自动核桃脱壳机设计方案说明书.docx

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自动核桃脱壳机设计方案说明书

自动核桃脱壳机

毕业设计说明书

摘要

核桃具有很高营养价值，不论是在国内还是在国外都具有很广阔的市场空间，人们的需求量是很大的。

我国是核桃生产大国，在加工中存在的问题是核桃脱壳比较困难，核桃取仁在我国历来靠手工，效率低，破壳效果差。

人工剥壳难以满足生产发展的要求，研制高效剥壳机已成当务之急。

经调研和分析，设计了双齿盘——齿板式核桃脱壳机。

本文介绍了双齿盘——齿板破壳原理，核桃脱壳机的破壳装置、隔料装置、调间隙装置、拨料装置、整体结构设计及参数设计。

其中主要包括总体方案的确定，各部件的设计与计算，轴的校核，轴承的验算，完成全部设计后，并利用solidworks软件进行了三维零件设计及装配，总装配与各零件的图纸设计等等。

【关键词】：

双齿盘齿板、核桃脱壳机、调间隙装置、solidworks

Abstract

Walnuthasahighnutritionalvalueandhasaverylargemarketspacewhetherathomeorabroad,people'sdemandisenormous.WalnutproductioninChinaisabigcountryintheprocessingproblemismoredifficultshelledwalnut,walnutkernelinourcountryhasalwaysbeentakenbyhand,lowefficiency,poorbrokenshell.ArtificialShellerdifficulttomeettherequirementsofthedevelopmentofproduction,thedevelopmentofefficientshellingmachinehasbecomeimperative.Basedonthisproposeddesignedofgear-toothplatewalnutshellingmachine.Introduceadualgear-toothplatebrokenshelltheory,anddesignofthebrokenshellwalnutshellingmachinedevice,everyfeedingdevice,adjustgapdevice,dialfeedingdevice,theoverallstructuraldesignanddesignparameters.Whichmainlyincludethedeterminationoftheoverallprogram,designandcalculationofthevariouscomponents,checktheshaft,thebearingchecking,aftercompletionofallthedesignanduseofsolidworkssoftwareforthedesignofthree-dimensionalpartsandassembly,finalassemblyanddesigndrawingsofthepartsandsoon.

【Keywords】：

doublegear-toothplate;walnutshellingmachine;adjustgapdevice;solidworks

1前言

核桃，是人们常见的食物。

它营养丰富，具有健脑、补肾、美容、降血脂四大功效。

核桃和核桃仁还是我国传统的出口商品，加工和出口的季节性比较强。

核桃取仁在我国历来靠手工，一人一天平均仅能砸40斤核桃，加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节，任务重，时间紧，形成与农业争劳力的局面，所以，实现核桃取仁机械化，对解放劳动力，支援农业生产有重要意义。

核桃出口国家较多，进口国家比较集中，国际市场斗争十分激烈，实现核桃加工机械化，有利于我们抢时间，争速度，支援外贸。

从经济上说，国际市场核桃仁各质量等级的差价甚大。

机械取仁有希望提高取仁质量，增加外汇，同时大规模集中加工，便于综合利用。

核桃仁中约占5%的碎末可以集中榨油，大量的核桃壳是做活性炭的好原料。

研制核桃破壳机的具体任务是寻找适当的、特别是保证取仁质量的破壳工艺方法，研究实现这一工艺方法所要求的机器。

2绪论

2.1课题研究的目的和意义

核桃，是人们常见的食物。

它营养丰富，具有健脑、补肾、美容、降血脂四大功效。

核桃富含脂肪（70%以上）及蛋白质（20%），是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。

目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆产量最多，约占全国总产量的85%以上，并且是我国传统出口物资之一。

我国的核桃栽培面积约130万以上，主要种植区域在西南和西北。

在国际市场上，核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识。

针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。

在加工中，存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。

人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急。

2.2国内外研究现状

目前，国内机械方面核桃破壳取仁的方法有以下几种：

离心碰撞式破壳法，化学腐蚀法，真空破壳取仁法，超声波破壳法，定间隙挤压破壳法。

第一种碎仁太多，第二种实际操作不好控制，仁易受腐蚀，在一定程度上还会造成环境污染。

第三四种设备昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想。

第五种值得探索。

国内市场上常见的核桃破壳机如下：

（1）陕西核桃剥壳机采用挤搓原理

挤搓原理剥壳取仁石磙半径120mm。

凹板形状曲线由圆弧段和直线段联接而成，圆弧半径140mm。

直线长度即工作行程为30mm。

由于石磙以50r/min转动，凹板固定，核桃本身将产生转动。

这样，核桃不是在一点而是在一条线或一个区域上受到挤搓作用，有利于壳的完全破裂。

如图2-1所示。

1调节机构2凸版3石磙4喂入斗5核桃

图2-1陕西核桃剥壳机示意图

（2）山西核桃剥壳机采用定向对刀挤切原理

由于核桃结合线截面与两半仁的结合面交叉成90度，壳上沟纹方向与纵径方向一致。

因此，采用两把刀头沿纵径两端作用（挤压兼切割），刀头形状见图2-2。

每把刀头均匀地镶入五块刀片，刀片做成弧形轮廓.以尽可能接触核桃外壳。

挤切的两刀头，其刀片相对错开，使得碎壳瓣小而数多，有利于壳的完全破裂，提高剥壳质量。

图2-2山西核桃脱壳机刀头形状示意图

（3）北京农业机械学院研制的核桃剥壳机

核桃剥壳机原理如图2-3。

当绵核桃喂入到克剥装置中，齿盘的旋转带动绵核桃边旋转边向里挤入。

间距的齿尖不断地沿着壳表面克压，使得裂纹不扩展部分壳和仁掉离出来。

最后壳基本上完全裂，碎壳和仁通过最小间隙向下掉出。

图2-3北农机械学院绵核桃剥壳取仁原理示意图

（4）新疆农业大学史建新老师等设计的6HP-150型核桃破壳机

该机采用挤压破壳原理，如图2-4，当两对法向集中力作用在核桃上时较有利于壳的均匀完全破裂，而多对集中力作用在核桃上因提高了核桃的刚度，降低了内力值。

核桃反而不易破裂。

为了在破壳时能满足上述原理上的要求，在破壳装置结构上采用带有多级凹槽及齿纹的挤压辊，弧齿板采用双弧板结构，该结构符合“四点加压”原理，因而有利于壳的完全破裂。

1核桃2挤压辊3弧齿板

图2-4挤压破简示意图

由新疆农业大学机械交通学院研制的6HP-150型核桃破壳机由分级装置、导向装置、破壳机构组成如图2-5。

该机能依次自动完成分级、导向、破壳，无需人工参与。

提高了劳动生产率和降低了生产成本。

分级采用的是锥型滚筒栅式分级机构。

该机构具有功耗低、振动小、可实现无级分级、对工位数的适应性强等特点。

破壳装置果用滚筒-弧齿板式结构，采用这种结构更有利于得到完整的核桃仁。

1料斗2分级滚筒3传动链条4支撑轮5导向辊

6传动齿传动7弧齿板8挤压辊9电机

图2-56HP-150核桃破壳机的结构简图

（5）新疆农业大学史建新老师所设计的多辊挤压式核桃破壳机

该机主要由机架、喂料斗、破壳辊、辅助破壳辊（数量35）、挤压间距调节机构、挡板、出料斗、带传动、电机等,其结构见图2-6。

破壳辊与辅助破壳辊为破壳机的主要部件，两辊构成间断性的挤压破壳工作区，核桃在该区受到间断性的挤压，受挤压的核桃没有很快进行二次挤压，核桃仁损伤程度小；伸进喂料斗内的辅助破壳辊有助于均匀单层喂料；当两辊以一定速度相对旋转，工作时核桃受力方向一致，不会造成核桃的两半破裂，挤压间距调节机构可改变挤压破壳工作区的大小，以适应不同大小的核桃。

破壳辊与辅助破壳辊形成由大到小间断性的多工位挤压破壳工作区，当两辊以一定速度相对旋转时，伸进喂料斗内的辅助破壳辊带动料斗内的核桃均匀的单层进入挤压破壳工作区，由于该区大于核桃横径，核桃没有受到挤压；此时破壳辊带动核桃做匀速转动和均匀平动到下一工作区，核桃在该区受到微量挤压，被挤压的核桃由破壳辊再次带动到下一工作区，如此循环往复,被挤压程度逐渐加深，当核桃被挤压到核桃壳最大挤压变形量最大时，核桃破裂，破裂的核桃从出料口排出。

1辅助破壳辊2挡板3破壳棍4机架5带传动

6电机7出料斗8挤压间距调整机构9喂料斗

图2-6新农大史建新多辊挤压式核桃破壳机结构简图

2.3总体方案

核桃和核桃仁是我国传统的出口商品，外贸部门根据核桃仁的完整程度将其分为一路仁、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还小的仁称为碎仁。

二路仁与二路之和统称为高路仁。

高路仁重与仁总重的比值称为高路仁率，这是评价核桃脱核机的一个重要指标，另一个指标是：

剥核率=（核桃总量-含仁的核重）/核桃总重

图2-7核桃的内部结构

核桃的总类：

核桃划分为四个品种群，如表2-1。

表2-1核桃品种群单位（mm）

品种群核桃壳厚度含仁率（%）横膈膜内褶壁取出仁

纸皮核桃<0.9>65退化退化全仁

薄壳核桃11.55064呈膜质退化半仁

中壳核桃1.62.04149呈革质不发达1/4仁

后壳核桃>2.1<41呈骨质发达碎仁

注：

1.横隔膜是指分隔开两半仁的十字架式的薄膜。

2.内褶壁是指凹凸不平的内壁。

因此，此种核桃脱核机所剥核的对象是指核桃壳厚度小于2mm，横膈膜退化或呈膜质、革质，内褶壁退化或不发达，较易于用机械剥壳取仁，包括纸皮、薄壳和中壳核桃品种群。

目前，此种核桃占全部核桃的85%90%，随着无性繁殖的推广和品种的进一步改良，夹核桃将逐渐被淘汰。

故本文着重研究品种纯度较高的四川、云南等西南地区产的薄壳核桃作为本机械研究对象。

用游标卡尺测量出100个绵核桃的三维尺寸，统计处理后得出均值、方差等见表2-2，直方图如图2-8，对三维尺寸进行方差分析见表2-3。

图2-8三维尺寸直方图

表2-2绵核桃的三维尺寸统计表单位（mm）

位置

均差

均方差

变异系数

近似球体直径

球度

纵径

32.33

2.64

8.1%

31.86

0.979

横径