畢業(yè)設(shè)計(jì)--核桃剝殼機(jī)論文.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1第一章緒論1.1引言我國(guó)的核桃栽培面積約130萬(wàn)hm2以上,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國(guó)際市場(chǎng)上,核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界4大干果,核桃作為保健食品早已被國(guó)內(nèi)外所認(rèn)識(shí)。我國(guó)核桃總產(chǎn)量約31萬(wàn)噸,全國(guó)人均占有0.24kg。這與國(guó)際上一些國(guó)家相比相差甚遠(yuǎn),如美國(guó)人均占有核桃1.5kg,是我國(guó)的6倍。針對(duì)核桃加工存在的問(wèn)題和市場(chǎng)的需求,確定核桃加工工藝,除脫青皮、分級(jí)、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外,還可進(jìn)一步深加工。在加工中,存在的問(wèn)題是核桃脫殼比較困難,主要由人工完成。人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,故研制高效剝殼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急。核桃也是我國(guó)干果類傳統(tǒng)出口商品之一,加工和出口的季節(jié)性比較強(qiáng)。核桃取仁我國(guó)歷來(lái)靠手工,一人一天平均僅能砸30斤核桃,取仁約12斤,以天津口岸年出口核桃仁5000噸計(jì),僅取仁一項(xiàng)需占用勞力80多萬(wàn)個(gè)勞動(dòng)日,而且,加工和出口的時(shí)間正值三秋和農(nóng)田基本建設(shè)大忙季節(jié),任務(wù)重,時(shí)間緊,形成與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)勞力的局面,所以,實(shí)現(xiàn)核桃取仁機(jī)械化,對(duì)解放勞動(dòng)力,支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。核桃出口國(guó)家較多,進(jìn)口國(guó)家比較集中,國(guó)際市場(chǎng)斗爭(zhēng)十分激烈,實(shí)現(xiàn)核桃加工機(jī)械化,有利于我們搶時(shí)間,爭(zhēng)速度,支援外貿(mào)。從經(jīng)濟(jì)上說(shuō),國(guó)際市場(chǎng)核桃仁各質(zhì)量等級(jí)的差價(jià)甚大。機(jī)械取仁有希望提高取仁質(zhì)量,增加外匯,同時(shí),大規(guī)模集中加工,便于綜合利用。核桃仁中約占5%的碎末可以集中榨油,大量的核桃殼是做活性炭的好原料。手工分散加工,這些碎末和殼都浪費(fèi)了。研制核桃取仁機(jī)的具體任務(wù)是尋找適當(dāng)?shù)?、特別是保證取仁質(zhì)量的破殼工藝方法,研究實(shí)現(xiàn)這一工藝方法所要求的機(jī)器。1.2研究目的及意義為了了使堅(jiān)果食品增值，近年來(lái)各國(guó)都在加工制造成品方面想辦法。目前整體核桃仁在國(guó)際市場(chǎng)上的價(jià)格是帶殼核桃的幾十倍，且核桃?guī)け４嫒菀酌範(fàn)€。因此，尋求效率高.質(zhì)量好的脫殼方法，是發(fā)展的必然。我國(guó)核桃資源豐富，1993年全國(guó)產(chǎn)量達(dá)到21.3萬(wàn)噸，如何有效去殼，對(duì)滿足人們生活需要和換取外匯都有著重要的意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙2堅(jiān)果類破殼問(wèn)題的研究，如蘇聯(lián)專利破裂松果的仿佛，日本專利破除栗殼的方法，我國(guó)對(duì)棉核桃殼剝?nèi)∪蕶C(jī)理的研究，在理論和實(shí)踐方面都做了有益的探討，但均未解決好核桃去殼取仁的問(wèn)題。在我國(guó)，如陜西、山西的核桃剝殼機(jī)，性能不甚好，我國(guó)出口的核桃仁全都是手工砸取，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，且菌感染指數(shù)高于國(guó)際食品衛(wèi)生法規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，影響了桃仁的品質(zhì)，降低了換匯率。在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)銷售，對(duì)人民不利。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙3第二章核桃的基本性能2.1核桃的分類2.1.1類群形態(tài)特征和生態(tài)類型具有統(tǒng)一性的品種群稱為類群。我國(guó)核桃品種分為核桃類群和鐵核桃累群。通常稱前者為北方核桃，后者為南方核桃。2.1.1.1核桃類群各品種群的核桃外表近似球形。殼表面沿縱徑方向分布著長(zhǎng)條溝紋，結(jié)合線下半部平，上半部微隆起，約12mm2.1.1.2鐵核桃類群個(gè)品種群的核桃外表近似球形，殼表面分布較深的坑點(diǎn)，結(jié)合線寬而隆起約23mm2.1.2品種群核桃殼厚薄，含仁率高低相近似的一些品種稱為品種群。我國(guó)核桃品種基本上可劃為四個(gè)種群，劃分標(biāo)準(zhǔn)件表2-1及圖2-42.1.2.1品種品種的命各主要是依據(jù)堅(jiān)果大小形狀、核桃殼表面特性、產(chǎn)品地等。表2-1核桃品種群的劃分標(biāo)準(zhǔn)品種群核桃殼厚度含仁率橫隔壁內(nèi)褶壁取出仁紙皮核桃65退化退化全仁薄殼核桃11.55060呈膜質(zhì)退化半仁中殼核桃1.62.04149呈膜質(zhì)不發(fā)達(dá)1/4仁厚殼核桃2.141呈膜質(zhì)發(fā)達(dá)碎仁注：1、橫隔膜是指分隔開(kāi)兩半仁的十字架式的薄膜。2、內(nèi)褶壁式指凹凸不平的內(nèi)壁。從表中可見(jiàn)，紙皮核桃、薄殼核桃和中殼核桃品種群易于用機(jī)械剝殼取仁剝畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙4殼比較完整。而厚殼核桃品種群難以剝殼取仁，起原因是橫膈膜成故知，內(nèi)褶壁發(fā)達(dá)，把仁夾嵌在殼里。人工取仁只能用錐子挑出桃仁，機(jī)械只能取碎仁。因此，根據(jù)核桃圖2-4核桃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剝殼難易程度，可將各品種核桃分為兩類：（1）綿核桃指核桃殼厚小于2mm，橫膈膜退化或成膜質(zhì)、革質(zhì)，內(nèi)褶壁退化或不發(fā)達(dá)，可取得1/4或半仁。它包括紙皮、薄殼和中殼核桃品種群。（2）夾核桃指核桃殼厚超過(guò)2mm，橫膈膜呈骨質(zhì)，內(nèi)褶壁發(fā)達(dá)的厚殼核桃品種群。目前，綿核桃的總量占全部核桃的80%90%,隨著無(wú)性繁殖的推廣和品種的進(jìn)一步改良，夾核桃的機(jī)械剝殼取仁。由于綿核桃品種很多，對(duì)于本課題不能全部都進(jìn)行試驗(yàn)研究，只能選取若干種有代表性的綿核桃品種。本課題先用鄖陽(yáng)地區(qū)的核桃作為研究對(duì)象。2.2綿核桃的測(cè)定和分析2.2.1三維尺寸用游標(biāo)卡尺測(cè)量出100個(gè)綿核桃的三維尺寸，統(tǒng)計(jì)處理后得出均值、方差等見(jiàn)表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙52-2，直方圖如圖2-6，對(duì)三維尺寸進(jìn)行方差分析見(jiàn)表2-3圖2-5綿核桃的三維尺寸圖2-6三維尺寸直方圖表2-2綿核桃的三維尺寸統(tǒng)計(jì)表位置均差均方差變異系數(shù)近似球體直徑球度縱徑32.332.648.1%31.860.979橫徑31.822.648.3%棱徑31.242.357.5%綿核桃三維尺寸方差分析表2-3畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙6方差來(lái)源平方和自由度均方F值臨界值位置之間841924210640691誤差1952297657總和2036299681對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論：（1）絕大多數(shù)綿核桃的三維尺寸都在2737之間，其數(shù)量占總綿核桃量的95%左右。（2）綿核桃的三維尺寸存在縱徑、橫徑、棱徑，但在=0.001水平下三維尺寸有高度顯著變化，可近似簡(jiǎn)化為球。（3）綿核桃外形近似為球，近似程度用球度來(lái)表示，球度的定義為球度=DEDC式中，DE-是與物體體積相同的球體直徑DC-最小外接球體直徑。假定綿核桃的體積等于截距為A、B、C的三維尺寸橢球的體積，外接球的直徑是橢球的最大截距A，則球度表達(dá)式為：球度=1/2ABCA=幾何平均直徑/最大直徑=近似球體直徑/最大直徑2.2.2綿核桃的厚度對(duì)于整個(gè)綿核桃，除了結(jié)合線上的殼厚度較大以外，其它各個(gè)位置的殼厚基本上是一樣的。為了說(shuō)明問(wèn)題，對(duì)于每個(gè)綿核桃，我們測(cè)量了四個(gè)位置的殼厚，即頂端1、底部2、結(jié)合線附近3及最凸處4，隨機(jī)測(cè)量了20個(gè)綿核桃，故樣本N=20，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，結(jié)果見(jiàn)表2-4。對(duì)表面2-4進(jìn)行方差分析，當(dāng)顯著性水平=0.10時(shí)，不同位置間的殼厚差異不是顯著的，因此，可以認(rèn)為綿核桃的厚度是均勻的。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙7圖2-8棉核桃殼厚內(nèi)容均值均方差變異系數(shù)最小間隙0670385575%最大間隙1860546296%2.2.3殼、仁的含水率殼碾壓成碎粒，仁切成薄片，各稱取5克，在105度下烘干至衡重W，則含水率為5100%5W，根據(jù)這種測(cè)定方法，對(duì)殼，仁各測(cè)定了5次，統(tǒng)計(jì)平均值見(jiàn)表2-7表2-7殼，仁含水率內(nèi)容均值（%）均方差（%）變異系數(shù)（%）殼10409894仁43042402.2.4壓碎綿核桃仁所需的擠壓變形量隨機(jī)地取出20個(gè)綿核桃，砸取出兩個(gè)完整的半仁，再隨機(jī)地取出30個(gè)半仁，半仁豎直地放置在單軸壓力測(cè)定儀的上下平臺(tái)之間，測(cè)定仁上出現(xiàn)裂紋所需的擠壓變形量，擠壓時(shí)由于仁中間部位彎距大，因而仁都在中間位置出現(xiàn)裂紋。手搖轉(zhuǎn)速為1轉(zhuǎn)/秒。對(duì)擠壓變形量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，結(jié)果見(jiàn)表面2-8。因此，當(dāng)仁上承受的擠壓變形量大于0.71時(shí)，仁將破碎。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙8表2-8仁破裂時(shí)的擠壓變形量均值均方差變異系數(shù)0840118141%2.3綿核桃機(jī)械特性的測(cè)定和分析2.3.1靜剛度為了測(cè)定綿核桃的靜剛度，只需測(cè)出綿核桃在一定壓力下的變形即可，為此，我們用單軸壓力測(cè)定儀。上平臺(tái)與鋼環(huán)連接成一體，當(dāng)搖動(dòng)手柄使下平臺(tái)上升擠壓綿核桃時(shí)，鋼環(huán)受到壓縮，壓縮量由千分表讀出，換算成相應(yīng)的壓力P，綿核桃殼的壓縮變形量決定于搖動(dòng)圈數(shù)N，而與N的關(guān)系為0.2N-C，在擠壓破裂之前，壓力和壓縮變形基本上保持線性關(guān)系，即PK，K稱為壓縮剛度，相同的K，意味著力學(xué)性質(zhì)基本相同。為了說(shuō)明問(wèn)題，擠壓方向選取四個(gè)水平，即橫徑、縱徑、棱徑和任意方向，靜剛度K的方差、均值和變異系數(shù)見(jiàn)表，當(dāng)顯著性水平=0.10時(shí)，不同位置間的靜剛度差異不是顯著的，因此，可以認(rèn)為綿核桃殼的靜剛度是均勻的，靜剛度為23.47畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙9第三章綿核桃剝殼的力學(xué)分析前面對(duì)綿核桃的物理機(jī)械特性進(jìn)行了測(cè)定和分析，認(rèn)為綿核桃可簡(jiǎn)化為各向同性的均勻的薄球殼，為了找到綿核桃