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巴 旦 木 脫 青 皮 機 的 設 計 陳 艷 敏 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 巴旦木脫青皮機是對帶青皮的巴旦木進行脫皮 本機的設計主要是針對眼下巴旦木產地的人工 去青皮作業(yè)勞動工期長 用工量大等問題 該機是采用螺旋篩筒式分離篩 螺旋形的脫皮葉片 可一次完 成巴旦木的脫青皮與果皮分離作業(yè) 巴旦木的栽植著重位于喀什等地 種植史具有上千年 但是出于 它的種植規(guī)模較小 就此它的發(fā)展沒有得到注重 巴旦木在生產長河中的首要問題就是巴旦木脫青皮 目 前主要的傳統剝青皮的手段是人工脫青皮 但人工脫青皮具有很大的弊端 首要的就是增加了勞動強度 人們在長期的工作過程中就會感到很累 而且長期剝皮會對人體造成很大的傷害 手指會變得很臟 而且 指甲會感到疼痛等 而且人工剝皮的作業(yè)工期長 用工量較大 同時使生產成本變高 不能滿足機械化生 產 因此設計一款合理的巴旦木脫青皮具有重要意義 根據巴旦木外形特征及脫皮特性進行力學分析與結 構設計 最終得出巴旦木脫青皮機合理可行的設計方案及參數 關鍵詞 巴旦木 脫青皮 分離裝置 脫皮特性 中圖分類號 TD451 文獻標識碼 A 0 引言 作為全球四大著名堅果之一的巴旦木 也叫巴旦杏 其擁有非常高的補養(yǎng)值 全部 堅果中營養(yǎng)價值最高的就是巴旦木 它的營 養(yǎng)值是同份量牛肉的 6 倍 巴旦木歸因于它 得天獨厚的滋養(yǎng)價值和豐富的 18 種微量素將 成為林果中的桂林一枝 1 然而眼下我 國的巴旦木深加工技術還未得到一定的發(fā)展 巴旦木在生產長河中的首要問題就是巴旦木 脫青皮 目前的主要手段仍然是采用人工進 行脫青皮處理 然而巴旦木的成熟期是勞動 密集型工期 人力成本高 且工作效率極低 還不能滿足巴旦木機械化生產的需求 因此 設計結構合理的巴旦木脫青皮機勢在必行 2 以便解決當前巴旦木人工脫青皮的 一些問題 如 勞動強度大 工作周期長 用工量大等 因此研發(fā)了一款巴旦木脫青皮 機 本機使用螺旋篩筒式的間隙設計 可一下 實現青皮和果皮分開作業(yè) 3 再者拆卸替換 易損件十分方便 還添加了活門設計來解決 堵塞等問題 通過對巴旦木外形性狀與脫皮 特性進行力學分析和構造設計 最終可得到合 理的參數和可行的設計方案的巴旦木脫青皮 機 3 5 1 巴旦木脫青皮機的設計 1 1 整機的工作原理 作業(yè)時由動力傳動系統驅動主軸旋轉帶 動脫皮葉片轉動 從喂料斗落入送料腔的帶 青皮巴旦木送人青皮分離篩與脫皮葉片構成 的脫皮空間內 帶青皮的巴旦木在脫皮葉片 的帶動下相互揉搓摩擦同時與青皮分離篩內 壁和脫皮葉片摩擦 致使表面青皮剝離 剝 離下來 的青皮從青皮分離篩的篩孔或縫隙中排出 脫皮后的巴旦木從出料口排出 1 2 巴旦木脫青皮機的傳動原理 電機與皮帶及皮帶輪組成本機的傳動系 統 電機的選擇主要是依據傳動過程中所需 要的傳動需求以及生產過程中是否具有節(jié)約 成本的理念來進行選取的 在傳動比精度要 求不太高的地方 鑒于皮帶傳動的結構比較 簡易 傳動比較平穩(wěn) 同時造價比較低與緩 沖吸振的好處 因此 可首要選則皮帶進行 傳動 在電機的驅動下 巴旦木脫青皮的機的 動力進行傳遞 電機帶動主動皮帶輪轉動 然后將動力傳遞到軸上 依此來帶動葉片旋 轉 即完成巴旦木脫青皮機的傳動 最終實 現脫去巴旦木的青皮 1 3 巴旦木脫青皮機整機圖 1 行走輪 2 機架 3 電動機 4 主動皮帶輪 5 皮帶 6 從動皮 7 料斗 8 分離篩擋板 9 螺旋脫皮葉片 10 青皮分離篩 11 出料口 圖 1 1 巴旦木脫青皮機 2 主要部件的設計 2 1 螺旋脫皮葉片與篩筒壁間隙的設計 利用揉搓和擠壓的原理可以讓巴旦木空 腔間進行受理 進而使青皮脫落 因此此的 間距的大小可以根據所要分離巴旦木的尺寸 大小來確定 其中間距要按照巴旦木的三維 尺寸的最小尺寸為準 如果脫皮部件和篩筒壁的間隙過大時 青皮將不能夠進行有效剝離 如果是過小的 間距時 將會導致巴旦木仁的破損率增大 造成很大的經濟損失 故而設計一個合理的 間距是十分重要的 帶青皮的巴旦木外形大 小和去青皮的巴旦木的外形尺寸大小 及理 論的青皮厚度值是確定此間距大小的依據 通過相關資料可知 該數據為一個區(qū)間值 d 10mm 20mm 圖 2 1 分離篩與脫皮葉片間距圖 2 2 分離篩的設計 柵條間距是影響巴旦木含雜率的一個重 要參數 不合適的間距將會就會造成巴旦木 與青皮不能夠有效的分開 巴旦木果實也很 有可能會從縫隙中掉下來 根據資料查詢和 試驗結果表明 青皮厚度是 5 9mm 所以柵 條間距以 5 9mm 為宜 通過資料查詢 最后確定了篩筒柵條的 間距為 7mm 圖 2 2 分離篩 2 3 脫皮葉片的設計 在巴旦木脫青皮的過程中 要有適宜的強 度 硬度 而且還需要一點的彈性 否則就 會造成脫皮不凈 脫皮破損率高等問題 同 時剝好的巴旦木從出料口出來 因此將葉片 設計成 螺旋形的葉片 外部要有3cm 厚度的橡膠材 料 1 橡膠葉片 2 45 鋼葉片 3 主軸 4 鍵 圖 2 3 軸及脫皮葉片 3 巴旦木脫青皮機傳動部件的設 計 3 1 電機的選擇 通過試驗測量和資料查找可得出巴旦木 脫青皮所需要的力約為 5N 破巴旦木仁所需 要的力約為 7N 一顆帶青皮的巴旦木的重量 大約是 18g 22g 在這里取平均值為 20g 通過 資料查找可知 每個旋轉葉片之間的間距約 9 11cm 在這里選取間距為 10cm 由于巴旦木脫青皮時受力比較復雜 所 以取理想情況 根據動能定理 則有 4 SFmv 021 1 4 60 Dnv 2 上式中 m 一單個帶青皮巴旦木平均質 量 kg v 一葉片線速度 m s n 葉片轉速 r min D 葉片直徑 m F 葉片對巴旦木的打擊力 N S 一巴旦木受葉片沖擊相對位移 m 根據巴旦木的破殼條件 F 破青皮力 F F 破仁力 可以計算得出巴旦木脫青皮所需要的葉 片的轉速約為 270 320r min 因此可選取取 主軸的轉速是 290r min 因此單個巴旦木脫青皮所需要的功率為 4 FvP 3 由公式 4 2 可得葉片的線速度 v 4 sm Dnv 59 7605 14 32 4 所以功率為 4 wFvP95 37 5 5 參考相關資料可知道該機具的生產率為 400kg h 可以得出該脫青皮機單位時間可對 0 11Kg 的巴旦木進行脫青皮 所以一次可破 約 6 顆巴旦木 則所需總功率 P 總 4 kwp23 07 695 總 6 查閱相關資料可得出 V 帶傳動的傳動比 范圍為 4 6 所以電動機轉速的合理范圍為 4 min 160291rinn 滾 筒電 機 7 4 in 140296rinn 滾 筒電 機 8 根據機械設計手冊第 4 版可查出符合此 條件的電機型號為 YC8014 4 結 論 本文是圍繞農用機械產品 巴旦木脫 青皮機的設計 實現了巴旦木脫青皮的機械 化 此機器使用后 改變了以前人工勞動強 度大 效率低的缺點 同時節(jié)約了廣大農民 群眾的勞動時間 并增加了生產率與生產質 量 此巴旦木脫青皮機的研制滿足了大部分 用戶的需要 該機器脫青皮率高 果仁的破 碎率低 也解放了勞動力 可實現去青皮的 過程 該機的關鍵部分是螺旋脫皮葉片結構與 青皮分離篩結構 因為巴旦木脫青皮的整個 過程都是由這兩部分完成的 剝出來的巴旦 木能不能符合要求 完全是看螺旋脫皮葉片 與青皮分離篩的性能能不能達到要求 經理 論分析 在這次畢業(yè)設計中的結果主要有 1 在本機具的設計的過程中 把葉 片設計成了螺旋的形狀 可以實現一邊剝皮 一邊輸送的作用 同時脫皮葉片的最外端加 了一層橡膠的材料 可以使巴旦木脫青皮后 的破損率較低 2 本機具在設計分離篩和葉片與分 離篩形成的脫皮空間時 根據巴旦木的三圍 尺寸和青皮的尺寸來設計篩筒的大小 來實 現脫青皮的工作等 3 該裝置設計結構合理 剝青皮效 果好 使用方便 生產效率高 降低了成產 成本等 參考文獻 1 李疆 扁桃的栽培及研究概況 J 果樹學報 2002 19 5 346 350 2 吐魯洪 吐爾迪 吐遜 等 6BD 150 型巴旦木破殼 機的研制 J 農機化 2009 3 36 38 3 喬圓圓 郭兆峰 牛長河 等 6TB 400 型巴旦木脫 青皮機的優(yōu)化 J 農機化 2014 1 21 30 4 樊濤油茶果脫青皮機的設計林業(yè)機械與木工設 備 2011 10 10 35 36 5 成健紅 候平 巴旦杏的產業(yè)發(fā)展及其研究進展 J 干旱區(qū)研究 2000 17 1 32 37 6 蘭彥平 巴旦杏的研究現狀及開發(fā)利用前景 J 林業(yè)科學研究 2004 17 5 674 769 7 張林泉 龔麗 剝殼機具的現狀及效果改進方法 的探討 J 食品與機械 2006 4 72 74 8 郭琪琴 劉竹麗 新型食用杏核脫殼裝置 J 機械 設計與研究 2004 20 83 84 9 袁巧霞 劉濤生 干燥和冷凍處理對銀杏核脫殼 效果的影響 J 華中農業(yè)大學學報 2002 2 88 90 10 辛動軍 史建新 核桃剝殼機導向裝置實驗研究 J 農業(yè)大學學報 2001 24 2 79 82 15 趙小廣 宗力 堅果類物料脫殼技術應用與發(fā)展 現狀 J 農機化 2005 6 29 32 16 楊可楨 程光蘊 李仲生 機械設計基礎 M 高等 教育出版社 206 226 17 吳宗澤 機械設計 課程設計手冊第四版 高等教 育出版社 56 183