到刀頭與刀片接觸的中心的距離。值是0.031，以m為單位; ρ;刀盤材料的密度，單位g/cm; r;刀盤定為中心圓孔的半徑，擬定0.0125，單位m; h;刀盤的厚度，擬定0.003,單位m; m;刀盤質(zhì)量,單位kg; N;一電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)速，單位r/min; 選擇設(shè)計(jì)參數(shù)后，電動(dòng)機(jī)最小轉(zhuǎn)速經(jīng)計(jì)算得1350r/min，由圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)抗扭截面最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力許用應(yīng)力公式（4.10）: （4.10) 式中：τMAX:扭轉(zhuǎn)最大切應(yīng)力，單位為Mpa; TMAX:刀盤運(yùn)動(dòng)所受的最大扭矩，單位為Nm; Wt:抗扭截面系數(shù)，單位為Mpa; Ip:橫截面對(duì)轉(zhuǎn)軸圓心O點(diǎn)的極慣性矩，單位為m4; ρ:刀盤材料的密度，單位10*kg/m; D:計(jì)算緊固螺釘軸線所在位置的刀盤直徑，單位為m; d:定位中心圓刀盤直徑，單位為m; n:電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，單位為r/min; 根據(jù)上面公式計(jì)算得到其大小為45.09N，刀片剝殼力的力學(xué)性能滿足其設(shè)計(jì)條件。 3.5 機(jī)械廢料收集裝置的設(shè)計(jì) (1) 通過前面的設(shè)計(jì)，我們知道在板栗機(jī)械裝置工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的板栗殼廢料，這些廢料如果不集中處理，會(huì)大量夾雜在板栗果肉中間，然后一起隨著板栗果肉出來，剩余少部分會(huì)遺留在機(jī)械裝置里面，長(zhǎng)期下來，會(huì)影響機(jī)械裝置的運(yùn)行情況，針對(duì)此情況，可以采用將一個(gè)小型鼓風(fēng)機(jī)[13]置于板栗工作區(qū)域，待機(jī)械裝置開始工作的時(shí)候，開啟鼓風(fēng)機(jī)，殼便從預(yù)先設(shè)置好的收集口飛出去，鼓風(fēng)機(jī)是一種緊湊型高壓鼓風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，如圖3.13所示； 圖3.13 小型鼓風(fēng)機(jī) 從圖3.11廢料收集裝置示意圖可以清晰的看出來，待機(jī)械裝置開始工作的時(shí)候，開啟鼓風(fēng)機(jī)，板栗與飛速刀片的接觸會(huì)將板栗打碎，此時(shí)，廢殼集中在栗子去皮盒中。將打開一個(gè)小型鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)向由于離心力而使氣體向前和向后移動(dòng)，從而形成一系列螺旋運(yùn)動(dòng)。機(jī)械裝置工作的時(shí)候可以使板栗殼從圖中所示的廢料收集裝置位置飛出來，收集的廢料可以集中處理，從而大大減少了廢料造成的影響。 3.6 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.6.1電器控制系統(tǒng) 運(yùn)用在板栗剝殼裝置中能夠大大縮減由于時(shí)間上控制不精確而造成的工作時(shí)間浪費(fèi)，與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，PLC電氣控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是實(shí)時(shí)性和高可靠性，由于控制器是采用自動(dòng)控制串接為基礎(chǔ)，信號(hào)處理的時(shí)間間隔非常短暫，速度較快，正常處理時(shí)間可以精確到10ms到20ms之間；同時(shí)PLC系統(tǒng)采用獨(dú)有的抗干擾技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，使用起來方便快捷，相比較電源控制下的機(jī)械系統(tǒng)，可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）[14]有比較大的優(yōu)勢(shì)性可言； 圖3.14 PLC終端整體示意圖 3.6.2 電器控制系統(tǒng)的主要步驟 電器控制系統(tǒng)的主要分為以下幾個(gè)步驟，其中圖3.15為PLC控制器總梯形圖，設(shè)定控制時(shí)間后，M35的一組常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M54線圈電氣閉合，與輸出繼電器Y21串聯(lián)連接的常開觸點(diǎn)閉合，從而輸出繼電器SB1通電并自動(dòng)鎖定并打開電燈開關(guān)。當(dāng)需要手動(dòng)控制時(shí)，只要按下按鈕SB，SB2就會(huì)閉合，輸出繼電器SB3就會(huì)上電并自鎖，并且開關(guān)會(huì)斷開。當(dāng)達(dá)到控制時(shí)間時(shí)，繼電器SQ1的線圈被電閉合后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)，從而使與輸出繼電器SQ2的線圈串聯(lián)的常開觸點(diǎn)快速斷開，輸出繼電器Y21打開，燈熄滅。當(dāng)您需要手動(dòng)關(guān)閉電燈時(shí)，只需按下按鈕SB，然后SB3閉合，輔助繼電器通電，并且串聯(lián)到輸出繼電器的常開觸點(diǎn)快速斷開，從而輸出繼電器SB2斷電。 圖3.15 PLC控制器總梯形圖 如圖3.16為 PLC終端示意圖，首先制定被控對(duì)象的的分析和描述，得到系統(tǒng)方案論證，根據(jù)電器元件和機(jī)械設(shè)備的總體分布情況，制定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如下所示。 (1) 設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)組件布局和電氣原理繪制接線圖，然后檢查和測(cè)試相關(guān)系統(tǒng)是否正確。 (2) 根據(jù)機(jī)械裝置的自身相關(guān)情況，繪制電氣原理的相關(guān)組線圖，適當(dāng)根據(jù)各線路圖的反饋情況予以記載和改善，進(jìn)一步細(xì)致化，使整個(gè)系統(tǒng)更加完善化。 (3) 現(xiàn)場(chǎng)安裝并測(cè)試電器設(shè)備是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過一定的測(cè)試和分析，達(dá)到目標(biāo)要求，從而對(duì)設(shè)計(jì)編寫說明書等相關(guān)說明。 相關(guān)步驟圖如圖3.15所示，從圖中我們可以清晰的看出設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟情況，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)先關(guān)的步驟一步一步的進(jìn)行調(diào)試，最終能夠達(dá)到預(yù)期的效果。 圖3.16 PLC終端示意圖 圖3.17 設(shè)計(jì)主要步驟 總 結(jié) 本課題以研究家庭板栗剝殼機(jī)為契機(jī)，本著以最大化的節(jié)省材料、成本控制最低、使用安全簡(jiǎn)便、剝殼效率高的原則，致力于板栗剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)與研制，力求設(shè)計(jì)一種能夠滿足不同栗子尺寸和不同成熟度的機(jī)械脫殼設(shè)備，同時(shí)節(jié)省加工成本，同時(shí)還必須考慮安全性，效率，能耗等問題，使去殼效率達(dá)到理想最大化，以滿足不同家庭的需求,論文完成的工作如下： (1) 課題研究背景調(diào)查；先以調(diào)查國內(nèi)外板栗剝殼機(jī)研究現(xiàn)狀為契機(jī)，通過具體分析國內(nèi)外該機(jī)械裝置的成果和效應(yīng)，對(duì)比分析了一些關(guān)鍵技術(shù)的利與弊，為本課題的設(shè)計(jì)提供了理論性的方案選擇和設(shè)計(jì)依據(jù)。 (2) 調(diào)查統(tǒng)計(jì)板栗樣本；以威安縣板栗為研究對(duì)象。通過調(diào)查取樣的方式收集一批板栗樣本，通過對(duì)板栗幾何形狀，板栗重量，水分含量等參數(shù)的詳細(xì)分析，得出了板栗物理特性規(guī)律和其他規(guī)律，為今后的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究提供了重要的性能基礎(chǔ)。 (3) 板栗剝殼機(jī)初步設(shè)計(jì)；首先板栗進(jìn)入裝置第一層利用電磁加熱板燒開水并煮熱，將板栗首次加熱，然后板栗進(jìn)入第二層裝置再放進(jìn)涼水，這樣可以加速讓殼和皮分離，機(jī)械裝置內(nèi)置溫度傳感器可以提前預(yù)知溫度，完成前面的這些預(yù)先過程后；馬上進(jìn)入剝殼筒，當(dāng)機(jī)械裝置插上電源，電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)連接在電動(dòng)機(jī)上端的刀片會(huì)跟著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)開始從頂部的漏斗處投放板栗，落入套筒內(nèi)，與裝有齒狀刀片的圓盤接觸和摩擦，這時(shí)的板栗果仁會(huì)與板栗殼分離，而巨大的離心力會(huì)使碎片狀的板栗殼沿切線方向從側(cè)面飛出，從而實(shí)現(xiàn)了果殼的分離的效果。 (4) 機(jī)械裝置的模擬性試驗(yàn)；根據(jù)脫殼率和果肉破損率指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較和分析，以得到高剝皮率和低破損率的最佳實(shí)驗(yàn)性能參數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化栗子脫殼機(jī)的性能。機(jī)器性能得到優(yōu)化。 由于研究能力有限，板栗剝殼機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等一些關(guān)鍵性因素還有待進(jìn)一步提升。未來希望可以更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)，將板栗剝殼機(jī)與智能化控制方向結(jié)合，使板栗剝殼機(jī)朝著更好的方向邁進(jìn)一步。 參考文獻(xiàn) [1]崔建云.食品加工機(jī)械與設(shè)備[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，2014. [2]張文波.新型板栗脫殼技術(shù)與機(jī)械研究[D].杭州：浙江大學(xué)出版社，2012. [3]楊雪銀.基于有限元方法的板栗破殼機(jī)理的研究:[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2015. [4]張夢(mèng)陽.文獻(xiàn)研究與理論觀照[M].上海：中國現(xiàn)代文學(xué)研究叢刊，2015.4.3.? [5]陳東.調(diào)查取樣方法改進(jìn)意見綜述[M].江西：江西植保出版社，2009.4.2. [6]發(fā)宋光.板栗資源的深加工開[M].上海：糧食與食品工業(yè)出版社，2011.9.15. [7]馬曉春，梁芳.木材含水分檢測(cè)方法概述[M].浙江：計(jì)量與測(cè)試技術(shù)出版社，2010,(04).82-84 [8]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第8版)[M].北京:高等教育出版社，2016. [9]張文斌.自動(dòng)板栗脫殼機(jī)的設(shè)計(jì)[M].江蘇：農(nóng)機(jī)化研究出版社 ，2015.8.1. [10]方健.鑄鐵/碳鋼的復(fù)合鑄造結(jié)合界面的溫度場(chǎng)模擬及組織性能研究[M].江蘇：江蘇理工出版社，2015.5.16. [11]石年勛.各類離心機(jī)電機(jī)功率選擇分析探討[M].浙江：化工裝備技術(shù)出版社，2014.10.05. [12]龔雙龍.陳立華，嚴(yán)曉丹.一種由廢料二次利用組合成的刀具設(shè)計(jì)[M].杭州：杭氧科技，2015.6.30. [13]王婭娜.劉燕云.鼓風(fēng)機(jī)在不同工藝單元中的選型與應(yīng)用[D].湖北：給水排水出版社2012.09.23. [14]謝小東.可編程邏輯和關(guān)鍵技術(shù)研究[M].安徽：電子科技大學(xué)出版社，2011.10.01. [15]張萌.基于產(chǎn)品族的機(jī)械產(chǎn)品模塊化配置設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[M].北京:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2013.4.1. [16]張廣.對(duì)“實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍”的理解[D].杭州：物理出版社，1998.11.15. [17]張榮榮.板栗揉搓式破殼機(jī)理的試驗(yàn)研究及有限元分析[M].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 出版社，2017.6.1. [18]N.CockCan.a?battery?of?functionaland?sensory?tests?corroborate?the?sensorineural?complaints?of?subjects?working?with?vibrating?tools[j].International?Archives?of?Occupational?and?Environmental?Health,2000.06.15 致 謝 不積跬步無以至千里，本課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，得益于指導(dǎo)老師韓瑩老師，本論文是在韓老師悉心的指導(dǎo)下完成的，韓老師擁有豐富的學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，在課程設(shè)計(jì)題目制定時(shí)，她首先肯定了我的研究課題，同時(shí)給了極大的勇氣，幫我具體的分析利弊使我最終選取板栗剝殼機(jī)設(shè)計(jì)這個(gè)課題，使我在研究時(shí)有了具體方向。當(dāng)論文開題后時(shí)，具體的設(shè)計(jì)不是很清楚，在老師的幫助下，我的設(shè)計(jì)有了明確的方向，初稿完成后，老師仔細(xì)檢查了我的寫作并指出了我的問題，為接下來的改進(jìn)提供了方向，在此十分感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文的寫作。 感謝機(jī)電工程學(xué)院的全體領(lǐng)導(dǎo)和老師，在他們認(rèn)真的教導(dǎo)下，我學(xué)到了很多專業(yè)性知識(shí)，為論文的寫作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；感謝參與本論文的批閱，和對(duì)本論文提出寶貴意見的老師和領(lǐng)導(dǎo)。 35