立式离心式剥壳机设计Word文档格式.docx
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主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了剥壳机的总体设计，转盘的设计，电动机的选择以及传动方案的选择等内容。
在此基础上对剥壳机机体的结构尺寸、驱动转轴的结构尺寸、V带传动、控制电路等进行了详细的计算和说明。
并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。
使本方案有了初步的设计应用价值。
关键词：
剥壳机，V带传动，设计，离心式，立式
Thedesignofsunflowerseedsshellmachine
Abstract:
Thissubjecttothedesignofseedissunflowershellmachineofdesign.primarilythroughtheoriginaldataanalysis,theargumentistoselectthemain,theshelloftheoveralldesign,theplatformdesign,selectionanddriventothemotorfortheselection.onthebasisforthewell-beingoftheshellofthestructureofsize,drivearoundanaxisofthestructureofsize,v,withatransmissioncontrolcircuitforthedetailedcalculationandinstructions.Andbearingandbearingsofthemodelmakeachoice.thisschemewiththepreliminarydesignvalue.
Keywords：
sunflowerseedshellmachine,V.havedriven,design
1引言
食品加工设备的发展是与加工工艺密切相结合的，与科技不断进步，人类生活水平不断提高是分不开的。
食品加工是把原料食品去杂质、调节水分、脱壳、去皮或研磨，最后加工成可以食用且符合不同质量标准的食品。
葵花籽剥壳机是葵花籽收获后剥壳精选不可缺少的设备。
在加工成食品时，都需要将收获后的籽粒进行剥壳精选才能达到所需效果。
近年来，随着科学技术的飞速发展，许多食品的营养价值也陆续被发现。
试验研究表明，葵花籽的营养价值非常高，部分地区的供需矛盾十分突出。
因此开发葵花籽剥壳机的销售市场，其前景十分广阔，设计应用型的机型也就迫在眉睫。
农产品加工机械包括对收获后的农产品或采集的禽、畜产品进行初步加工，以及某些以农产品为原料进行深度加工的机械设备。
经加工后的产品便于储存、运输和销售，供直接消费或作为工业原料。
不同的农产品有不同的加工要求和加工特性，同一种农产品通过不同的加工过程可以得到不同的成品。
因此，农产品加工机械的品种很多，使用较多的有谷物干燥设备、粮食加工机械、油料加工机械、棉花加工机械、麻类剥制机械、茶叶初制和精制机械、果品加工机械、乳品加工机械、种子加工处理设备和制淀粉设备等。
为实现各工序之间的连续作业和操作自动化，常将前后工序的多台加工机械组合成加工机组、加工间或综合加工厂。
按工艺流程分为两大类：
一类用于将稻谷、高粱、粟和黍等原粮脱壳去皮，碾制成成品米。
例如稻谷原粮先经各种除杂清理设备清除各种杂质后，进入砻谷机并分离稻壳。
排出的谷糙混合物进入谷糙分离筛。
分离筛利用稻谷和糙米在粒度、密度和表面特性等方面的差异，将未脱壳的稻谷分离出来并送回砻谷机。
糙米则进入碾米机碾制成白米，然后经成品分级筛除去糠粞和碎米，即得成品白米。
另一类用于将小麦、玉米、大麦、荞麦和莜麦等原粮去掉皮层和胚芽，研磨成成品粉。
例如小麦原粮经各种除杂清理设备清除各种杂质和沾附在麦粒表面的泥土、灰尘后，进入磨粉机研磨成粉，并经一组平筛筛理提取成品面粉。
中间物料再进入另一台磨粉机研磨，反复提取面粉，最后经刷麸机将麸皮排出。
制油工艺主要分压榨法、浸出法等。
不同的制油工艺采用不同的机械设备，但制油原料都先经油料清理机械清除杂质，并用各种类型的油料剥壳机剥去外壳并使壳仁分离，然后用轧胚机压制成胚料。
用浸出法时，将胚料浸在溶剂（己烷或轻汽油）中把油浸出，经过滤、蒸发和汽提等设备使油与溶剂分离，溶剂回收后可反复使用；
用压榨法时，将胚料放在蒸炒锅内炒熟后，送入螺旋榨油机或液压榨油机内挤压出油。
浸出或榨出的毛油再由各种精炼设备过滤、水化、碱炼、酸炼、脱色和脱臭等炼制成精油或成品油。
由此看来，剥壳机在日常油籽加工上是必不可少的，它的应用会将越来越广;
这使得在对剥壳机的要求会愈来愈高，高剥壳率的已经大势所趋了。
1.1国内、外研究情况
国外葵花籽剥壳机的发展已经有上百年的历史，以美国、原苏联、英国、法国、瑞士等国家发展较快。
国外厂商根据用户的不同需求，可在剥壳机上配备多种工作装置。
国外葵花籽剥壳机用途广，市场大，且投入生产的剥壳机多为离心式的。
我国葵花籽剥壳机的研制自1965年原八机部下达剥壳机的研制课题以来，已有几十种葵花籽剥壳机问世。
只进行单一剥壳功能的葵花籽剥壳机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的剥壳机在我国一些地区广泛使用。
但能够完成脱壳、分离、清选功能的较大型的葵花籽剥壳机由于经济性，技术性等原因，还未能在全国范围内推广。
我国正处于葵花籽剥壳机械化发展初期，葵花籽剥壳机在全国范围内的保有量不高，发展葵花籽剥壳机既节省了劳动力，又提高了生产率和经济效益，有着极为广阔的市场和应用前景。
葵花籽剥壳机是我国目前市场的需求而自行研制开发的普及产品，是用于葵花籽脱壳的专业设备，该机葵花籽脱壳、壳仁分离于一体，具有剥净率高、清洁度好、结构简单、操作方便、节省人力等特点。
加工的葵花籽破碎率低、分选干净、色泽好、杂质少，各项指标均符合国家标准。
葵花籽剥壳机它以后的发展将是一片光明，前途无量。
近几年来，国内有些企业和科研院所已经逐步研制开发出了具有单一功能的的油籽剥壳机设备，如：
花生剥壳机、棉籽剥壳机、红花籽剥壳机等，其结构简单，价格便宜，这是我国在农村和一些企业都广泛使用的首选剥壳机。
但在生产中也存在如下问题：
1）剥壳率低。
由于剥壳机漏剥或剥壳不完全，果、仁去净率不高，有些剥壳机剥壳率只有60%。
2）损失率高。
由于设计参数不合理，造成剥壳不完全现象严重，碎仁夹带在碎壳中难以回收而被弃除，形成严重的浪费。
3）果仁完整性差。
有些机具的设计，为了减少漏剥或剥壳不完整的现象，一味的追求剥壳率的提高，导致高的破碎率，从而降低了产品的商业价值。
4）适应性差。
当油籽的品种、大小规格、外壳现状和含水率等因素出现变化时，剥壳机的剥壳性能就变差。
从而国内能够完成脱壳、分离、清选功能较大型的油籽剥壳机由于经济性，技术性等原因，还未在全国范围内使用推广。
国外油籽剥壳机的发展历史已经有上百年了，其特点主要是能够根据用户的不同需求，在剥壳机的配备上多种工作装置。
国外油籽剥壳机的用途广，且以简单、高效的离心式剥壳机为主的剥壳机抢占着全球很大市场。
本次设计是结合国内外立式离心式剥壳机的结构特点和工作原理，并通过分析现状和存在的问题结合探讨改进方法，设计出更加可靠的设备。
对研究立式离心式剥壳机酱油重要意义。
1.2剥壳的目的和要求
剥壳是带壳的坚果、油籽在进行加工之前的一道重要工序。
坚果、油籽的外壳主要由纤维素和半纤维素组成。
根据资料介绍，不少油籽的皮壳重量较大，有的油籽其皮壳重量占其总量的一半以上，而其含油量又很少，一半占重量的1%左右。
因此，如果用带皮壳的油籽进行压榨或浸出取油，皮壳必将起吸油作用，降低出油率；
且皮壳所含的色素和胶质较多，在制油过程中，这些杂质将会将会转移到油中而影响油的品质，造成精炼的困难。
一般说来，坚果果仁及油料籽仁中含含皮壳量愈少愈好。
但在压榨法去油工艺中，对某些诸如棉籽。
花生之类的高油份油料，为了使其在压榨时能承受足够高的压力，往往要求人中含有一定量的皮壳，因此少量的皮壳对疏通油路有一定的作用。
对剥壳的要求是：
剥壳率要高。
考虑到颗粒的大小不一，因此，必须采用分级剥壳或回收重剥工艺。
其次，要防止粉末度太大。
适当地剥壳形式及坚果，油籽的水分含量，可减少果仁破碎。
1.3剥壳几种典型的方法
坚果及油料剥壳应根据其外壳的不同特性，颗粒外形、大小和果仁之间的附着情况等，采取不同的剥壳方法，常见的剥壳方法有：
挤压法、撞击法、剪切法和碾搓法。
挤压法：
借助轧辊的挤压作用使壳破碎，如核桃剥壳机等。
撞击法：
借助打板或壁面的高速撞击作用使皮壳变形直至破裂，适用于壳脆而仁韧的物料如用离心式剥壳机剥松子壳等。
剪切法：
借助锐利面的剪切作用使壳破碎，如板栗剥壳机等。
碾搓法：
即借助粗糙面的碾搓作用使皮壳疲劳破坏而破碎。
除下的皮壳较为整齐，碎块较大。
这种方法适用于皮壳较脆的物料。
2葵花籽剥壳机总体设计
2.1剥壳机方案的选择
为了实现预定的功能有两个方案可供选用：
方案一采用单层式甩盘进行离心剥壳，其结构简单，容易设计制造，性价比高，但是其产量相对方案二较低。
方案二采用三层式甩盘进行离心剥壳，其特点是结构相对复杂，要求加工工艺高，价格相比方案一高，但其产量大动力省。
方案的比较及选择：
由于在设计要求内方案一能够满足要求的条件下，方案一比方案二性价比高，所以选用单层式甩盘。
2.2本设计的主要内容：
原始参数
1）物料名称：
葵花籽；
2）物料容重：
0.44吨/米3；
3）剥壳方式：
连续剥壳；
4）处理能力100kg/h。
2.2葵花籽剥壳机的构造及工作原理
2.2.1剥壳机的整体结构及工作原理
1）离心式剥壳机的结构
离心式剥壳机的结构主要由转盘、打板、挡板、可调节门、料斗、卸料斗及传动机构组成。
水平转盘上装有数块打板，挡板固定在圆盘周围的机壳上，通过调节手轮可使料门上下移动，以控制进料量。
剥壳机的整体结构示意图如图1所示。
图1葵花籽剥壳机的整体结构示意图
2）离心式剥壳机撞击剥壳的原理
当一葵花籽以较大的离心力撞击避面时，壁面对葵花籽产生一同样大小的反作用力，使葵花籽外壳产生变形和裂纹。
外壳的弹性变形使葵花籽离开壁面，而籽仁因惯性力的作用继续朝前运动，并在紧靠外壳变形处产生了弹性变形。
当葵花籽离开壁面时，由于外壳与籽仁具有不同的弹性，其运动速度也不同，籽仁将要阻止外壳迅速向回移动致使外壳在裂纹处拉开，实现壳、仁分离。
影响离心式剥壳机效果的因素是物料水分、撞击速度、物料撞击点、挡板角度等。
根据试验，转盘外圆的适宜圆周速度为：
葵花籽30~38m/s，棕榈子约31m/s，油茶子约11m/s。
关于撞击点，必须考虑被撞击物的结构。
例如葵花籽为长条形，籽粒长轴前后的壳、仁之间都有间隙，中间部位没有间隙，因此葵花籽经转盘甩出与挡板的撞击点最好在其长轴的前后部位，这样，不但易于剥壳，且籽仁也不易破碎，为此，西安油脂科学研究所研究出V形槽甩板式转盘。
葵花籽由高速旋转的转盘中部进入V形槽甩板之间，经V形槽导向，使葵花籽沿长轴方向飞向挡板，达到了良好的撞击剥壳效果。
2.2.2工作机结构设计
1）挡板
挡板的形式有圆柱形和圆锥形两种。
圆锥形挡板因工作面与籽粒的运动方向成一定的角度，能避免受冲击的籽粒返回转盘造成的重复撞击，从而减少籽仁的破碎度。
而圆柱形挡板的撞击力大，有利于外壳的破碎，适用于具有坚硬外壳的坚果及油料剥壳，如核桃、棕榈子、油桐子等。
故葵花籽剥壳机应采用圆锥形挡板，且挡板应采用耐磨材料制成。
2）转盘
离心式剥壳机的工作部件是转盘（甩盘）和挡板。
转盘具有多种形式。
按打板的结构可分为直叶片式、弯叶片式、扇形甩块式和刮板式（图2）。
其主要作用是形成籽粒通道并打击（或甩出）籽粒使之剥壳。
打板的数量由实验决定，通常为4~36块。
对于葵花籽剥壳，常采用10~16块打板。
图2扇形甩块式转盘
取转盘半径R=300mm，厚度h=20mm，材料为45号钢，
转盘圆周长为L’=2πR=2×
3.14×
0.3=1.884m
V=1.884×
10×
=0.01884
3）料斗
（1）料斗整体结构
料斗的设计主要考虑其容积及自流下料，因此料斗设计成上面为立方体、下面为四棱柱的组合形式（图3）。
考虑到自流下料，故淌板与垂直线成45°
角。
淌板的作用是加速、整流和导向。
喂入量采用插板调节。
通过调节手轮改变插板的前后位置，即可调节下料斗的开度，以此来满足不同的喂入量。
图3料斗示意图
（2）下料口缝隙高度的计算
参考【1】离心式剥壳机的生产率可由下式估算：
Q=3600KLhvρ
式中Q-----------生产率（kg/h）100kg/h
L-----------下料口圆周长（m）
h------------下料口缝隙高度（m）
v------------籽粒进入转盘的速度（m/s），一般约0.037m/s
ρ-------------物料密度（kg/m3）400kg/m3
K------------校正系数，由试验确定。
取0.7
转盘半径R=0.3m，转盘圆周长为L’=2πR=2×
0.3=1.884
下料口形状为正方形，边长为40mm.则下料口周长为4×
40×
=0.16m
下料口缝隙高度h=
=
=0.0168m
=16.8mm
4）分选机的设计
重力分选机的主要工作部件为振动网面2和风机3（如图4），振动网面由钢丝编织而成，网面呈双向倾斜状态，纵向（即x向）倾角为α，横向（即y向）倾角为β。
网面由振动电机作往复振动，振动方向角（振动方向与水平方向间的夹角）为ε。
网面同时收到自下而上的气流作用。
将物料置于网面上，料层厚度为δ，在机械振动和上升气流的作用下，物料呈半悬浮状态，不同颗粒会按密度、尺寸大致相同的颗粒，则按密度的不同产生自动分层的现象。
在适当的振动、气流参数下，下层密度大的颗粒收到网面作用而沿纵向（即x向）上滑，上层密度小的颗粒不与网面接触，沿物料层纵向下滑，形成了不同密度物料的纵向分离。
由于网面横向倾角β角，加之物料不断从高端喂入，使纵向分离的、不同密度的颗粒沿着不同轨迹作横向（即y向）流动。
不同密度物料的纵向、横向运动的轨迹不同，结果在网面出料边4的不同位置上获得密度不同的各种颗粒。
图4分选机原理图
a.物料按密度分层及上、下层种子的纵向（即x向）分离
b.种子在网面上的运动路线
1.喂料斗2.振动网面3.分机4.出料边
5）机架的设计说明
机架的作用是支撑机筒和传动系统的，将皮带轮的带电机围在里面，保证操作者的安全，同时机架还有安装支撑电机的作用。
机架由角钢焊接而成。
3动力装置的设计选用
3.1剥壳机的主轴转速的选取
根据试验【2】，转盘外圆的适宜圆周速度为：
葵花籽30~38m/s，取30m/s。
由速度与半径和角速度的关系
取R=300mm则
=100rad/s
由=2πn得出
=15.4r/s=955r/min
注：
ν-------圆周速度（m/s）
R------转盘半径（mm）
w-----转盘角速度（rad/s）
3.2剥壳机所消耗的功率的计算
葵花籽剥壳机所消耗的总功率，参考【1】可用下式进行粗略估算
（W）
式中：
M—为转盘转矩（N·
m），
η—为传动效率。
R—为摩擦臂矩，R=0.4D（D为转盘直径）
剥壳机每小时处理200kg葵花籽，每分钟处理3.333kg葵花籽，则葵花籽剥壳机所消耗的总功率P：
（W）
=12.11（KW）
3.3电动机的选用
3.1.1几种常见电动机的特点
1）Y系列三相异步电动机
Y系列是我国统一设计的一般用途全封闭自扇笼型三相异步电动机，防护等级为IP44。
Y系列电动机具有效率高、启动转矩大、噪声低，振动小，可靠性高等特点，适用于不含易燃，易爆或腐蚀性气体的一般场所和无特殊要求的机械，如：
金属切削机床、泵，风机、运输机械、农业机械、食品机械等。
它的额定电压380V，频率50Hz。
2）YCJ系列齿轮减速三相异步电动机
YCJ系列齿轮减速电动机由Y系列（IP44）电动机与齿轮减速器耦合而成，齿轮箱与电动机已成为一整体，可直接输出低转速大转矩。
适用于矿山、冶金、建材、化工、食品、造纸，农机等行业。
3）YZR，YZ系列冶金及起重用三相异步电动机
YZR,YZ系列电动机具有较大的过载能力和较高的机械强度，适用于短时或断续运转，频繁启动、制动，有过载及有显著振动与冲击的设备。
专用于起重和冶金机械或类似的其他设备。
YZR系列为绕线型转子电动机；
YZ系列为笼型转子电动机。
2.3.2电动机的选型
根据上述对几种常用电动机的分析，综合考虑到葵花籽剥壳机属于无特殊要求，配用效率高、启动转矩大、噪声低，振动小的Y系列三相异步电动机就可以了。
同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750r/min等几种可供选择，本设计选用3000r/min的电动机，满载转速为2930r/min，安装结构形式采用V1安装。
已知葵花籽剥壳机工作所需要功率P=12.11kw后，由于考虑到电动机功率应当比计算的值大一些，查阅标准表22-4【3】，选取Y160M2-2型电动机（结构如图6），为了使总的传动比尽量的大，使结构紧凑，。
而且此电动机的转速高，价格低。
这种电动机的数据如表1:
表1电动机主要性能参数
型号
额定功率kW
起动转矩
额定转矩
起动电流
额定电流
最大转矩
满载转速
r/min
Y160M2-2
15
2.2
7.0
2.3
2930
表2电动机外形和安装尺寸
中心高
H（mm）
外形尺寸
L×
（AC/2+AD）×
HC
悬挂安装尺寸
A×
B
安装螺栓孔直径
K
轴伸尺寸
D×
E
装键部位尺寸
F×
G
90
310×
（175/2+155）×
170
216×
140
10
38×
80
33
图6电动机尺寸
4传动方案的设计与选用
4.1传动方案的选择
方案一：
电动机——皮带轮——转盘。
方案二：
电动机——链传动——转盘。
方案三：
电动机——齿轮传动——转盘。
一方案采用的是带传动实现减速的目的，带传动的传动比2≤i≤5，带传动便于将电动机和转盘的基础分离，减轻振动的干扰，传动平稳，结构简单，成本低，安装维护方便，带损坏后容易更换。
过载时，带在带轮上打滑，可防止其他零件的损坏，起到安全保护的作用。
带传动对环境的要求比较低。
一般情况下，在带传动中只要不接触润滑油，都不会影响到其寿命。
二方案采用的是链传动实现减速的目的，与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率较高；
又因链条不需要像带那样张得很紧，所以轴上的径向压力较小；
链条采用金属材料制成，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；
但链传动只能实现平行轴间链轮的同向传动；
运转时不能保持恒定的瞬时传动比；
磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用于载荷变化很大，高速和急速反向的场合。
三方案采用的是齿轮传动实现减速的目的，它的效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命强，传动比稳定。
齿轮减速传动器能够实现单位时间内的精确的传动比，作为独立的传动装置，能达到3000kw。
但它的安装精度高，结构紧凑，制造成本大。
齿轮传动对环境的要求比较高，当啮合齿轮在啮合的过程中，有粒状物夹杂其中，会加快齿轮的磨损，进而导致齿轮寿命的减短。
剥壳机转速n=955r/min，所选电动机的满载转速为2840r/min，因此剥壳机的总传动比为i=2930/955=3.07，以上这三种传动方案都能满足葵花籽剥壳机的功能要求，但结构、性能、经济性和工作环境不同。
根据设计数据，剥壳机的处理能力200千克/小时且要求连续处理，求出总传动比为3.07，综合考虑选择方案一较合适。
图7带传动示意图
4.2V带设计选用
带传动是由固联与主动轴上的带轮1（主动轮）、固联与从动轴上的带轮3（从动轮）和紧套在两轮上的传动带2组成的（如图7）。
当原动机驱动主动轮运转时候，由于带和带轮间的摩擦，便拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。
带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲振动等特点。
V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大契角V带、宽V带等多种类型，其中普通V带应用最广泛。
窄V带适用于传递功率较大同时又要求外形尺寸较小的场合，近年来也得到广泛的应用。
标准普通V带都制成无接头的环形。
其结构由顶胶、抗拉体、底胶和包布等部分组成。
抗拉体的结构分为帘布芯V带和绳芯V带两种。
帘布芯V带，制造较方便。
绳芯V带柔韧性较好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮较小的场合。
普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，窄V带的截型分为SPZ、SPA、SPB、SPC。
4.2.1V带的设计计算
1）确定计算功率
Pd=KA·
P
参考【4】表2.6-5，按每天工作<
10小时，载荷变动小，取KA=1.1
Pd=1.1×
15=16.5kw
2）选带型
根据Pd=1.65kw和n=2840r/min，参考【4】表2.6-2
选Z型带。
3）确定带轮的基准直径D1和D2
在带传动需要的功率给定的条件下，减小带轮的直径，会增大带传动的有效拉力，从而导致V带根数的增加。
这样不仅增大了带轮的宽度，而且也增大了载荷在V带之间分配的不均匀性。
另外，带轮直径的减小，增加了带的弯曲应力。
为了避免弯曲应力过大，小带轮的基直径就不能过小。
根据Z型带截型参考参考【4】表2.6-2，选
D1=80mm
Dmin=50mm
验算带速：
（m/s）
V在5～30m/s范围内，所以D1直径合适
计算从动轮的直径：
D2=iD1=2.97×
80=237.6（mm）
参考【4】表2.6-2，V带轮的基准系列
圆整为D
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