冲压式核桃破壳机的设计及试验研究

发布时间：2018-05-31 11:56

  本文选题：核桃 + 破壳机械　； 参考：《塔里木大学》2017年硕士论文

【摘要】：新疆是中国核桃的主产区之一,但核桃破壳加工利用率却很低,破壳取仁作业仍一直以手工为主,虽然有一些简单的设备,但受加工规模、高露仁率低、效率低等限制,并没有在市场上推广,极大限制了核桃产业化发展。针对新疆核桃加工利用现状及当前核桃破壳机械存在的问题,本文以温185核桃为研究对象,对核桃破壳理论及设备进行了研究。在国内外核桃破壳研究综述基础上,首先对核桃破壳进行了理论及仿真分析,然后结合手工破壳和机械破壳的优点,基于仿生学原理设计和制作了一种冲压式核桃破壳机,最后对样机进行了性能试验,并给出了相关参数指标。研究结果可为核桃等坚果的破壳研究提供参考。主要研究结论如下:(1)对温185核桃几何特征参数进行了测定与分析,得出其球度系数平均为0.91,壳厚平均为1.53 mm,在进行力学分析时可将其简化为各向同性且均匀的薄球壳进行处理;基于薄壳理论对核桃破壳进行了理论分析,得出最佳破壳集中力对数为2对,并初步设计了V型结构破壳冲压头;通过核桃在平板和V型压头下的压缩破壳有限元分析,得出V型压头比平板压头更有利于破壳,与破壳理论分析结果一致;结合断裂力学理论和破壳效果,最终确定破壳冲压头为带齿纹V型结构。(2)设计和制作了一种集分级、破壳工序于一体的冲压式核桃破壳机,其主要由机架、电机、进料斗、分级装置、输送装置、破壳装置和集料罩等部件构成。对破壳机的主要部件结构及参数进行了设计,确定了分级装置分选核桃的尺寸范围为32~48 mm,分级筛笼四段分级区间依次为270mm、216 mm、162 mm和108 mm,分级筛笼的理论转速为28 r/min,以及仿生压杆的长度为510 mm、压杆转角为30°、破壳冲压头V型刀片的V型角为120°及厚度为4 mm等基本参数;并确定了槽轮机构的基本参数,以及分级装置的带传动比为2.43,破壳装置的三级传动比依次为17、2和1。(3)对样机进行性能试验与分析,得出样机的最佳分级参数为调量口大小70 mm,分级筛笼转速26 r/min,分级筛笼倾角1.5°,在此参数下核桃的分级效果可达91.67%;破壳效果试验表明,核桃破壳率平均为92.8%,核桃仁的高露仁率平均为88.72%,具有较高的破壳率和高露仁率;破壳加工效率表明,单台样机的加工效率平均为64.07 kg/h,是单人敲击破壳加工效率的15倍以上,能够有效减轻劳动强度,节省劳动成本,具有较好的应用前景。
[Abstract]:Xinjiang is one of the main producing areas of walnut in China, but the utilization rate of walnut husk breaking is very low, and the kernel breaking operation is still mainly by hand. Although there are some simple equipments, they are restricted by the processing scale, the low yield of Cologne and the low efficiency. And did not promote in the market, greatly restricted the walnut industrialization development. In view of the current situation of walnut processing and utilization and the existing problems of walnut husk breaking machinery in Xinjiang, this paper studied the theory and equipment of walnut shell breaking with Wen185 walnut as the research object. Based on the summarization of the research on walnut shell breaking at home and abroad, the theory and simulation analysis of walnut shell breaking are carried out, and then a punching walnut crusher is designed and manufactured based on the biomimetic principle combined with the advantages of manual and mechanical shell breaking. Finally, the performance of the prototype is tested, and the related parameters are given. The results can be used as a reference for the study of walnut husk breaking. The main conclusions are as follows: (1) the geometric characteristic parameters of Wen185 walnut are measured and analyzed. The average sphericity coefficient is 0.91mm and the shell thickness is 1.53mm, which can be reduced to isotropic and homogeneous thin spherical shell in mechanical analysis. Based on the theory of thin shell, a theoretical analysis of the broken shell of walnut was carried out, and the logarithm of the best breaking concentrated force of walnut was obtained, and the V-shaped structure crashing head was designed preliminarily, and the finite element analysis of the crushed shell of walnut under the flat plate and V-shaped head was carried out. It is concluded that V type press head is more favorable than flat plate pressure head in breaking the shell, which is consistent with the analysis result of breaking shell theory, combining with the theory of fracture mechanics and the effect of breaking shell, it is finally determined that the punching head of broken shell is V-shaped structure with tooth stripe, and a kind of set classification is designed and made. The punching walnut crusher is composed of frame, motor, feed hopper, grading device, conveying device, shell breaking device and aggregate cover. The structure and parameters of the main parts of the crusher are designed. It was determined that the size range of walnut was 324mm, the grading cage was 270mm / 216mm / 162mm and 108mm respectively, the theoretical rotational speed of the cage was 28 r / min, the length of the biomimetic pressure bar was 510mm, the angle of pressure bar was 30 掳, and the shell breaking was achieved. The V shape angle is 120 掳and the thickness is 4 mm. The basic parameters of the grooving wheel mechanism and the belt transmission ratio of the classifier are determined to be 2.43, and the three-stage transmission ratios of the shell breaking device are 17 / 2 and 1. 3 respectively) and the performance of the prototype is tested and analyzed. The optimum grading parameters of the prototype are as follows: the size of the adjusting port is 70 mm, the speed of the classifying cage is 26 r / min, the angle of inclination of the classifying cage is 1.5 掳, and the classification effect of walnut can reach 91.67 under this parameter. The average broken shell rate of walnut and walnut kernel were 92.8 and 88.72, respectively, which showed that the processing efficiency of single prototype was 64.07 kg / h, which was 15 times higher than that of single percussion shell breaking. It can effectively reduce labor intensity, save labor cost, and has a good application prospect.
【学位授予单位】：塔里木大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S226.4

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本文编号：1959576