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蠶豆脫殼機(jī)設(shè)計
1 引言
1.1 提出課題的背景
蠶豆中富含脂肪和蛋白質(zhì)，是主要的食用植物蛋白質(zhì)的來源，而且又可提供豐富的淀粉。傳統(tǒng)的中國蠶豆加工品，在口味、口感和形態(tài)等很多方面具有獨特的風(fēng)格，如發(fā)酵類的醬菜；膨化類的香酥豆；淀粉類的粉絲、涼粉及各種干籽粒、鮮籽粒的罐頭、芽豆等等。作為小食品、蔬菜和食品調(diào)料，由于具有別樣的類型和特異的口感而深受海內(nèi)外消費者的歡迎。利用蠶豆或脫脂后的蠶豆餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以蠶豆蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性。蠶豆蛋白粉還可以通過高壓膨化制成蛋白肉。蠶豆除經(jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。蠶豆加工副產(chǎn)品蠶豆殼和蠶豆餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟(jì)效益。
蠶豆在制取淀粉、制取蠶豆蛋白、生產(chǎn)蠶豆儀器以及在蠶豆貿(mào)易出口時，都需要對蠶豆進(jìn)行預(yù)處理加工。蠶豆的預(yù)處理主要包括蠶豆的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。
蠶豆在加工或作為出口商品時，需要進(jìn)行剝殼加工。蠶豆在制取蛋白質(zhì)時，剝殼的目的是為了提高出蛋白質(zhì)率， 提高蛋白質(zhì)和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進(jìn)行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以蠶豆產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來代替手工剝殼。蠶豆剝殼機(jī)的誕生在很大程度上改變了這種局面，使蠶豆產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進(jìn)行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了蠶豆剝殼的效率。
1.2 蠶豆脫殼機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
蠶豆脫殼機(jī)是將蠶豆莢果去掉外殼而得到蠶豆仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于蠶豆本身的生理特點決定了蠶豆脫殼不能與蠶豆的田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，而只能在蠶豆莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展，蠶豆手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
1.3 項目研究的目的和意義
蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來，蠶豆機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進(jìn)一步提高，社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然目前蠶豆脫殼機(jī)械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少，低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一些地區(qū)，用作種子和特殊用途的蠶豆仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)，我國蠶豆生產(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，也對蠶豆機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺，為蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)蠶豆生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買蠶豆機(jī)械、開展蠶豆機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買蠶豆機(jī)械的積極性，形成了新的市場需求。隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對蠶豆深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高蠶豆脫殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。蠶豆脫殼機(jī)在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了蠶豆加工業(yè)的科技進(jìn)步，為蠶豆脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。
1.4 主要設(shè)計內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)問題
1.4.1 設(shè)計的內(nèi)容
（1）刮板的設(shè)計與計算
（2）箱體和箱蓋的設(shè)計及計算
（3）傳動系統(tǒng)的設(shè)計與傳動比的確定
（4）各零件的強(qiáng)度校核
1.4.2 關(guān)鍵技術(shù)問題
我國蠶豆脫殼機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)蠶豆脫殼機(jī)的研制課題以來，已有幾十種蠶豆脫殼機(jī)問世。只進(jìn)行單一脫殼功能的蠶豆脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以小型家用為主的蠶豆脫殼機(jī)在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型蠶豆脫殼機(jī)在一些大批量蠶豆加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的蠶豆脫殼機(jī)種類很多，如6BH一60型蠶豆剝殼機(jī)、6BH一20B型蠶豆剝殼機(jī)、6BH一20型蠶豆脫殼機(jī)等(技術(shù)參數(shù)見附表)，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O～60倍以上。錦州俏牌集團(tuán)生產(chǎn)的TFHS1500型蠶豆除雜脫殼分選機(jī)組一次能實現(xiàn)蠶豆原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進(jìn)的蠶豆后期生產(chǎn)機(jī)械。偉民牌6BH一720型蠶豆脫殼機(jī)帶有復(fù)脫、分級裝置，采用搓板式脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型蠶豆脫殼機(jī)是一種一次喂料就可完成蠶豆脫殼工作的機(jī)械，經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動、分層分離、復(fù)脫清選分級后的蠶豆仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型蠶豆脫殼機(jī)械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國蠶豆產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整，蠶豆產(chǎn)量逐年增加，蠶豆的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高，蠶豆脫殼機(jī)械將擁有廣闊的發(fā)展前景。
蠶豆剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的蠶豆剝殼機(jī)械。蠶豆剝殼部件是蠶豆剝殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)具作業(yè)剛蠶豆仁破碎率、蠶豆果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中，蠶豆仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。
1.5 研究方法與技術(shù)路線
根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與與機(jī)器正常工作時速度相適應(yīng)，直到傳動機(jī)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速，算出其傳動比，還要注意轉(zhuǎn)向問題。根據(jù)V帶傳動選取軸承并計算軸承的各項系數(shù)。最后，定刮板和機(jī)架，箱體和箱蓋的尺寸。在設(shè)計柵板的時候還應(yīng)注意柵板之間的距離。在設(shè)計過程中還應(yīng)注意下研究的技術(shù)路線。
1.5.1 提高蠶豆脫殼機(jī)械化發(fā)展
提高蠶豆脫殼機(jī)械化發(fā)展仍是當(dāng)前的主要研究方向，許多蠶豆脫殼機(jī)械只是針對某一蠶豆品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設(shè)計，其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高蠶豆脫殼機(jī)械的通用性和兼容性，使研制的蠶豆脫殼機(jī)械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅果脫殼作業(yè)需要的脫殼機(jī)具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應(yīng)不同加工企業(yè)的需要。蠶豆脫殼機(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，將直接影響到蠶豆脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。
1.5.2 提高機(jī)械脫殼率,降低破損率。
對蠶豆脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國內(nèi)外的蠶豆脫殼機(jī)械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到蠶豆脫殼機(jī)械的發(fā)展前景。
1.5.3 綜合的提高科技應(yīng)用水平
向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機(jī)電一體化手段，開發(fā)設(shè)計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機(jī)組自動化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)和國外市場。
新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于蠶豆機(jī)械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)、動力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設(shè)計目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，也是目前蠶豆脫殼機(jī)械需要盡快解決的問題。
2 技術(shù)任務(wù)書（JR）
2.1 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)
八十年代以前的蠶豆剝殼機(jī)械，破碎率一般都大于8%，有時高達(dá)l5%以上。加工出的蠶豆仁，只能用來榨油，不能作種用，也達(dá)不到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理，研制新式剝殼部件，便成為蠶豆剝殼機(jī)械的重要研究課題。從六十年代初，開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式蠶豆剝殼機(jī)。自1983年以來，在已有的蠶豆剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，特別是破殼率指標(biāo)大有改善。
以下介紹一下我國上個世紀(jì)幾種主要的蠶豆剝殼部件
1.封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式蠶豆剝殼部件
六十年代初， 我國在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了TH-340型蠶豆剝殼機(jī)，其剝殼部件是在一個圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板，如圖2.1所示。
圖 2.1
在該機(jī)構(gòu)中蠶豆進(jìn)口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作時，蠶豆果在滾筒的推動下由進(jìn)口向出口端運(yùn)動，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼，蠶豆受列剝殼機(jī)的直接搓擦作用，系強(qiáng)制脫殼，故破碎率高。剝殼時， 直徑同凹板柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來，所以一次剝凈率低，最高80％。為了將混在一起的蠶豆仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝殼機(jī)一般要配置分離機(jī)構(gòu)。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剝殼機(jī)，結(jié)構(gòu)與其大同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。
2． 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件
該機(jī)的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式，如圖2.2所示
圖2.2
作業(yè)時，蠶豆果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙(5—20毫米)，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5％以上。另外，因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機(jī)構(gòu)，以使蠶豆經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，造價較高。
3． 開式紋桿滾筒，編織凹板式蠶豆剝殼部件
剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板，其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示
圖2.3
作業(yè)時，蠶豆果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同，蠶豆果受到開式滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在3%-5% 。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝殼，故剝凈率較高。
4． 立式剝殼機(jī)構(gòu)
剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝殼部件如圖2.4所示。
圖2.4
在剝殼室內(nèi)，蠶豆果受立式轉(zhuǎn)子的推動而相互磨擦，從而達(dá)到剝殼的目的，此方法系柔性揉搓剝殼。實踐證明，該機(jī)破碎率較低，可控制在3％以下。其缺點是由于采用立式傳動， 故傳動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。
5.開式扁條滾筒，編織凹板式蠶豆剝殼部件
采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結(jié)構(gòu)，如圖2.55所示。作業(yè)時，蠶豆果在扁條的推動下隨滾筒轉(zhuǎn)動，在滾筒和凹板之間形
圖2.5
成一個活動層，蠶豆果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機(jī)構(gòu)中，避開了剝殼部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是蠶豆搓蠶豆，系柔性剝殼，故破碎率較低， 該機(jī)鑒定時實測破傷率(破碎率+損傷率)為0．91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理想
2.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍
產(chǎn)品設(shè)計主要是用于有硬皮殼的作物脫殼，從而實現(xiàn)蠶豆脫殼的機(jī)械化，為農(nóng)民的提前收獲蠶豆做了充分準(zhǔn)備。還有小商小販，對農(nóng)民征收蠶豆進(jìn)行加工提供了有力的條件。
2.3主要技術(shù)參數(shù)
表2.1 主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
參數(shù)值
結(jié)構(gòu)尺寸
1230×1180×1600
重量 kg
15
物料含水量 %
5
軸的功率 kw
1.35
2.4 主要工作原理
蠶豆脫殼機(jī)以前也稱為刀籠剝殼機(jī)，是借助轉(zhuǎn)動軸上的刮板與籠柵的擠壓和打擊作用，將蠶豆果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。它主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剝殼機(jī)構(gòu)和支承機(jī)構(gòu)等部分組成。
圖2.6
蠶豆果進(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，蠶豆殼發(fā)生破裂，從而進(jìn)行第一次剝殼。部分蠶豆果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生碰撞了而蠶豆殼卻未撞裂，這部分蠶豆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蠶豆果，因此蠶豆果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓，從而使這些蠶豆果的果殼也被壓碎。剝殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下，在下落的同時，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，而蠶豆仁因重量大，繼續(xù)往下落，從而達(dá)到了殼仁分離的目的。
2.5 總體結(jié)構(gòu)概述
根據(jù)蠶豆脫殼機(jī)的剝殼原理可知道，蠶豆是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼箱、柵格、下箱出口、分選口，蠶豆仁收集斗這些部件的，因此設(shè)計剝殼機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的依據(jù)就出來了。
設(shè)計過程是從上往下，從蠶豆的裝集開始，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)計為一個整體。在剝殼箱內(nèi)，蠶豆必須經(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)計置在剝殼箱內(nèi)。蠶豆經(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)計成一個半圓柵籠，將其固定在剝殼箱的下半箱內(nèi)。蠶豆穿過柵格后經(jīng)過剝殼箱底部的出口往下落，在下落過程中，設(shè)計一個風(fēng)機(jī)的吹入口，其作用是將經(jīng)過剝殼的蠶豆殼與蠶豆仁進(jìn)行分離，重量稍重的不被風(fēng)吹走，而重量較輕的蠶豆殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到蠶豆殼收集通道，通道的底部設(shè)計成一定角度。經(jīng)過分離的蠶豆仁往下落，落入蠶豆仁收集通道，將此通道與蠶豆殼收集通道的底面設(shè)計成一個整體，這樣的設(shè)計可以讓被風(fēng)吹走的蠶豆仁通過自身的重量往下回滾到花仁收集通道。
為保證整機(jī)的各部分的安裝，需設(shè)計一個機(jī)架，機(jī)架起到其它幾個部分的支承、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2.7所示。
圖2.7
3 設(shè)計計算說明書（SM）
3.1設(shè)計前各項參數(shù)的確定
3．1．1 刮板的初定
刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分蠶豆殼撞碎，當(dāng)蠶豆果與鋼質(zhì)物體相對速度達(dá)到5時，可使蠶豆殼破碎而不會破壞到蠶豆仁，可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。
如圖3.1所示，蠶豆下落位置在之間，設(shè)計時采用最小碰撞半徑為計算半徑
圖3.1
取半徑R=250mm，則n=382.2r/min
結(jié)論：R=250mm，
n=382.2r/min
3．1．2 刮板所需功率計算
根據(jù)公式可計算出刮板所需的功率
刮板對蠶豆做功
：刮板改變蠶豆的動能
：刮板改變蠶豆的勢能
根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即0.417kg/s,此為蠶豆仁的產(chǎn)量，折合蠶豆果產(chǎn)量為0.417/純?nèi)事?根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，湖南所處地理位置可取蠶豆的純?nèi)事蕿?9%,折合蠶豆果產(chǎn)量為0.604kg/s,此即每秒進(jìn)入剝殼箱內(nèi)被破碎的蠶豆果的重量。蠶豆接觸刮板時初速度設(shè)為1m/s，方向向下，脫離刮板時速度為15m/s,方向向左，脫離刮板時相對初位置高度為500mm
t=1s
m=0.604kg/s
=1m/s
=15m/s
R=0.5m
=(0.302+67.95+2.96)W=71.212w
加上刮板與蠶豆在柵格中擠壓所需要的能量，P也不會超過500w。為計算電動機(jī)的所需工率Pd，先要確定從電動機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)、分別為滾動軸承和V帶傳動的效率，于是有
=-0.8668
電動機(jī)所需功率不會超過700W，由于給定電動機(jī)的功率為1.5kW，遠(yuǎn)大于此計算值，故所給電動機(jī)的功率完全符合要求。
3．1．3 擬定傳動方案
由于蠶豆脫殼機(jī)的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高，達(dá)到=382.2r/min可有兩種選擇，第一種是采用一級V帶傳動，第二種是采用兩級混合傳動，而很明顯的，若采用兩級傳動方案，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。
3．1．4 電動機(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 Y90L-4型 和 Y100L-6型。
根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動比，現(xiàn)將此兩種電動機(jī)的數(shù)據(jù)和傳動比列于下表：
表3.1倆種電動機(jī)的對比
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
總傳動比 i
1
Y100L-6
1．5
1000
940
2．459
2
Y90L-4
1．5
1500
1400
3．663
由上表可知：方案1總傳動比雖小，轉(zhuǎn)速低，但價格高，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Y90L-4。
查表得此種電動機(jī)的中心高H=90mm，外伸軸徑為24mm，軸的外伸長度為50mm。
3．1．5 傳動裝置的運(yùn)動和參數(shù)計算
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
3.2 V帶傳動
首先列出設(shè)計的基本條件
電機(jī)型號：Y90L-4
額定功率：1.5kw
轉(zhuǎn)速：=1400r/min
傳動比：=3.663
假設(shè)每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間t<10h
1.確定計算功率
查表得工作情況系數(shù) =1.1
==1.1×1.5=1.65(kw)
2．選擇V帶帶型
根據(jù)、查得最適合的帶型為A型
3．確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由主動輪基準(zhǔn)直徑系中選取，從動輪基準(zhǔn)直徑為
驗算帶的速度
v=<=
因此所選帶的速度合適
4．確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度
根據(jù)初步確定中心距，計算帶的基準(zhǔn)長度
=1972.36mm
由V帶的基準(zhǔn)長度系中選取基準(zhǔn)長度
計算實際中心距a
5．驗算主動輪上的包角
主動輪包角合適
6．計算V帶的根數(shù)z
由,,=3.663查表得
，，，
代入數(shù)值，經(jīng)計算
Z=1.984
取z=2
7.計算預(yù)緊力
8．計算作用在軸上的壓軸力
代入數(shù)值計算得
=482.7N
9.V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用
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，小徑帶輪采用實心式，大徑帶輪采用輪輻式，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表3.2主要結(jié)構(gòu)尺寸
尺寸類型
小帶輪
大帶輪
mm
75
280
基準(zhǔn)寬度 mm
11.0
11.0
基準(zhǔn)線上槽深 mm
2.75
2.75
基準(zhǔn)線下槽深 mm
8.7
8.7
槽間距e
15±0.3
15±0.3
第一槽對稱面至端面距離f mm
輪緣厚d mm
12
12
帶輪寬B mm
35
35
外徑 mm
80.5
285.5
輪槽角
極限偏差
孔徑 mm
26
16
輪轂長 mm
50
35
mm
48
32
輪輻厚 mm
8
mm
20
mm
16
mm
230.5
具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖
3.3 軸
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kw
軸的轉(zhuǎn)矩
1 初步確定軸的最小直徑
先按經(jīng)驗公式算郵軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表選取，于是得
2擬定軸上零件的裝配方案
通過對各種方案的比較，現(xiàn)選用圖3.2所示裝配方案
圖3.2
3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
（1）為滿足V帶輪的軸向定位，1-2軸右端制一軸肩，故取2-3段直徑=22mm，左端用軸端擋圈定位，取直徑D=22mm。V帶輪與軸配合的轂孔長試為35mm，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故1-2段長度取為
（2）初步選擇滾動軸承 因軸承只承受徑向力，故先用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，初步選取深溝球軸承6205,其基本參數(shù)如下表
表3.3深溝球軸承6205基本參數(shù)
6204
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
D
B
脂潤滑
油潤滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
（3）安裝刮板架段軸直徑。刮板架段安裝寬度取，
（4） 軸承端蓋總厚度20mm，取端蓋外端與V帶輪右端面間的距離，故取
（5）取刮板距箱體內(nèi)壁，取，。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
（6）軸上零件的周向固定
V帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按其直徑查手冊得平鍵截面如下
長度取22mm
V帶輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
（7）確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑見零件圖
3.4 刮板結(jié)構(gòu)
刮板結(jié)構(gòu)是整個機(jī)器的關(guān)鍵部分，它的作用就是對蠶豆果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上，其結(jié)構(gòu)如圖10所示
圖3.3
因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進(jìn)行剝殼，所以對刮板的強(qiáng)度有一定要求，采用材料是45號鋼，而且刮板的表面必須進(jìn)行處理，表面滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四塊8mm厚鋼板，長′寬=500mm′129mm，刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離250mm。固定刮板的筒架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑為26mm，外徑120mm，刮板固定支架長度為140mm，截面尺寸40mm′20mm，每塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用M10螺栓聯(lián)接。
3.5柵籠
半柵籠在機(jī)器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的蠶豆與未被剝殼的蠶豆進(jìn)行分離，其分離的原理就是“小個通過，大個不過”。半柵籠的每一個柵格都只能容許一個蠶豆仁大小的物體通過，被剝殼的蠶豆由于蠶豆殼的破裂，被變成破碎的蠶豆殼和整粒的蠶豆仁，蠶豆仁的大小剛好可以穿過柵格，而蠶豆果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在剝殼箱內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎為止。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。
圖3.4
柵條是利用兩塊墻板對兩端進(jìn)行固定的，墻板材料為HT200，柵條材料為20號鋼。柵條采用圓截面長條，長度為538mm，因其特殊的作用，還需對其進(jìn)行表面處理，要求滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。柵條的兩頭裝砌在墻板的圓形槽內(nèi)，組成半圓柵籠，柵條間距為10mm，這樣可使剝出的蠶豆仁能通過柵格，而未剝殼的剛不能通過。
裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為。
3.6 箱體
箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝殼環(huán)境，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。
為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱由箱座和箱蓋組成，，取軸的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接，用圓錐銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖。
3.7 殼仁分離裝置
殼仁分離裝置分為兩個部分，一個是氣流通道，它的一端接風(fēng)機(jī)，另一端安裝在箱體的下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方。蠶豆經(jīng)過箱體內(nèi)的剝殼過程后，將由此裝置對其進(jìn)行殼仁分離，分離的基本原理是利用蠶豆殼與蠶豆仁的重量及受力面積的不同，用氣流對其進(jìn)行分離。重量稍重的不被氣流吹走，直接下落到蠶豆仁收集通道，而重量較輕的蠶豆殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到蠶豆殼收集通道。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
3.8 機(jī)架
整個機(jī)架采用L63×63×6角鋼焊接而成，起到其它幾個部分的支承、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)架上面，聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
3.9 附件
蠶豆脫殼的附件包括裝料斗，軸承蓋，風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。
4 使用說明書(SM)
4.1 使用前的準(zhǔn)備
1. 接好電源，經(jīng)過試車，如果機(jī)器各部分運(yùn)轉(zhuǎn)正常且無異常聲響，即可投料生產(chǎn)。
2. 蠶豆不要太干，否則易碎。含水量應(yīng)保持在9%左右。否則破碎率將增大，這種情況下，最好先用水潮一下，冬天等4個小時（春天等2個小時）即可投料生產(chǎn)。
4.2工作中的管理
1. 操作過程中，投料應(yīng)保持均勻，以20—30公斤/分鐘蠶豆果為宜。如發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)送口回料過多以致堵塞 ，應(yīng)減少投料，并將風(fēng)送機(jī)下部除雜門打開排出。回料過多的原因可能是篩孔間隙大而蠶豆果小。 選四、五十粒最大的蠶豆仁從篩面向下放，如果有1/4下不去，應(yīng)加大篩號。
2. 開機(jī)前先將出仁口的擋板關(guān)閉，暫不讓蠶豆仁流出。待篩面上的蠶豆仁約30mm厚時，再徐徐開啟擋仁板，使蠶豆仁、小果沿不同方向流出，以后經(jīng)常調(diào)整擋仁板的開啟度，使擋仁板后面的蠶豆仁盡量流出而帶皮小蠶豆果不出為度，否則將影響脫殼質(zhì)量。
3. 使用過程中如果發(fā)現(xiàn)大量蠶豆仁聚集在出仁口處，擋仁板全部開啟仍不能順利流出，這時可將導(dǎo)向輪略墊高一下，蠶豆仁即可順利流出。
4.在使用過程中若發(fā)現(xiàn)回料中蠶豆皮多，應(yīng)將上風(fēng)機(jī)擋風(fēng)板，調(diào)大加大進(jìn)風(fēng)量。反之若發(fā)現(xiàn)吹出機(jī)外的蠶豆皮中含仁多，應(yīng)調(diào)小進(jìn)風(fēng)量，出皮口也有擋板，可以上調(diào)或下降，以獲得滿意效果。
5. 本機(jī)固定安裝一定要保持前后左右水平（根據(jù)蠶豆仁的流動情況來判斷），否則會出現(xiàn)出口仁果混雜的現(xiàn)象。調(diào)平的方法是：蠶豆仁較多的一邊表示偏低，應(yīng)用木板或麻袋把此邊的輪子墊高；小蠶豆果較多的一邊表示偏高，應(yīng)減少這邊輪子下面的墊高；小果的出口處如果夾雜果仁表示此端偏底，應(yīng)把導(dǎo)向輪墊高。
4.3維護(hù)與保養(yǎng)
1.本機(jī)采用V帶傳動。新帶在使用一段時間后，由于拉力的作用會逐漸伸長松弛，應(yīng)根據(jù)情況予以調(diào)整，各部位都有調(diào)緊拉絲和張緊輪。
2. 對篩體吊軸及一切活節(jié)的軸承應(yīng)及時檢查有無缺油磨損，一旦缺油磨損應(yīng)及時加油更換。
3. 電機(jī)的溫度不能超過60攝氏度，軸承的溫度不應(yīng)超過25攝氏度，發(fā)現(xiàn)溫度過高應(yīng)及時查出原因并排除。
4. 機(jī)器在使用時，應(yīng)經(jīng)常注意各部位運(yùn)轉(zhuǎn)情況，檢查各部位緊固螺栓是否松動，如發(fā)現(xiàn)松動應(yīng)隨時緊固。
4.4機(jī)械安全操作規(guī)程
1. 剝殼作業(yè)前應(yīng)對所有參加剝殼作業(yè)人員進(jìn)行安全教育，熟悉剝殼的結(jié)構(gòu)、性能和操作方法。
2.參加剝殼作業(yè)人員應(yīng)穿工作衣，女同志應(yīng)把長發(fā)戴入工作帽內(nèi)，不準(zhǔn)佩帶圍巾作業(yè)，閑雜人員或未成年人不準(zhǔn)靠近作業(yè)區(qū)域。
3. 開機(jī)前，操作人員應(yīng)對剝殼機(jī)技術(shù)狀態(tài)全面檢查一遍，特別是對各安全防護(hù)部件的檢查，要求不松、不缺，嚴(yán)禁違章使用。
4. 剝殼機(jī)所用一切工具、金屬物等嚴(yán)禁放在機(jī)架、蓋板及喂料工作臺上。
5. 開機(jī)前應(yīng)發(fā)出各自規(guī)定的信號，待剝殼機(jī)空轉(zhuǎn)3—5分鐘，確無異常情況后方可均勻連續(xù)喂料進(jìn)行作業(yè)。停機(jī)前應(yīng)有3—5分鐘空轉(zhuǎn)時間，將蠶豆仁、殼清理干凈。
6.剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)經(jīng)常注意其轉(zhuǎn)速、聲音、軸承升溫，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)檢查，待排除后，方可繼續(xù)作業(yè)。
7.每連續(xù)工作一天，應(yīng)停機(jī)檢查滾筒、風(fēng)扇、篩箱及風(fēng)送機(jī)及各軸承座等部件緊固件是否松動，并隨時加以緊固。
8.嚴(yán)禁在剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行檢修和調(diào)試，嚴(yán)禁身體和其他異物靠近傳動部位。
9. 剝殼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，不允許把手或其他異物伸入滾筒喂料口、風(fēng)送機(jī)進(jìn)料斗、大小風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。
10.開機(jī)前必須安裝皮帶安全罩，牢固可靠。
5 標(biāo)準(zhǔn)化審查報告（BS）
5.1 產(chǎn)品圖樣的審查
蠶豆脫殼機(jī)設(shè)計已基本完成,現(xiàn)具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù),根據(jù)有關(guān)規(guī)定,對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查,結(jié)果如下:
（1）產(chǎn)品圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚,符合GB4460-84、GB-83《機(jī)械制圖》的規(guī)定。
（2）產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合GB-T200、3-1998的規(guī)定。
（3）產(chǎn)品圖樣的編號符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計的完整性。
（4）圖紙的標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合GB/T10609.1-1989GB、GB/T10690.2-1989的規(guī)定。
（5）產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號及注法》的規(guī)定。
（6）產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合GB324-80《焊縫代號》的規(guī)定。
5.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查
（1）產(chǎn)品技術(shù)文件名詞、術(shù)語符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件術(shù)語》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
（2）量和單位符合GB3100-GB3102-93的規(guī)定。
（3）技術(shù)文件所用的編號符合JB/T 8823-1998《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計算機(jī)輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。
（4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T 5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機(jī)部門有關(guān)具體要求。
5.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況
本設(shè)計所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號也符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
5.4 審查結(jié)論
經(jīng)過對蠶豆脫殼機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認(rèn)為該設(shè)計基本貫徹了國家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化得要求。
6 總結(jié)
在整個設(shè)計過程中，實際方法采用的是從內(nèi)向外，從倆中間到倆頭的計算方法，因此本次設(shè)計達(dá)到了使用的要求。蠶豆脫殼機(jī)是在傳統(tǒng)脫殼機(jī)的基礎(chǔ)上，把膠皮搓揉脫殼改為刮板脫，有柵板控制其大粒的下落，從而可以循環(huán)反復(fù)的脫殼，減少農(nóng)民手動反復(fù)把下面沒脫殼的蠶豆放入機(jī)器，從而大大節(jié)省了勞力。在這次設(shè)計中由于使用的是皮帶輪，可能有些地方的設(shè)計，配合沒有考慮周到，因此，各軸的支撐，定位做的可能不夠。
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