蚕豆脱壳机设计说明书.doc

1、山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书蚕豆脱壳机设计1 引言1.1 提出课题的背景蚕豆中富含脂肪和蛋白质，是主要的食用植物蛋白质的来源，而且又可提供丰富的淀粉。传统的中国蚕豆加工品，在口味、口感和形态等很多方面具有独特的风格，如发酵类的酱菜；膨化类的香酥豆；淀粉类的粉丝、凉粉及各种干籽粒、鲜籽粒的罐头、芽豆等等。作为小食品、蔬菜和食品调料，由于具有别样的类型和特异的口感而深受海内外消费者的欢迎。利用蚕豆或脱脂后的蚕豆饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以蚕豆蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了其功能特性。蚕豆蛋白粉还可

2、以通过高压膨化制成蛋白肉。蚕豆除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。蚕豆加工副产品蚕豆壳和蚕豆饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。 蚕豆在制取淀粉、制取蚕豆蛋白、生产蚕豆仪器以及在蚕豆贸易出口时，都需要对蚕豆进行预处理加工。蚕豆的预处理主要包括蚕豆的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。蚕豆在加工或作为出口商品时，需要进行剥壳加工。蚕豆在制取蛋白质时，剥壳的目的是为了提高出蛋白质率， 提高蛋白质和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的剥壳为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以蚕豆产区广大农民迫切要

3、求用机器来代替手工剥壳。蚕豆剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使蚕豆产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了蚕豆剥壳的效率。1.2 蚕豆脱壳机的发展现状蚕豆脱壳机是将蚕豆荚果去掉外壳而得到蚕豆仁的场上作业机械。由于蚕豆本身的生理特点决定了蚕豆脱壳不能与蚕豆的田间收获一起进行联合作业，而只能在蚕豆荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着蚕豆种植业的不断发展，蚕豆手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。1.3 项目研究的目的和意义蚕豆生产机械化是农业现代化的重要组成部分，是农业和农村经济持续快速发展的重要保证，近年来，蚕

4、豆机械装备总量不断稳步增长，作业水平进一步提高，社会化服务规模不断扩大，虽然目前蚕豆脱壳机械化水平较高，但是多应用于经济发达地区与示范推广区，并且小型机械多、大型机械少，低档机械多、高性能机械少。在一些地区，用作种子和特殊用途的蚕豆仁仍采用传统的手工剥壳，劳动生产率低，区域性发展不平衡。进入21世纪，我国蚕豆生产机械化开始了新的发展阶段，农业结构调整发生了新的变化，也对蚕豆机械的发展产生了积极而深远的影响，不仅拉动了新的有效需求，而且构筑了适合蚕豆生产机械化发展的新舞台，为蚕豆生产机械化真正成为农村经济发展的推动器提供了广阔的市场发展条件。在一些地区推进蚕豆生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和

5、扶持农民购买蚕豆机械、开展蚕豆机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买蚕豆机械的积极性，形成了新的市场需求。随着蚕豆种植业的不断发展，国内外对蚕豆深加工产品的需求不断增大，提高蚕豆脱壳机械化作业水平成为必然。蚕豆脱壳机在提高劳动生产率，减轻劳动强度方面起到了积极的作用，促进了蚕豆加工业的科技进步，为蚕豆脱壳机械的发展提供了空间。1.4 主要设计内容和关键技术问题1.4.1 设计的内容（1）刮板的设计与计算（2）箱体和箱盖的设计及计算（3）传动系统的设计与传动比的确定（4）各零件的强度校核1.4.2 关键技术问题我国蚕豆脱壳机的研制自1965年原八机部下达蚕豆脱壳机的研制课题以来，已有几十种

6、蚕豆脱壳机问世。只进行单一脱壳功能的蚕豆脱壳机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的蚕豆脱壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成脱壳、分离、清选和分级功能的较大型蚕豆脱壳机在一些大批量蚕豆加工的企业中应用较为普遍。国内现有的蚕豆脱壳机种类很多，如6BH一60型蚕豆剥壳机、6BH一20B型蚕豆剥壳机、6BH一20型蚕豆脱壳机等(技术参数见附表)，其作业效率为人工作业效率的2O60倍以上。锦州俏牌集团生产的TFHS1500型蚕豆除杂脱壳分选机组一次能实现蚕豆原料的脱壳、除皮、分选，是一种比较先进的蚕豆后期生产机械。伟民牌6BH一720型蚕豆脱壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式脱壳、风力初选、比重分离清

7、选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。6BK一22型蚕豆脱壳机是一种一次喂料就可完成蚕豆脱壳工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的蚕豆仁可直接装袋入库。6BH一1800型蚕豆脱壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次脱壳。而随着我国蚕豆产业的进一步调整，蚕豆产量逐年增加，蚕豆的机械化脱壳程度将大幅提高，蚕豆脱壳机械将拥有广阔的发展前景。蚕豆剥壳的原理很多，因此产生了很多种不同的蚕豆剥壳机械。蚕豆剥壳部件是蚕豆剥壳机的关键工作部件，剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚蚕豆仁破碎率、蚕豆果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中，

8、蚕豆仁破碎率是社会最为关心的主要指标。1.5 研究方法与技术路线根据电动机的转速与与机器正常工作时速度相适应，直到传动机构的输入转速，算出其传动比，还要注意转向问题。根据V带传动选取轴承并计算轴承的各项系数。最后，定刮板和机架，箱体和箱盖的尺寸。在设计栅板的时候还应注意栅板之间的距离。在设计过程中还应注意下研究的技术路线。1.5.1 提高蚕豆脱壳机械化发展提高蚕豆脱壳机械化发展仍是当前的主要研究方向，许多蚕豆脱壳机械只是针对某一蚕豆品种和所在地区的生长环境来设计，其通用性、兼容性和适应性较差。提高蚕豆脱壳机械的通用性和兼容性，使研制的蚕豆脱壳机械通过更换主要部件能够同时对其他带壳物料进行脱壳加

9、工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果脱壳作业需要的脱壳机具，并提高制造工艺水平，降低制造成本，以适应不同加工企业的需要。蚕豆脱壳机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到蚕豆脱壳机械能否更好的推广应用与健康发展。1.5.2 提高机械脱壳率,降低破损率。对蚕豆脱壳机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，改革传统结构，研究新的脱壳机理，优化结构设计；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高脱壳率，降低籽仁破损率。目前国内外的蚕豆脱壳机械均存在脱壳率和破损率之间的矛盾，处理好这一关键技术将关系到蚕豆脱壳机械的发展前景。1.5.3 综合的提高科技应用水平向自动控制和自动化方向发展大多数机具目前仍依赖人

10、工喂料或定位，影响了作业速度和作业质量。因此应通过机电一体化手段，开发设计自动喂料、自动定位脱壳装置，保证均匀喂料与有效定位，实现机组自动化操作，进一步提高作业精确性和作业速度，提高产品质量与生产率，满足部分大、中型加工企业的需要，以开拓国内和国外市场。新技术原理、新结构材料、新工艺将不断应用于蚕豆机械的研制开发中，随着液压技术、电子技术、控制技术以及化工、冶金工业的发展，许多复杂的机械机构、动力传递、笨重的材料和落后的工艺将逐渐被取代。减轻重量，减少阻力，简化操作，减少辅助工作时间，延长使用寿命，降低劳动使用费用等将作为主要设计目标应用于脱壳机械的设计制造。随着国内外高新技术的进一步发展，如

11、何将这些高新技术更好的应用到实际生产中，也是目前蚕豆脱壳机械需要尽快解决的问题。2 技术任务书（JR）2.1 产品设计的依据八十年代以前的蚕豆剥壳机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的蚕豆仁，只能用来榨油，不能作种用，也达不到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理，研制新式剥壳部件，便成为蚕豆剥壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式蚕豆剥壳机。自1983年以来，在已有的蚕豆剥壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。以下介绍一下我国上个世纪几种主要的蚕豆剥壳部件

12、1.封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式蚕豆剥壳部件六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了TH-340型蚕豆剥壳机，其剥壳部件是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒，下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板，如图2.1所示。图 2.1在该机构中蚕豆进口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作时，蚕豆果在滚筒的推动下由进口向出口端运动，在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接脱壳，蚕豆受列剥壳机的直接搓擦作用，系强制脱壳，故破碎率高。剥壳时， 直径同凹板栅缝一样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来，所以一次剥净率低，最高80。为了将混在一起的蚕豆仁和未脱果分离开来，采用栅条式

13、凹板的剥壳机一般要配置分离机构。后来研制并生产的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剥壳机，结构与其大同小异，剥壳质量均不理想。2 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥壳部件该机的剥壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥壳原理系挤压式，如图2.2所示图2.2作业时，蚕豆果在胶辊的推动下，通过剥壳间隙(520毫米)，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了剥壳部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5以上。另外，因直径小于剥壳间隙的小果未经剥壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有30%左右。所以不得不增设循环机构，以使蚕豆经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。3 开式纹杆滚筒，编织凹板式蚕豆剥

14、壳部件剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图2.3所示图2.3作业时，蚕豆果在滚筒的推动下，受挤压揉搓脱壳，该结构与封闭滚筒式不同，蚕豆果受到开式滚筒的搅拌作用，剥壳力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在3%-5% 。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末脱壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥壳，故剥净率较高。4 立式剥壳机构剥壳部件采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子，下面装着用编织丝网制成的编织平底筛，该剥壳部件如图2.4所示。图2.4在剥壳室内，蚕豆果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥壳的目

15、的，此方法系柔性揉搓剥壳。实践证明，该机破碎率较低，可控制在3以下。其缺点是由于采用立式传动， 故传动机构较为复杂。5.开式扁条滚筒，编织凹板式蚕豆剥壳部件采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝网制成的凹板结构，如图2.55所示。作业时，蚕豆果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形图2.5成一个活动层，蚕豆果在该活动层内互相揉搓而脱壳。由于在该机构中，避开了剥壳部件的直接挤压， 冲击的作用，而是蚕豆搓蚕豆，系柔性剥壳，故破碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率(破碎率+损伤率)为091。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想2.2 产品的用途及使用范围 产品设计主要是用于有硬皮壳的作物脱

16、壳，从而实现蚕豆脱壳的机械化，为农民的提前收获蚕豆做了充分准备。还有小商小贩，对农民征收蚕豆进行加工提供了有力的条件。 2.3主要技术参数表2.1 主要技术参数技术参数参数值结构尺寸123011801600重量 kg15物料含水量 %5轴的功率 kw1.352.4 主要工作原理蚕豆脱壳机以前也称为刀笼剥壳机，是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将蚕豆果外壳破碎的一种机械设备，其特点是结构简单、操作方便。其结构如图2.6所示。它主要由进料机构、剥壳机构和支承机构等部分组成。图2.6蚕豆果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥壳箱内，与高速旋转的刮板相互碰撞，在刮板的锤击下，

17、蚕豆壳发生破裂，从而进行第一次剥壳。部分蚕豆果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而蚕豆壳却未撞裂，这部分蚕豆落入到由圆钢棒排列成的栅格上，由于栅格顶部与刮板的旋转外径间的间距不足以容纳一个蚕豆果，因此蚕豆果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些蚕豆果的果壳也被压碎。剥壳后的仁与壳通过栅格间的间隙落下，在下落的同时，受到风机吹来的经调节好的气流作用，果壳因重量轻而被气流送入集壳通道，而蚕豆仁因重量大，继续往下落，从而达到了壳仁分离的目的。2.5 总体结构概述根据蚕豆脱壳机的剥壳原理可知道，蚕豆是从上至下依次经过集料斗、剥壳箱、栅格、下箱出口、分选口，蚕豆仁收集斗这些部件的

18、，因此设计剥壳机的整体结构的依据就出来了。设计过程是从上往下，从蚕豆的装集开始，最上面是集料斗，集料斗下方是剥壳箱，集料斗可与剥壳箱设计为一个整体。在剥壳箱内，蚕豆必须经过刮板的撞击和挤压作用才能进行剥壳，因此，将刮板设计置在剥壳箱内。蚕豆经过刮板的撞击和挤压进行剥壳后，要经过位于剥壳箱底部的栅格，于是可以把栅格设计成一个半圆栅笼，将其固定在剥壳箱的下半箱内。蚕豆穿过栅格后经过剥壳箱底部的出口往下落，在下落过程中，设计一个风机的吹入口，其作用是将经过剥壳的蚕豆壳与蚕豆仁进行分离，重量稍重的不被风吹走，而重量较轻的蚕豆壳将被风机吹来的气流带入到蚕豆壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。经过分离的

19、蚕豆仁往下落，落入蚕豆仁收集通道，将此通道与蚕豆壳收集通道的底面设计成一个整体，这样的设计可以让被风吹走的蚕豆仁通过自身的重量往下回滚到花仁收集通道。为保证整机的各部分的安装，需设计一个机架，机架起到其它几个部分的支承、定位、连接作用，并将电机安装在机架里面，剥壳机安装在机架的上方。其结构简图如图2.7所示。图2.73 设计计算说明书（SM）3.1设计前各项参数的确定311 刮板的初定刮板的旋转必须确保能将部分蚕豆壳撞碎，当蚕豆果与钢质物体相对速度达到5时，可使蚕豆壳破碎而不会破坏到蚕豆仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。如图3.1所示，蚕豆下落位置在之间，设计时采用最小碰撞半径为计算半径 图3.1取半径R=250mm，则n=382.2r/min结论：R=250mm，n=382.2r/min 312 刮板所需功率计算根据公式可计算出刮板所需的功率刮板对蚕豆做功- 11 -