摘 要
刮板式核桃脱皮机以前也称为刀笼剥皮机，是借助转动轴上的刮板与笼栅的挤压和打击作用，将核桃果外皮破碎的一种机械设备，其特点是结构简单、操作方便。
它主要由进料机构、剥壳机构和支承机构等部分组成，核桃果进入存料斗后，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，核桃壳发生破裂，从而进行第一次剥皮。部分核桃果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而核桃皮却未撞裂，这部分核桃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核桃果，因此核桃果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些核桃果的果壳也被压碎。剥皮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皮通道，而核桃仁因重量大，继续往下落，从而达到了壳仁分离的目的。 关键词：核桃脱皮机；刮板式
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Abstract
scraper walnut sheller previously known as cutter cage sheller, is by means of rotation of
scraper on the shaft and the bars of the cage extrusion and blow, a mechanical equipment walnut shell breaking, it has the advantages of simple structure, convenient operation. It is mainly composed of a feeding mechanism, shucking mechanism and supporting mechanism and other parts, walnut fruit into the storage hopper, the lower feeding narrow mouth to form a thin layer of living down into the descaling box, the mutual collision and scraper of high-speed rotation, the scraper hammer, walnut shell rupture, the first shelling. Part of walnut fruit in the falling process without collision with scraper, some collision and walnut shell did not crack, this part of the walnut fall into the grid by the round rod arranged on outer diameter grid spacing, due to rotation between the top and the scraper is not big enough to accommodate a walnut fruit, so walnut fruit will be in at the same time fall into the grid by the scraper again hammer and extrusion, so that the shell of these walnut fruit was also crushed. After the shell core and the shell through a gap between grids fall in fall, at the same time, the effect of gas flow by the fan blowing adjusted well, shell because of light weight and by the air flow into the channel and walnut kernel in shell, large weight, continue to fall, so as to achieve the purpose of shell kernel separation. Keywords: Walnut sheller; scraper
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目 录
摘 要 ...................................................................... I Abstract ................................................................... II 目 录 ..................................................................... III 1 引 言 ..................................................................... 1 1.1 课题提出的背景 .......................................................... 1 1.2 核桃脱皮机械的发展 ...................................................... 2 1.3 核桃脱皮机械的研究应用现状 .............................................. 6
1.3.1 目前核桃脱皮机采用的脱壳原理 ....................................... 6 1.3.2 新型脱皮技术 ....................................................... 8 1.3.3 核桃脱皮机械的工艺研究 ............................................. 8 1.3.4 核桃脱皮机械存在的问题 ............................................. 9 1.4 核桃脱皮机械研究重点 .................................................... 9
1.4.1 提高核桃脱皮机械的通用性和适应性 ................................... 9 1.4.2 提高机械脱皮率降低破损率 .......................................... 10 1.4.3 向自动控制和自动化方向发展 ........................................ 10 1.5 核桃脱皮机械应用前景展望 ............................................... 10 2 刮板式核桃脱皮机的结构及工作原理 ......................................... 12 2.1刮板式核桃脱皮机的结构 .................................................. 12 2.2工作原理 ................................................................ 13 3 刮板式核桃脱皮机主要部件的结构设计 ....................................... 15 3.1 设计前各项参数的确定 ................................................... 15
3.1.1 刮板的半径及转速初定 .............................................. 15 3.1.2 刮板所需功率计算 .................................................. 15 3.1.3 传动方案拟定 ...................................................... 16
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3.1.4 电动机的选择 ...................................................... 17 3.1.5 传动装置的运动和参数计算 .......................................... 17 3.2 V带传动 ................................................................ 17 3.3 轴 ..................................................................... 20 3.4 刮板结构 ............................................................... 22 3.5半栅笼 .................................................................. 23 3.6 箱体 ................................................................... 24 3.7 皮仁分离装置 ........................................................... 24 3.8机架 .................................................................... 25 3.9附件 .................................................................... 25 4 如何正确使用核桃脱皮机 ................................................... 26 总 结 ..................................................................... 27 致 谢 ..................................................................... 28 参考文献 ................................................................... 29 附 录 ...................................................................... 30
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1 引 言
1.1 课题提出的背景
核桃中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用核桃或脱脂后的核桃饼粕的蛋白粉，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。以核桃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。核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工业的重要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可用作工业原料。核桃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。核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。
核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时，都需要对核桃进行预处理加工。核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。
核桃在加工或作为出口商品时，需要进行剥皮加工。核桃在制取油脂时，剥壳的目的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的剥皮为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥皮。核桃剥皮机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使核桃产区的农民不必再采用最原始的剥皮方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了核桃剥皮的效率。
核桃脱皮机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械。由于核桃本身的生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业，而只能在核桃荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱皮。随着核桃种植业的不断发展，核桃手工脱皮已无法满足高效生产的要求，实行脱皮机械化迫在眉睫。
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1.2 核桃脱皮机械的发展
我国核桃脱皮机的研制自1965年原八机部下达核桃脱皮机的研制课题以来，已有几十种核桃脱皮机问世。只进行单一脱皮功能的核桃脱皮机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的核桃脱壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成脱皮、分离、清选和分级功能的较大型核桃脱壳机在一些大批量核桃加工的企业中应用较为普遍。国内现有的核桃脱皮机种类很多，如6BH一60型核桃剥皮机、6BH一20B型核桃剥皮机、6BH一20型核桃脱皮机等(技术参数见附表)，其作业效率为人工作业效率的2O～60倍以上。锦州俏牌集团生产的TFHS1500型核桃除杂脱皮分选机组一次能实现核桃原料的脱皮、除皮、分选，是一种比较先进的核桃后期生产机械。伟民牌6BH一720型核桃脱皮机带有复脱、分级装置，采用搓板式脱皮、风力初选、比重分离清选等装置，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型核桃脱皮机是一种一次喂料就可完成核桃脱壳工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库。6BH一1800型核桃脱皮机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次脱皮。而随着我国核桃产业的进一步调整，核桃产量逐年增加，核桃的机械化脱壳程度将大幅提高，核桃脱壳机械将拥有广阔的发展前景。
核桃剥皮的原理很多，因此产生了很多种不同的核桃剥皮机械。核桃剥皮部件是核桃剥皮机的关键工作部件，剥皮部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃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，核桃仁破碎率是社会最为关心的主要指标。
八十年代以前的核桃剥皮机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的核桃仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理，研制新式剥壳部件，便成为核桃剥皮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，栅条凹板式核桃剥皮机。自1983年以来，在已有的核桃剥皮部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥皮部件，其主要经济技术指标，特别是破皮率指标大有改善。
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以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥皮部件 1．封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥皮部件
图 1-1封闭式纹杆滚筒
六十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了TH-340型核桃剥皮机，其剥皮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1-1封闭式纹杆滚筒所示。
在该机构中核桃进口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作时，核桃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，核桃受列剥壳机的直接搓擦作用，系强制脱壳，故破碎率高。剥皮时， 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％。为了将混在一起的核桃仁和未脱果分离开来，采用栅条式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，剥皮质量均不理想。
2． 封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥皮部件
该机的剥皮部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥皮原理系挤压式，如图1-2剥皮部件所示
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图1-2剥皮部件
作业时，核桃果在胶辊的推动下，通过剥皮间隙(5—20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，以使核桃经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。
3． 开式纹杆滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件
剥皮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1-3凹板式核桃剥皮部件所示
图 1-3凹板式核桃剥皮部件
作业时，核桃果在滚筒的推动下，受挤压揉搓脱壳，该结构与封闭滚筒式不
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同，核桃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，仍被剥皮，故剥净率较高。
4． 立式剥皮机构
剥皮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，该剥皮部件如图1-4所示。
图 1-4立式剥皮部件
在剥皮室内，核桃果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥壳的目的，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，编织凹板式核桃剥皮部件
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1-5开式扁条滚筒所示。作业时，核桃果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形
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图 1-5开式扁条滚筒
成一个活动层，核桃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，而是核桃搓核桃，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0．91。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。
1.3 核桃脱皮机械的研究应用现状
目前国内核桃脱皮机从其脱壳原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆——钢栅条凹板 以挤压、揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类，但脱壳质量均不高，破损率都大于8 %，剥出的核桃米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求。探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径。
1.3.1 目前核桃脱皮机采用的脱壳原理
目前应用比较广泛的核桃机械脱壳原理有以下几种。
撞击法脱皮 撞击法脱皮是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外皮破碎而实现脱皮的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心脱皮机。甩料盘使核桃荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大，荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚果所受到
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的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的脱皮。撞击脱皮法适合于仁壳间结合力小，仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果。影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。
碾搓法脱皮 核桃荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果的外壳被撕裂而实现脱壳。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥皮机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂，并与壳仁脱离，达到脱壳的目的。该种方法影响因素有，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。
剪切法脱皮 核桃荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用，外壳被切裂并打开，实现外皮与果仁的分离。其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为主要工作部件的刀板剥皮机。在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据核桃荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外皮破裂和脱落。主要适用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥壳，剥壳效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素有，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。
挤压法脱皮 挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，调整到适当间隙，使核桃荚果通过间隙时受到辊的挤压而破皮。荚果能否顺利地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果首先必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱皮率高低的重要因素。
搓撕法脱皮 搓撕法脱皮是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而
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进行脱皮的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性．其摩擦系数较大。核桃荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问．此时荚果在被拉人辊间的同时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，荚果受压产生弹性—— 塑性变形，此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱皮过程。影响脱皮性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。 1.3.2 新型脱皮技术
压力膨胀法 原理是先使一定压力的气体进入核桃皮内，维持一段时间，以使核桃荚果内外达到气压平衡，然后瞬间卸压，内外压力平衡打破，壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳体，从而达到脱壳的目的。主要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。
真空法 将核桃荚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有相当水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，其韧性与强度降低，脆性大大增加；真空作用又使壳外压力降低，壳内部相对处于较高压力状态。壳内的压力达到一定数值时，就会使外壳爆裂。
激光法 用激光逐个切割坚果外壳。试验显示，用这种方法几乎能够达到100 9／6的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。 1.3.3 核桃脱皮机械的工艺研究
在脱皮技术方面，除了在原理和设备上进行研究外，人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的脱皮率及脱壳质量。
分级处理 物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行脱皮，才能提高脱皮率，减少破损率。
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水分含量 核桃荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使核桃荚果尽量保持最适当的含水率，以保证外皮和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异，即外皮含水率低到使其具有最大的脆性，脱壳时能被充分破裂，同时又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大，可减少果仁破损率。 1.3.4 核桃脱皮机械存在的问题
目前我国在核桃脱皮技术研究方面一直没有大的突破，资金投入也不足，脱皮部件的研制仍在2O世纪90年代初的技术水平上徘徊，所以在脱皮性能上并没有很大的提高。由于机械脱皮时对核桃仁的损伤率偏高，用于种子和较长期贮存的核桃仁至今仍是手工剥皮。脱皮机械在技术性能和作业环节上存在以下问题：① 脱皮率低，脱皮后的果仁破损率高，损失大。② 机具性能不稳定，适应性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作业成本偏高，多数是单机制造，制造的工艺水平较低，同时能耗较高。⑤ 有些产品仅进行了样机试制或少量试生产，未进行大量生产性考核和示范应用，作业性能及商品性等方面还存在不少问题。
1.4 核桃脱皮机械研究重点
我国加入WTO以来，国内外关于核桃脱皮机械的开发与推广应用日益增多，针对现有核桃脱皮机械存在的优点与不足，在未来的发展过程中，对核桃脱皮机械在生产应用中的经验进行总结，不断完善其功能，使其呈现良好的发展势头。 1.4.1 提高核桃脱皮机械的通用性和适应性
提高核桃脱皮机械的通用性和适应性仍是当前的主要研究方向之一目前，许多核桃脱皮机械只是针对某一核桃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。提高核桃脱皮机械的通用性和兼容性，使研制的核桃脱皮机械通过更换主要部件能够同时对其他带壳物料进行脱皮加工。研制通过变换主要工作部件即能满足不同坚果脱皮作业需要的脱皮机具，并提高制造工艺水
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平，降低制造成本，以适应不同加工企业的需要。核桃脱皮机械能否适应这种发展趋势，将直接影响到核桃脱皮机械能否更好的推广应用与健康发展。 1.4.2 提高机械脱皮率降低破损率
对核桃脱皮机械的关键技术与工作部件进行重点攻关，改革传统结构，研究新的脱皮机理，优化结构设计；同时在整体配置上进一步改进和完善，提高脱皮率，降低籽仁破损率。目前国内外的核桃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核桃脱皮机械的发展前景。 1.4.3 向自动控制和自动化方向发展
向自动控制和自动化方向发展大多数机具目前仍依赖人工喂料或定位，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、自动定位脱皮装置，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核桃机械的研制开发中，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皮机械的设计制造。随着国内外高新技术的进一步发展，如何将这些高新技术更好的应用到实际生产中，也是目前核桃脱壳机械需要尽快解决的问题。
1.5 核桃脱皮机械应用前景展望
核桃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，核桃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，虽然目前核桃脱壳机械化水平较高，但是多应用
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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核桃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，我国核桃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，也对核桃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，而且构筑了适合核桃生产机械化发展的新舞台，为核桃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。在一些地区推进核桃生产机械化的过程中，相继出台了鼓励和扶持农民购买核桃机械、开展核桃机械作业服务的优惠政策和措施，调动了农民购买核桃机械的积极性，形成了新的市场需求。随着核桃种植业的不断发展，国内外对核桃深加工产品的需求不断增大，提高核桃脱皮机械化作业水平成为必然。核桃脱皮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，促进了核桃加工业的科技进步，为核桃脱皮机械的发展提供了空间。
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2 刮板式核桃脱皮机的结构及工作原理
2.1刮板式核桃脱皮机的结构
根据刮板式核桃脱皮机的剥皮原理可知道，核桃是从上至下依次经过集料斗、剥壳箱、栅格、下箱出口、分选口，核桃仁收集斗这些部件的，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，从核桃的装集开始，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，核桃必须经过刮板的撞击和挤压作用才能进行剥壳，因此，将刮板设计置在剥皮箱内。核桃经过刮板的撞击和挤压进行剥皮后，要经过位于剥皮箱底部的栅格，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。核桃穿过栅格后经过剥皮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，其作用是将经过剥皮的核桃壳与核桃仁进行分离，重量稍重的不被风吹走，而重量较轻的核桃皮将被风机吹来的气流带入到核桃壳收集通道，通道的底部设计成一定角度。经过分离的核桃仁往下落，落入核桃仁收集通道，将此通道与核桃皮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核桃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，剥皮机安装在机架的上方。其结构简图如图2-1所示。
图2-1剥皮机安装结构简图
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2.2工作原理
刮板式核桃去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，将核桃果外皮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2-2刮板式核桃脱皮机所示。它主要由进料机构、剥皮机构和支承机构等部分组成。
图2-2刮板式核桃脱皮机
核桃果进入存料斗后，经下部的入料窄口形成薄层流落下来进入剥皮箱内，与高速旋转的刮板相互碰撞，在刮板的锤击下，核桃壳发生破裂，从而进行第一次剥壳。部分核桃果在下落过程中没有与刮板发生碰撞，有些发生碰撞了而核桃壳却未撞裂，这部分核桃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核桃果，因此核桃果将在落入栅格的同时被刮板再次锤击和挤压，从而使这些核桃果的果壳也被压碎。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，果皮
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因重量轻而被气流送入集壳通道，而核桃仁因重量大，继续往下落，从而达到了皮仁分离的目的。
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3 刮板式核桃脱皮机主要部件的结构设计
刮板式核桃脱皮机能否正常运转，看的是其主要部件的设计，如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对核桃果进行剥壳。因此，刮板式核桃去壳机的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便和实惠。
3.1 设计前各项参数的确定
3.1.1 刮板的半径及转速初定
刮板的旋转必须确保能将部分核桃壳撞碎，当核桃果与钢质物体相对速度达到5m/s时，可使核桃壳破碎而不会破坏到核桃仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。
RR如图3-1所示，核桃下落位置在2之间，设
R计时采用最小碰撞半径2为计算半径v2nr取
半径R=250mm，则n=382.2r/min
结论：R=250mm，n=382.2r/min 3.1.2 刮板所需功率计算
Q可计算出刮板所需的功率 t刮板对核桃做功QEkEp
根据公式PEk：刮板改变核桃的动能 图3-1
Ep：刮板改变核桃的势能
1212mv1mv222
EpmghmgR
122Q(v1v2gR)2m EkE1E215
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Q1m22(v1v2gR)t2t
P根据所给产量要求 1500kg/h,即0.417kg/s,此为核桃仁的产量，折合核桃果产量为0.417/纯仁率,根据国家标准，湖南所处地理位置可取核桃的纯仁率为69%,折合核桃果产量为0.604kg/s,此即每秒进入剥壳箱内被破碎的核桃果的重量。核桃接触刮板时初速度设为1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为500mm
t=1s m=0.604kg/s
v1=1m/s v2=15m/s
R=0.5m
Q1m22P(v1v2gR)t2t=(0.302+67.95+2.96)W=71.212w
加上刮板与核桃在栅格中挤压所需要的能量，P也不会超过500w。为计算电动机的所需工率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。设1、2分别为滚动轴承和V带传动的效率，于是有
2122=-0.8668
不会超过700W，由于给定电动机的功率为1.5kW，远电动机所需功率
大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合要求。 3.1.3 传动方案拟定
由于刮板式核桃脱皮机的工作轴旋转速度较高，达到n2=382.2r/min可有两种选择，第一种是采用一级V带传动，第二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，而且成本升高，所以选用一级V带传动。
PdPw16
兰州工业学院毕业设计（论文）
3.1.4 电动机的选择
根据所给的功率及同步转速，可选用的电机型号有两种 Y90L-4型和Y100L-6型
根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于表3-1
表 3-1电动机的数据和传动比
方案号 电机型号 额定功率kw 同步转速r/min 满载转速r/min 940 1400 总传动比 i 1 2 Y100L-6 Y90L-4 1．5 1．5 1000 1500 2．459 3．663 由上表可知：方案1总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案2，即电机型号为Y90L-4。
查表得此种电动机的中心高H=90mm，外伸轴径为24mm，轴的外伸长度为50mm。 3.1.5 传动装置的运动和参数计算
轴的转速
n11400r/min n2n1/i382.2r/min 轴的输入功率
2P2Pd21.50.952=1.35kw
轴的转矩
T29550P2/n233.732N.m
3.2 V带传动
首先列出设计的基本条件
17
兰州工业学院毕业设计（论文）
电机型号：Y90L-4 额定功率：1.5kw 转速：n1=1400r/min 传动比：i=3.663 假设每天运转时间t<10h 1.确定计算功率Pca
查表得工作情况系数 KA=1.1
Pca=KAP=1.1×1.5=1.65(kw) 2．选择V带带型
根据Pca、n1查得最适合的带型为A型 3．确定带轮基准直径
由主动轮基准直径系中选取dd175mm，从动轮基准直径为 dd2idd13.66375mm274.725mm 验算带的速度
vdd1n1601000751400601000m/s5.498m/s v=5.498m/s 根据0.7(dd1dd2)a02(dd1dd2)初步确定中心距a0700mm，计算带的基准长度 L'd2a(dd2dd1)202(dd1dd2)4a=1972.36mm 0由V带的基准长度系中选取基准长度Ld2000mm 计算实际中心距a aaLdL'd1972.3602(7002)mm713.82mm 5．验算主动轮上的包角1 18 兰州工业学院毕业设计（论文） 2807557.5160.68120713.82 1180主动轮包角合适 6．计算V带的根数z Pca z9(P0P0)kkl由n11400r/min,dd175mm,i=3.663查表得 P00.68kw，P00.17kw，K0.95，Kl1.03 代入数值，经计算 Z=1.984 取z=2 7.计算预紧力F0 Pca2.5(1)qv2125.436NvzK 8．计算作用在轴上的压轴力Fp F0500Fp2zF0sin12 代入数值计算得 Fp=482.7N 9.V带轮的结构尺寸计算及选用 带轮材料选用HT200 根据基准直径的大小选用不同的带轮类型，小径带轮采用实心式，大径带轮采用轮辐式，主要结构尺寸如表3-2 19 兰州工业学院毕业设计（论文） 表 3-2结构尺寸 单位：mm 尺寸类型 小带轮 75 11.0 2.75 8.7 15±0.3 2101 大带轮 280 11.0 2.75 8.7 15±0.3 2101 dd 基准宽度bd 基准线上槽深hamin 基准线下槽深hfmin 槽间距e 第一槽对称面至端面距离f 轮缘厚 带轮宽B 外径da 轮槽角 极限偏差 孔径d0 轮毂长 12 35 80.5 12 35 285.5 38 1 26 50 48 38 1 16 35 32 8 20 16 230.5 d1 轮辐厚b1 h1 h2 D1 具体结构设计见零件图 3.3 轴 轴的转速 n2n1/i382.2r/min 20 兰州工业学院毕业设计（论文） 轴的输入功率 2P2Pd21.50.952=1.35kw 轴的转矩 T29550P2/n233.732N.m 1. 初步确定轴的最小直径 先按经验公式算邮轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。查表选取A0105，于是得 dminA03P21.35105315.99mmn2382.2 2.拟定轴上零件的装配方案 通过对各种方案的比较，现选用图3-2所示装配方案 图3-2装配方案图 3. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 （1）为满足V带轮的轴向定位，1-2轴右端制一轴肩，故取2-3段直径 d23=22mm，左端用轴端挡圈定位，取直径D=22mm。V带轮与轴配合的毂孔长试为35mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故1-2段长度取为 l1232mm （2）初步选择滚动轴承 因轴承只承受径向力，故先用深沟球轴承。参照工作要求并根据d2322mm，初步选取深沟球轴承6205,其基本参数如表3-3 21 兰州工业学院毕业设计（论文） 表 3-3参数表 基本尺寸 6204 安装尺寸 极限转速 25 D 52 B 15 rsmin 1 da 31 Da 46 ras 1 脂润滑 12000 油润滑 16000 （3）安装刮板架段轴直径d4560mm。刮板架段安装宽度取l45542mm， （4） 轴承端盖总厚度20mm，取端盖外端与V带轮右端面间的距离l40mm，故取l2360mm （5）取刮板距箱体内壁a20mm，取l3440mm，l5626mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 （6）轴上零件的周向固定 V带轮与轴的周向定位采用平键联接，按其直径查手册得平键截面如下 表 3-4平键截面 d1216mm bh55 长度l取22mm V带轮与轴的配合为H7/n6，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。 （7）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角2×45°，各轴肩处圆角半径见零件图 3.4 刮板结构 刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对核桃果进行剥皮。此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上，其结构如图3-3旋转筒架图所示 22 兰州工业学院毕业设计（论文） 图3-3旋转筒架图 因为采用的是打击和挤压两种方式配合进行剥壳，所以对刮板的强度有一定要求，采用材料是45号钢，而且刮板的表面必须进行处理，表面渗碳1-1.5mm，热处理硬度HRC56-62。刮板选用四块8mm厚钢板，长宽=500mm129mm，刮板外缘距旋转中心距离250mm。固定刮板的筒架结构，其内径为26mm，外径120mm，刮板固定支架长度为140mm，截面尺寸40mm20mm，每块刮板由两根固定支架固定，两者间采用M10螺栓联接。 3.5半栅笼 半栅笼在机器中的作用是让已经被剥皮的核桃与未被剥壳的核桃进行分离，其分离的原理就是“小个通过，大个不过”。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个核桃仁大小的物体通过，被剥壳的核桃由于核桃壳的破裂，被变成破碎的核桃壳和整粒的核桃仁，核桃仁的大小刚好可以穿过栅格，而核桃果因为太大，无法通过栅格，将被阻挡在剥壳箱内，继续进行剥壳直到其外壳破碎为止。其结构如图3-4半栅笼所示。 23 兰州工业学院毕业设计（论文） 图3-4半栅笼 栅条是利用两块墙板对两端进行固定的，墙板材料为HT200，栅条材料为20号钢。栅条采用φ10圆截面长条，长度为538mm，因其特殊的作用，还需对其进行表面处理，要求渗碳1-1.5mm，热处理硬度HRC56-62。栅条的两头装砌在墙板的圆形槽内，组成半圆栅笼，栅条间距为10mm，这样可使剥出的核桃仁能通过栅格，而未剥壳的刚不能通过。 装砌完成后要太上锁紧条，防止栅条松动。半栅笼内径为φ516mm。 3.6 箱体 箱体的作用是提供给刮板一个封闭的剥皮环境，并对相关结构起到支承和定位作用。 为了便于轴系部件的安装和拆卸，将箱体做成剖分式，箱由箱座和箱盖组成，，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。箱体的材料选用HT200，铸造成型。具体结构设计见零件图。 3.7 皮仁分离装置 皮仁分离装置分为两个部分，一个是气流通道，它的一端接风机，另一端安装在箱体的下方，还有就是壳与仁的收集板，它同样也安装在箱体下方。核桃经过箱体内的剥皮过程后，将由此装置对其进行皮仁分离，分离的基本原理是利用核桃皮与核桃仁的重量及受力面积的不同，用气流对其进行分离。重量稍重的不被气流吹走，直接下落到核桃仁收集通道，而重量较轻的核桃皮将被风机吹来的气流带入到核桃皮收集通道。具体 24 兰州工业学院毕业设计（论文） 结构见装配图。 3.8机架 整个机架采用L63*63*6角钢焊接而成，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。剥壳机安装在机架上面，联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图。 3.9附件 刮板式核桃脱皮的附件包括装料斗，轴承盖，风量调节装置。 25 兰州工业学院毕业设计（论文） 4 如何正确使用核桃脱皮机 1．对脱皮机的要求。①脱皮干净、生产效率高，对有清选装置的脱皮机，还要求有较高的清洁度。②损失率低、破碎率小。③结构简单，使用可靠，调整方便，有一定的通用性，能脱多种作物。 2．对核桃穴皮果雪的要求。核桃干湿适宜，太干则破碎率高，过湿则影响工作效率。农村储存的核桃穴皮果雪一般较干燥，为使其干湿适宜可采用下列方法：①冬季脱皮。脱皮前用10公斤左右的温水均匀地喷洒在50公斤的核桃上，用塑料薄膜覆盖10小时左右，然后再晾晒1小时左右即可开始脱皮，其他季节用塑料薄膜覆盖的时间为6小时左右。②可将较干的核桃穴皮果雪浸在大水池内，浸后立即捞出用塑料薄膜覆盖1天左右，再晾晒，待干湿适宜后开始脱壳。③对电压的要求及工作场所的选择：单相电动机要正常工作，电压需达到其额定电压。在农村农户较为分散，加之所用线路又不标准，致使离变压器较远的农户电压不足，因此，工作场所应选择离变压器较近的地方。 操作方法与注意事项 1．使用前，应先检查各紧固件是否拧紧，旋转部位是否灵活，各轴承内是否有润滑油，脱壳机应放置在较平的地面上。然后检查电源，开关必须处于断开位置。 2．电动机启动后，转子的转向应与机具上所指方向一致。先空转几分钟，观察有无异常响声，运转正常时方可均匀地喂入核桃。 3．核桃果喂入时，要均匀、适量，不可含有铁屑、石块等杂物，以防打碎核桃米及造成机械事故。当核桃米覆盖满筛子面时，方可打开出米口开关。 4．核桃应干湿适宜，要根据核桃的大小选用适当的筛网。 5．核桃米内核桃皮增多时，可将电动机向下移动，以便张紧风扇皮带，加大吹风量。 6．操作时，人不要站在皮带传动一侧，以免伤人。 7．存放机器时，应清除机器外表的尘土、污垢和内部残存的杂物。用柴油清洗各部位轴承后涂上黄油。机器要覆盖好，置于干燥库房内，避免日晒雨淋。 8．应保证传动部位和轴承室内有充足的润滑油，并定期予以清理和更换。 26 兰州工业学院毕业设计（论文） 总 结 本文是围绕农用机械产品——核桃脱皮机的设计，实现了核桃剥皮的机械化，应用本机器后，可使广大农民群众大大节省劳动量，提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构，因为核桃剥皮的整个过程都是由这两部分完成的，剥出来的核桃能不能符合要求，完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种核桃剥皮原理及装备，并对核桃剥皮机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。 本次设计是对我的三年的大学生活做出的总结,同时为将来工作进行了一次适应性训练，从中锻炼自己解分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。 从这次设计也可以看出一些问题: 1.心态:应该保持认真的态度,坚持冷静独立的解决问题 2.基本:认真学好基本知识,扎实自己的基本知识,使面对问题时不会遇到很多挫折,从而打击自己的信心,结果使自己很浮躁,越来越不想搞这设计,故应该好好学习基本知识,一步一步的来,不要急功近利! 3.树立自己的良好形象,乐观的面对生活,坚持自己的想法和意识 总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情! 27 兰州工业学院毕业设计（论文） 致 谢 本论文在徐创文老师的悉心指导下完成的。徐老师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在老师的悉心指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向兰州工业学院数控技术专业的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！ 28 兰州工业学院毕业设计（论文） 参考文献 [1] 周瑞宝 核桃加工技术 [M] 北京：化学工业出版社 2003.1 [2] 段淑芬，胡文广，李秀平，等．世界核桃生产现状分析[J]．核桃学报，1999，(增刊) [3] 孟宪珍．核桃脱壳机的设计和试验[J]．国外农机。1980． [4] 尚书旗，刘曙光，王方燕．核桃生产机械的应用现状与进展分析[J]．核桃学报，2003，(增刊) [5] 张效鹏，张嘉玉．核桃脱壳机的不同部件对核桃脱壳性能的影响[J]．莱阳农学院学报，1990，7(1) [6] 王延耀，张岩，尚书旗，等．气爆式核桃脱壳性能的试验研究[J]．农业工程学报，1998，14(1) [7] 王智才．我国农机市场需求及发展前景[J]．农机质量与监督，2002，(5) [8] 石一兵 食品机械与设备[M] 北京：中国商业出版社 1992.6 [9] 肖旭霖 食品机械与设备[M] 北京：科学出版社，2006 [10] 中国标准出版社第一编辑室 中国食品工业标准汇编[M] 北京：中国标准出版社，2004 [11] 唐增宝，何永然，刘安俊 机械设计课程设计[M] 武汉：华中理工大学出版社 1999.3 [12] 濮良贵，纪名刚 机械设计[M] 北京：高等教育出版社，2001 [13] 成大先 机械设计手册.单行本.机械传动[M] 北京：化学工业出版社 2004.1 29 兰州工业学院毕业设计（论文） 附 录 1.组装图1张 2.零件图6张 30 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容