PAGE板栗脫蓬機設計Themachinedesignofchestnutoff目錄目錄設計總說明 Iintroduction II1 概述 11.1 背景 11.1.1 板栗脫蓬機的現狀與發展 11.2 產品設計依據 22 主要設計內容 32.1 總體結構設計 32.2 電機的選擇 42.3 傳動系統的設計與計算 42.4 V帶輪的設計 52.4.1 電機與輥輪的帶輪設計 52.4.2 振動篩帶輪與風機帶輪設計 72.5 軸的設計與計算 72.5.1 輥輪軸的設計 72.5.2 振動篩軸的設計 82.5.3 輥輪結構設計 102.6 振動篩的設計 112.7 連桿機構的設計 122.8 箱體的設計 133 強度校核 143.1 軸的強度校核 143.2 楔鍵的強度校核 154 使用注意事項 165 設備的維護與保養 16鳴謝 18參考文獻 19設計總說明PAGEII設計總說明板栗是人們都很喜歡吃的零食，需求量很大，然而板栗被包藏在長滿刺毛的總苞內，苞內有1-7個板栗堅果。到了收獲的季節因為表面的毛刺難以去除，導致農民手工脫蓬勞動強度大，生產效率低。本課題設計的板栗脫蓬機，通過全機械解放了農民的雙手，大大地提高了生產效率。該機器由Y100L1-4電動機驅動，通過皮帶的傳動，實現主要工作部件棍子、振動篩、風機的運作，板栗苞經過棍子的敲打、與桶壁的摩擦、自身的摩擦實現板栗拖蓬，脫蓬后的板栗和外苞經過柵籠掉落到振動篩中，振動篩把板栗堅果和板栗蓬分離，板栗堅果和板栗蓬小碎末掉落到下一層振動篩中，上層的板栗蓬和下層的小碎末走到振動篩末端的時候因為重量太輕而被風機吹走，實現了板栗堅果和板栗蓬間的分離。關鍵詞：板栗；棍子；振動篩；風機ABSTRACTintroductionChestnutisthatpeoplelikedtoeatsnacks,greatdemand,however,isariddlewrappedinchestnutcoveredwithbristleswithintheinvolucrewith1-7budchestnutnutinside.Theharvestseasonbecausethesurfaceisdifficulttoremoveburrs,resultinginfarmershand-offPuntalabor-intensive,lowproductivity.ThistopicdesignedchestnutPuntamachineoffbythewholemachineryoftheliberationofthehandsoffarmers,greatlyimprovingproductionefficiency.ThemachineisdrivenbyamotorY100L1-4,throughthebeltdrive,toachievethemainworkingpartsofthestickshaker,fanoperation,chestnutbudafterbeatingstick,frictionwiththebarrelwall,itsfrictiondragPuntaachievechestnut,offPuntaafterthechestnutandtheoutershellthroughthegatetothecagefallshaker,andtheshakerbottleisolatedchestnutnutsandchestnut,chestnutandchestnutPuntanutsfalltothenextlayerofveryfinesmallshaker,theupperandlowerchestnutPuntaUnqualifiedsmallshakercometheendoftimebecausetheweightistoolightandwasblownawaybythefan,toachievetheseparationofchestnutnutsandchestnutbetweenPunta.Keywords:Chestnut；Stick；Shaker；Fan－PAGE20－畢業設計題目畢業設計說明書概述背景板栗是殼斗科栗屬植物，又名栗子、風栗，現已多為人工種植。板栗一直是人們青睞的營養食物，加上近些年來人們對健康的要求越來越高，板栗自然成為被熱捧的營養食物，板栗中含有大量的植物蛋白、維生素、胡蘿卜素、鉀、鋅、鐵礦物質和多種微量元素，能夠起到養顏、養胃、健脾、補腎等功效。板栗適合多種多樣的加工方法，所以關于板栗的加工品也越來越多，例如板栗蛋糕、板栗醬、板栗餅、板栗糕等。加上這幾年一些地方政府發展旅游業，對于板栗糕。板栗餅等手信類食品需求較大，如湖北省和河南省就是生產板栗的大省，他們的種植出來的板栗和有關板栗的副食品出口到國外，農民以前都是依靠手工來脫蓬，生產節奏已經跟不上時代的步伐了，所以提高板栗的生產效率顯得尤為的重要。板栗脫蓬機的現狀與發展板栗脫蓬機是通過機械加工去除外苞從而獲得板栗堅果的機器，板栗脫蓬不能在采摘的時候一同完成的原因是板栗本身的生理特性，只能在板栗堅果水分在一定標準范圍內才能進行高效地脫蓬。近些年來由于人們對板栗的需求量大，我國板栗產量逐年攀升，帶動了以板栗為中心的很多產業，板栗，作為我國歷史悠久的農作物，已成為國家生態經濟林樹種，而且國家林業局已經把板栗定位為全國六大戰略性干果和五大優勢經濟林之一，板栗產業的發展已受到越來越多人的關注。為了解放生產力，解決農民板栗脫蓬的難題，板栗脫蓬機的研究成為了關鍵。現在農業已經開始全面推進自動化生產，普通的小型生產戶也開始使用機械來代替人工，減少體力勞動，生產效益也大大地提升。近些年來圍繞著板栗脫蓬的研究也越來越被重視，推廣的力度也逐年增大，但是前些年脫蓬機存在的一些問題使得推廣有些難度，第一：價格普遍偏高，一臺脫蓬機價格大概在2000元左右，作為一名普通農民來說，這個價格難以接受，第二：推廣的地區多為經濟較為發達的地區，一些偏遠的地方，農民依然是使用原始的人工脫蓬的方法進行脫蓬，難以實現脫貧。但是經過這幾年的推廣，廣大農民都可以自己在家通過網絡來購買自己需要的板栗脫蓬機了，普及率大大上升，實現了農民真正的解放雙手，而機械造福了人類。同時，板栗脫蓬機的發展不但符合了現在人們對板栗需求量大的剛需，還為板栗生產自動化的進步推了一把，在一些地方，已經有圍繞著板栗而研究的一系列自動化生產機械，如板栗采摘升降臺，采摘器等等。產品設計依據通過查閱大量關于板栗脫蓬機的產品，發現六十年代的產品普遍存在脫蓬的破壞率高，有些機器破壞率高達15%，生產出來的板栗無法出售，只能用作壓榨食用油，或者農戶自己加工成板栗的加工品，如板栗糕，板栗餅等。進入到二十一世紀，推廣面最廣的，農民使用數量最多的脫蓬機大概分為下面兩種形式：立式和橫式板栗脫蓬機。立式脫蓬機利用板栗的自身重力和錐度螺旋揉搓式原理原理，在螺旋片和桶壁的作用下進行板栗果和板栗蓬的分離，優點是單相電源、耗電低、體積小、重量輕，便于安裝和移動，但其缺點也比較明顯，就是脫蓬率不高，沒有板栗蓬和板栗的分離裝置，導致使用后的后續工作量大，使用體驗差。橫式板栗脫蓬機可分為單輥輪和雙輥輪。雙輥輪利用兩個輥輪見的轉動差來實踐對板栗的摩擦擠壓，達到脫蓬的目的，因采用軟硬輥輪，所以破殼率較低，但是結構復雜，制造成本和維修成本高，不適合家庭式農戶使用。單棍子式采用打擊、擠壓、摩擦原理達到脫蓬目的，成本低，維修方便，但是市面上這種脫蓬機制造較粗糙，棍子的釘末端沒有封口，而且采用鐵等硬材料，使得板栗果的破碎率較高。主要設計內容總體結構設計該脫蓬機主要由機架、輥輪、打釘、篩網、風機、電機、連桿機構、柵欄等幾部分組成，其結構示意圖如下：該板栗脫蓬機的工作原理是板栗苞通過進料斗，首先經過在輥輪、打釘和柵欄的摩擦擠壓、打擊，已經破碎后的板栗果和外苞經過下面的柵欄下落到篩網，篩網的運動由連桿機構控制，篩網有一定的斜度，震動下會讓質量較輕，表面積較大的外苞留在篩網上，當走到篩網末端時由于風機的作用，質量較輕的板栗外苞會被吹到外面，而板栗果和比較小的外苞碎屑通過篩網上的孔下落到下面的送料機構上，由于質量大不會被風機吹走，下落到下面的收集盤上，而外苞碎屑就會隨風機而被吹走，這樣就完成了一次板栗的脫蓬。電機的選擇輥輪、振動篩、風機的動力源依靠電機輸出，因此電機的選擇需要保證各個部分能共正常工作，經過查閱其他設計文獻、和商家進行交流，確定輥輪的轉速范圍在450-650r/min時，板栗脫蓬的效率最高，脫蓬率高，板栗果破碎率低，最終選定了輥輪的轉速為597r/min，需要分配的功率為1.5KW。振動篩的震動頻率為15HZ，所以振動篩帶輪的轉速為900r/min，需要分配的功率為0.29kW。風機功率的確定：設定風機轉速為1800r/min、流量Q=2006m3/h、全壓風機的功率：P=其中風機的內效率η0機械效率η脫蓬機總功率P=1.5+0.2通過查閱《機械設計基礎課程設計指導書》確定選用的電機為：電動機型號額定功率/KW滿載轉速/(r/min)額定轉矩Nm最大轉矩NmY100L1-42.214202.22.2傳動系統的設計與計算電機的轉速n1=1420r/min；輥輪的轉速n2=597r/min電機與輥輪間的傳動比i1輥輪與振動篩間的傳動比i2電機與風機間的傳動比iV帶輪的設計設計：采用普通V帶傳動，每天工作8h。電機與輥輪的帶輪設計1.確定計算功率P通過《機械設計》查表得工作情況系數KAP2.選擇V帶的帶型根據Pca、n1查圖8-11選用A型其輪槽截面尺寸：b3.帶輪基準直徑dd的計算與1）初選小帶輪的基準直徑dd1由表8-7和8-9取小帶輪的基準直徑dd12）驗算帶速vv=因為5m/s<v<30m/s,所以帶速合適3）大帶輪基準直徑dd2d根據表8-9，取標準值為d4.確定V帶的中心距a和基準長度L1)根據：0.7初定a2)計算帶所需的基準長度L查表8-2選帶的基準長度L3）計算實際中心距a。a≈中心距變化范圍：aa所以中心距a的變化范圍為677mm-708mm5.驗算小帶輪包角αα≈6確定V帶根數z單根V帶的額定功率P由dd1=106mm和n1根據n1=1420r/min，i1查表8-6得Kα=0.98所以：P確定V帶根數zz=取2根。7.計算確定單根V帶的初拉力F查表得A型帶的單位長度質量q=0.105kg/mF振動篩帶輪與風機帶輪設計振動篩帶輪和風機帶輪的設計步驟與輥輪帶輪設計相仿，具體關鍵參數如下:帶輪A型普通V帶根數z帶基準長度/mm帶輪基準直徑/mm中心距范圍/mm單根帶初拉力/N振動篩帶輪11600160452-52432風機帶輪1112085393-43444軸的設計與計算輥輪軸的設計輥輪軸最小直徑的確定已知輥輪的轉速n2取皮帶輪的傳動效率η輸出軸上的功率P電動機軸的輸出轉矩T輥輪轉矩T軸的材料選取45鋼，進行調制處理，根據《機械設計》中表15-3，取A所以初步軸的最小直徑：d為了使軸的直徑與帶輪的配合孔徑相適應，取軸的最小直徑為30mm。輥輪軸的結構設計擬定軸上零件裝配及各軸段長度與直徑輥輪軸的結構如下圖所示：軸段1-2與皮帶輪配合，長度依據皮帶輪設計，所以左軸端L1-2=50mm，初步選擇采用GB／T7810-1995帶立式座軸承UCP208，此軸承帶頂絲，軸向固定方便，而且配有油杯，潤滑較為方便，軸承與軸心線允許有偏斜5°?？讖綖?0mm，所以d3-4=d3）輥輪長度為580mm，故軸L5-64）其余軸段2-3和6-7為過渡軸段，其長度分別取L（2）鍵的選擇左軸端與皮帶輪配合，采用楔鍵連接，鍵的上表面和輪轂鍵槽的底面有1:100的斜度，用楔鍵連接，軸和輪轂槽接觸部分產生很大的預緊力，工作時靠摩擦力傳遞扭矩，并能夠承受單向的軸向力，輥輪與皮帶輪的連接采用GB／T1564-2003普通C型楔鍵8×28。振動篩軸的設計振動篩軸最小直徑的確定已知振動篩軸的轉速n2取皮帶輪的傳動效率η輥輪與振動篩間的傳動比i2輥輪消耗的功率P輥輪軸上輸出的功率P輥輪轉矩T軸的材料選取45鋼，進行調制處理，根據《機械設計》中表15-3，取A所以初步軸的最小直徑：d為了使軸的直徑與帶輪的配合孔徑相適應，取軸的最小直徑為25mm。振動篩軸結構設計擬定軸上零件裝配及各軸段長度與直徑振動篩軸結構如下圖所示：軸段1-2與皮帶輪配合，長度依據皮帶輪設計，所以左軸端L1-2=25mm，初步選擇采用GB／T7810-1995帶立式座軸承UCP206，此軸承帶頂絲，軸向固定方便，而且配有油杯，潤滑較為方便，軸承與軸心線允許有偏斜5°?？讖綖?0mm，所以d2-3=d5-6軸端5-6是與連桿配合，具體如右視圖所示，其軸向長度L5-6=5mm輥輪結構設計輥輪機構通過摩擦擠壓和打擊的方法板栗脫蓬，其構造形式如下圖：輥輪設計成空心，可以減少材料的同時，還可以減輕輥輪的質量，降低電動機的負荷，輥輪的直徑為300mm，長度為584mm。輥輪上的釘直徑為20mm，長度為67.5mm，均采用電焊焊接在輥輪上，末端做成球面，在其外面套一個厚度為2.5mm的軟橡膠套。末端球型是為了防止板栗在脫蓬的時候被打壞，軟橡膠套能夠保護板栗果不被蓬刺刺傷，降低了板栗脫蓬時的破碎率。打釘平均分為4排，在一排內的打釘距離為70mm，排與排之間打釘逐漸錯開10mm，這樣有利于板栗苞在滾筒里面運動充分，增加板栗脫蓬的時間，一定程度上保證了脫蓬率。市面上大多數的板栗脫蓬機內部都是做成空心的，但是輥輪里面沒有支撐的結構，結構強度欠缺，此次設計的輥輪內部焊有6個支架，支架兩端與主軸焊接，三邊與輥輪的內壁焊接上，這樣子輥輪的整體強度就會增強，保證了脫蓬機構使用的可靠性和提高了脫蓬機的耐用性。振動篩的設計振動篩機構如下圖所示：振動篩主要由篩網、篩盤、連桿機構、振動篩支撐條、振動篩支撐側板組成。經過調研板栗的尺寸，確定篩網的孔徑大小為30mm，這尺寸會使板栗順利落下到篩盤，而比較大的外苞則留在篩網。篩網和篩盤的傾斜角度約為5度，有利于外苞和板栗落下和傳送到振動篩出口處，振動篩的工作頻率定為15Hz。工作原理：皮帶輪帶動振動篩軸轉動，帶動連桿機構的運動，在連桿機構的帶動下，篩網和篩盤一起做往復運動，板栗苞通過上面的輥輪機構和柵欄被分離成板栗和外苞下落到振動篩，較輕的板栗苞會浮在上面，質量較重的板栗和一些比較小的小碎屑就會通過篩網下落到篩盤，由于帶有斜切角度和振動的作用下，板栗和外苞會順利被輸送到振動篩口，達到傳送和分離的效果。連桿機構的設計連趕機構如圖所示：上圖所顯示的連桿機構只是其中較為重要的一部分，其機構由連桿1、擋塊、內六角沉頭螺釘、連桿2、連桿座等組成。由振動篩軸的動力帶動連桿1運動，從而帶動連桿2和連桿座做往復運動，連桿座固定在振動篩盤上，但振動盤可在一定范圍內進行擺動，達到了振動的效果。連桿1與軸的軸向定位初始是設計成用楔鍵作為其定位的，但是考慮到連桿運動頻率較大，且不是很穩定，用楔鍵連接會讓機器用就后出現松動的情況，并且楔鍵連接會影響連桿2的運動的正常性，所以設計成用擋塊和沉頭螺釘作為軸向定位，能夠很可靠地確定連桿1的軸向定位。箱體的設計箱體結構如下圖所示：箱體安裝在板栗脫蓬機的支架上，由箱座、箱蓋、進料斗、柵欄組成。箱體兩邊和支架各用5顆C級M8六角頭螺栓連接。進料斗設計在箱蓋上，開口有一定的斜度，方便把板栗苞放進脫蓬機箱體內。上下箱體長均為600mm，直徑為500mm，箱座兩側面均有直徑為50mm的通孔，而箱蓋除了有50mm的通孔外，由于箱蓋的高度與帶立式座軸承的中心高度有關，所以箱蓋下端有50mm的過渡區域。柵欄焊接在箱座內壁，柵欄的材料為直徑是16mm，長度為578mm的螺紋鋼，其表面有螺紋，能夠增加板栗苞與柵欄間的摩擦力，提高脫蓬率，柵欄間距為30mm，柵欄能讓已經脫蓬的板栗和外苞下落到振動篩上，而還沒有被脫蓬的板栗苞則被打釘繼續進行脫蓬運動，直到脫蓬完成。強度校核軸的強度校核板栗脫蓬機共有三根軸，分別為輥輪軸，震動篩軸和風機軸，這里只對受力較大的輥輪軸進行強度校核。其余兩個軸受力較小，不作詳細進行強度校核。輥輪自重m1=8kg所以輥輪軸中間所受徑向力FV型帶作用于輥輪軸的壓力：F其中：z為皮帶輪需要v帶的根數；T0α為帶輪包角根據計算繪制出軸的彎矩圖和扭矩圖如下：從軸的彎矩圖和扭矩圖可以看出截面C為危險截面，所以校核時只校核危險截面C的強度：取α=0.6軸的抗彎截面系數W≈0.1σ軸的材料為45鋼，調制處理，查《機械設計》表15-1得σ-1=60MP楔鍵的強度校核輥輪軸與帶輪的連接采用GB／T1564-2003普通C型楔鍵8×28楔鍵連接，故：楔鍵連接的擠壓強度條件為：σ其中:傳遞轉矩-T3軸的直徑-d鍵的寬度-b=8mm；鍵的工作長度-l=28mm；摩擦系數–f=0.15；[σp故：σ故楔鍵強度合格。風機、振動篩與帶輪連接的楔鍵強度校核同理。使用注意事項板栗脫蓬需要板栗中還水量達到一定范圍，經過實踐結果表明，含水量在90%為最佳，水分過高時，脫蓬的破碎率會提高；使用板栗脫蓬機脫蓬前，需要把脫蓬機先打開，先讓輥輪空轉一會，確定運轉正常后方把板栗苞放進進料斗；當脫蓬機開始工作后，嚴禁把身體任何部分放進進料斗，以免被高速旋轉的輥輪和打釘打到；脫蓬機工作時，嚴禁把硬物放進進料斗，如石頭，粗樹枝等，以免硬物反彈弄傷操作者和使機器損壞