擠壓式板栗脫殼機(jī)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）擠壓式板栗脫殼機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：答辯日期：年月日本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，本論文中沒有抄襲他人研究成果和偽造數(shù)據(jù)等行為。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：日期：本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）使用授權(quán)聲明有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)沈陽(yáng)城市學(xué)院可以將本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)印手段保存、匯編畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：目錄TOC\o"1-3"\h\u18388摘要 -3-引言板栗中富含脂肪和蛋白質(zhì),既是主要的食用植物油來(lái)源，而且又可提供豐富的植物蛋白質(zhì)。利用板栗或脫脂后的板栗餅粕的蛋白粉，可直接.用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以板栗蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性。板栗蛋白粉還可以通過高壓膨化制成蛋白肉。板栗是食用植物油工業(yè)的重要原料，利用板栗油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料。板栗除經(jīng)簡(jiǎn)單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營(yíng)養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品。板栗加工副產(chǎn)品板栗殼和板栗餅粕等可以綜合利用，加王增值，提高經(jīng)濟(jì)效益。板栗含有豐富的淀粉、脂肪、礦物質(zhì)、纖維素、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。過去常常用板栗殼作燃料或當(dāng)作廢物拋棄。近年來(lái),許多科研工作者對(duì)板栗進(jìn)行綜合利用研究，充分提高了板栗的利用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著(1)培植蘑菇由于板栗殼含纖維素和豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),因此可用作栽培食用菌的營(yíng)養(yǎng)基原料。試驗(yàn)證明,用板栗殼培養(yǎng)蘑菇成本低、菇質(zhì)好，菇體大于用稻草等培育出來(lái)的蘑菇，產(chǎn)量還可以增加20%左右。.(2)制作淀粉具體做法是將板栗洗凈晾干粉碎后放入缸內(nèi)攪拌，然后搓洗、擠壓，將所得漿液過濾后用布袋擠去水分，然后將擠出的糊狀物放入清水中淀粉，撈去上層清夜與雜質(zhì)，用吊包吊干后即可作淀粉用。(3)配制飼料將板栗殼晾干粉碎后即可代替稻糠、麥麩，按100kg與玉米30kg、豆餅8kg、魚骨粉2kg微量元素及飼料添加劑兩袋(每袋500kg)配成飼料供畜禽食用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。(4)制作纖維板經(jīng)化學(xué)防腐等工藝處理后可作人造纖維板原料，既經(jīng)濟(jì)又耐用。(5)制造醬油先將板栗殼粉碎后按100kg原料加溫開水60^~70kg浸泡,然后將浸泡過的板栗殼蒸1一1.5h,蒸后攤開使溫度將至30°C再拌取藥。(6)臨床治療據(jù)醫(yī)學(xué)資料證明，板栗具有將血壓、血脂等藥理功能。板栗在制取油脂、制取板栗蛋白、生產(chǎn)板栗儀器以及在板栗貿(mào)易出口時(shí)，都需要對(duì)板栗進(jìn)行預(yù)處理加工。板栗的預(yù)處理主要包括板栗的剝殼和分級(jí)、破碎、軋胚和蒸炒等。板栗在加工或作為出口商品時(shí)，需要進(jìn)行剝殼加工。板栗在制取油脂時(shí)，剝殼的目的是為了提高出油率，提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進(jìn)行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以板栗產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機(jī)器來(lái)代替手工剝殼。板栗剝殼機(jī)的誕生在很大程度_上改變了這種局面，使板栗產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進(jìn)行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動(dòng)，同時(shí)還提高了板栗剝殼的效率。板栗脫殼機(jī)是將板栗苞去掉外殼而得到板栗仁的場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械。由于板栗本身的生理特點(diǎn)決定了板栗脫殼不能與板栗的田間收獲一-起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，而只能在板栗苞的含水率降到一定程度后才能進(jìn)行脫殼。隨著板栗種植業(yè)的不斷發(fā)展，板栗手工脫殼已無(wú)法滿足高效生產(chǎn)的要求，實(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。

1.板栗脫殼概況1.1板栗脫殼加工現(xiàn)狀我國(guó)板栗脫殼機(jī)的研究是從1965年原八機(jī)部下達(dá)的板栗脫殼機(jī)研制課題開始的。然而，80年代前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目標(biāo)是糧食生產(chǎn)，板栗種植面積小而分散、產(chǎn)量有限，即便是國(guó)家統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷的板栗也主要是通過分發(fā)給農(nóng)民、有償剝殼后再將板栗米返給糧庫(kù)。所以，板栗剝殼的作業(yè)量不大、完全由手工進(jìn)行沒有困難，板栗脫殼機(jī)的研究、開發(fā)、推廣和使用沒有顯出重要。80年代初到90年代中期，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制改革、板栗種植面積的增長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高，低效的人工操作難以解決板栗剝殼作業(yè)需要，一些人力脫殼機(jī)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、以家用為主的小型、簡(jiǎn)易動(dòng)力脫殼機(jī)械開始得到開發(fā)應(yīng)用，雖然脫殼的破碎率高達(dá)5%~10%左右、但效率是人工的10~15倍，在板栗種植規(guī)模較大、經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)逐漸開始應(yīng)用。90年代后期開始，我國(guó)板栗的消費(fèi)量、板栗加工利用量均大幅增加,板栗產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展成為一種產(chǎn)業(yè),特別是板栗出口貿(mào)易量快速增長(zhǎng)，促進(jìn)了我國(guó)板栗生產(chǎn)的發(fā)展。隨之而來(lái)的板栗剝殼作業(yè)量巨大，人工剝殼和小型、簡(jiǎn)易的板栗脫殼機(jī)已經(jīng)難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要,-一時(shí)成為板栗生產(chǎn)的限制環(huán)節(jié)(周瑞寶，2003)。在這種發(fā)展環(huán)境下，板栗脫殼機(jī)、分級(jí)精選機(jī)械和深加工機(jī)械的研究、開發(fā)和推廣得到了充分的重視，目前已有幾十種脫殼機(jī)闖世，許多地區(qū)比較廣泛地使用脫殼機(jī)進(jìn)行板栗脫殼作業(yè)。近年來(lái)，板栗脫殼機(jī)由小型到大型、由簡(jiǎn)易到完善、由功能單一到功能齊全迅速發(fā)展，同時(shí)出現(xiàn)了多種型號(hào)大功率(15~20kW)、高效率(效率為3000~5000kg/h)板栗脫殼機(jī),有些脫殼機(jī)可一次完成脫殼、復(fù)式分選、復(fù)脫、甚至分級(jí)等多種作業(yè)，適合于一定規(guī)模的板栗脫殼加工廠、集散地使用。然而，我國(guó)深入研究板栗脫殼機(jī)的工作主要在最近十年進(jìn)行的，并已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展。張效鵬等1990年研究板栗脫殼機(jī)不同部件對(duì)板栗脫殼性能的影響,發(fā)現(xiàn)以封閉紋桿滾筒和圓鋼條柵條凹板構(gòu)成脫殼機(jī)構(gòu)的板栗脫殼機(jī)，主要以強(qiáng)制性擠壓和揉搓脫殼原理進(jìn)行脫殼，脫殼破碎率較高，一般為8%~12%，脫凈率僅為80%左右(張效鵬等，1990)。原重獻(xiàn)等也進(jìn)行過脫殼機(jī)不同部件對(duì)板栗脫殼影響的研究，認(rèn)為采用柔性橡膠滾簡(jiǎn)和直立彈性橡膠板剝殼機(jī)構(gòu)的脫殼機(jī),雖然脫殼破碎率可降低到約5%，但一次脫凈率不足50%，需要增設(shè)循環(huán)、復(fù)脫裝置,而循環(huán)復(fù)脫又會(huì)增加部分板栗脫殼次數(shù)，并使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高;開式扁條滾筒和編織凹版構(gòu)成的脫殼機(jī)構(gòu)脫殼破碎率低、性能最好(原重獻(xiàn)等，1993)。張嘉玉等于1996年進(jìn)行了橡膠滾簡(jiǎn)橡膠直板剝殼裝置研究，該脫殼裝置的脫殼破碎率小于5%(張嘉玉等，1996)，王延耀等曾試驗(yàn)了一種非機(jī)械作用的板栗脫殼方法一壓力膨脹法脫殼，但脫殼率過低(王延耀等，1998)。1.2板栗脫殼機(jī)械的發(fā)展我國(guó)板栗脫殼機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)板栗脫殼機(jī)的研制課題以來(lái)，已有幾十種板栗脫殼機(jī)問世。只進(jìn)行單--脫殼功能的板栗脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，以小型家用為主的板栗脫殼機(jī)在我國(guó)一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級(jí)功能的較大型板栗脫殼機(jī)在一-些大批量板栗加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的板栗脫殼機(jī)種類很多，如6BH--60型板果剝?cè)獧C(jī)、6BH-20B型板栗剝殼機(jī)6RE1-20型板栗脫克機(jī)等(技術(shù)參數(shù)見附表),其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的20~60倍以上。錦州俏牌集團(tuán)生產(chǎn)的TFHSI500型板栗除雜脫殼分選機(jī)組一次能實(shí)現(xiàn)板栗原料的脫殼，除皮、分選，是一種比較先進(jìn)的板栗后期生產(chǎn)機(jī)械。偉民牌68H--720型板栗脫殼機(jī)帶有復(fù)脫、分級(jí)裝置，采用搓板式稅殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊。操作靈活方便、脫凈率高、消耗動(dòng)力小等特點(diǎn)。6BK-22型板栗脫殼機(jī)是--種-次喂料就可完成板栗脫殼工作的機(jī)械，經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動(dòng)、分層分離、復(fù)脫清選分級(jí)后的板栗仁可直接裝袋入庫(kù)。6BH-1800型板栗脫殼機(jī)械采用了三軋輥混合脫光結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行二次脫殼。而隨著我國(guó)板栗產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整，板栗產(chǎn)量逐年增加，板栗的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高，板栗脫殼機(jī)械將擁有廣闊的發(fā)展前最。板栗利殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的板栗剝殼機(jī)械。板栗判殼部件是板栗利殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)具作業(yè)剛板栗仁:破碎率、板栗苞一次利凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中。板栗仁破碎率是社會(huì)最為關(guān)心的主要指標(biāo)。幾十年代以前的板栗剝殼機(jī)械，破碎率一股都大于8，有時(shí)高達(dá)15以上。加工出的板栗仁，只能用來(lái)榨油。不能作種用，也達(dá)到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理，研制新式利殼部件，便成為板果制殼機(jī)械的重要研究課題。從六十年代初，開始在我國(guó)出現(xiàn)了村閉式紋桿鑲筒，柵條凹板式板栗剝殼機(jī)。白1983年以來(lái)，在已有的板栗剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國(guó)又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，特別是破殼率指標(biāo)大有改善。以下介紹一下我國(guó)上個(gè)世紀(jì)幾種主要的板栗剝殼部件:(1)封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式板栗剝殼部件圖1-1封閉式紋桿滾筒六十年代初，我國(guó)在吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制了TH-340型板栗剝殼機(jī)，其剝殼部件是在一個(gè)圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板，如圖1-1所示。在該機(jī)構(gòu)中板栗進(jìn)口大(30-50毫米)，出口小(10-25毫米)，工作時(shí)，板栗苞在滾筒的推動(dòng)下由進(jìn)口向出口端運(yùn)動(dòng)，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼，板栗受列剝殼機(jī)的直接搓擦作用，系強(qiáng)制脫殼，故破碎率高。剝殼時(shí)，直徑同凹板柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來(lái)，所以一次剝凈率低，最高80%。為了將混在一起的板栗仁和未脫果分離開來(lái)，采用柵條式凹板的剝殼機(jī)一般要配置分離機(jī)構(gòu)。后來(lái)研制并生產(chǎn)的TH-470型，6BH-570型等型式的剝殼機(jī)，結(jié)構(gòu)與其大同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。(2)封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件該機(jī)的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式，如圖1-2所示圖1-2封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板作業(yè)時(shí)，板栗苞在膠輥的推動(dòng)下，通過剝殼間隙(5一-20毫米)，由.膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件的揉搓作用，破碎率有所降低，但仍在5%以上。另外，因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來(lái)，故一次剝凈率很低，只有30%左右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機(jī)構(gòu)，以使板栗經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，造價(jià)較高。(3)開式紋桿滾筒，編織凹板式板栗剝殼部件剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板，作業(yè)時(shí)，板栗苞在滾筒的推動(dòng)下，受擠壓揉搓脫殼，該結(jié)構(gòu)與封閉滾簡(jiǎn)式不同，板栗苞受到開式滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在3%-5%。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時(shí)，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的癟殼而被網(wǎng)孔分離，大殼則漏不出來(lái)，仍被剝殼，故剝凈率較高。(4)立式剝殼機(jī)構(gòu)剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝殼部件如圖1-4所示。圖1-4立式剝殼機(jī)構(gòu)在剝殼室內(nèi)，板栗苞受立式轉(zhuǎn)子的推動(dòng)而相互磨擦，從而達(dá)到剝.殼的目的，此方法系柔性揉搓剝殼。實(shí)踐證明，該機(jī)破碎率較低，可控制在3%以下。其缺點(diǎn)是由于采用立式傳動(dòng)，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。(5)開式扁條滾筒，編織凹板式板栗剝殼部件圖1-5開式扁條滾筒采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲網(wǎng)制成板結(jié)構(gòu)，如圖5所示。作業(yè)時(shí)，板栗苞在扁條的推動(dòng)下隨滾形成一個(gè)活動(dòng)層，板栗苞在該活動(dòng)層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機(jī)構(gòu)中，避開了剝殼部件的直接擠壓，沖擊的作用，而是板栗搓板栗，系柔性剝殼，故破碎率較低,該機(jī)鑒定時(shí)實(shí)測(cè)破傷率(破碎率+損傷率)為0.91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理想。1.3板栗脫殼機(jī)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)板栗脫殼機(jī)從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)和材料.上基本可分為打擊、揉搓為主的鋼紋桿一鋼柵條凹板以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動(dòng)凹板兩大類，但脫殼質(zhì)量均不高，破損率都大于8%,剝出的板栗米只能用于榨油和食用，滿足不了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進(jìn)的脫殼原理是解決脫殼機(jī)現(xiàn)存問題的重要途徑。1.3.1目前板栗脫殼機(jī)采用的脫殼原理目前應(yīng)用比較廣泛的板栗機(jī)械脫殼原理有以下幾種。(1)撞擊法脫殼撞擊法脫殼是物料高速運(yùn)動(dòng)時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊，力，使外殼破碎而實(shí)現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心脫殼機(jī)。甩料盤使板栗苞產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，板栗苞外殼就會(huì)產(chǎn)生較大的變形，進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)板栗苞離開壁面時(shí)，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度，板栗苞所受到的彈性力較小，運(yùn)動(dòng)速度也不如外殼，阻止了外殼迅速向外移動(dòng)而使其在裂縫處裂開，從而實(shí)現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的板栗苞。影響離心式脫殼機(jī)脫殼質(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。(2)碾搓法脫殼板栗苞在固定磨片和運(yùn)動(dòng)著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用，使板栗苞的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個(gè)固定圓盤和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤組成的圓盤剝殼機(jī)。板栗苞經(jīng)進(jìn)料口進(jìn).入定磨片和動(dòng)磨片的間隙中，動(dòng)磨片轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，也使板栗苞與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時(shí)，磨片上的牙齒不斷對(duì)外殼進(jìn)行切裂，在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂，并與殼仁脫離，達(dá)到脫殼的目的。該種方法影響因素有，板栗苞的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片_上槽紋的形狀和板栗苞的均勻度等。(3)剪切法脫殼板栗苞在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實(shí)現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件的刀板剝殼機(jī)。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)板栗苞的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大小等。(4)擠壓法脫殼擠壓法脫殼是靠-對(duì)直徑相同轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥，調(diào)整到適當(dāng)間隙，使板栗苞通過間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。板栗苞能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與板栗苞接觸的情況。要使板栗苞在兩擠壓輥間被擠壓破殼，板栗苞首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。(5)搓撕法脫殼搓撕法脫殼是利用相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠輥筒對(duì)籽粒進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，輥面之間存在一定的線速差，橡膠輥具有一定的彈性.其摩擦系數(shù)較大。板栗苞進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí)，與兩輥面相接觸，如果此時(shí)板栗苞符合被輥?zhàn)訃说臈l件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進(jìn)入兩輥問.此時(shí)板栗苞在被拉人輥間的同時(shí)，受到兩個(gè)不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外，板栗苞又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當(dāng)板栗苞到達(dá)輥?zhàn)又行倪B線附近時(shí)法向擠壓力最大，板栗苞受壓產(chǎn)生彈性一塑性變形，此時(shí)板栗苞的外殼也將在擠壓作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。1.3.2新型脫殼技術(shù)氣吸式脫殼:在板栗脫殼機(jī)上裝有吸附滾筒，在吸附滾筒的簡(jiǎn)體表面有一.層彈性體，彈性體上有若干條圓周方向的弧形槽，弧形槽內(nèi)有若千個(gè)吸附孔，在吸附滾筒內(nèi)裝有可擋住部分吸附孔的內(nèi)擋板，內(nèi)擋板的一端為空心軸，該空心軸與風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)端相接，風(fēng)機(jī)的出風(fēng)端接有風(fēng)管,風(fēng)管_上裝有上料斗和布料斗，所述的吸附滾筒的一端與減速機(jī)相連接，減速機(jī)與電動(dòng)機(jī)相連接，在機(jī)架.上還裝有與吸附滾簡(jiǎn)相配的擠壓滾筒，擠壓滾筒的表面上.也有一層彈性體，彈性體上有若干條圓周方向的弧形槽，擠壓滾簡(jiǎn)通過傳動(dòng)裝置與吸附滾筒相連接(圖1-6)。氣吸式板栗脫殼機(jī)的機(jī)型如下：圖1-6氣吸式板栗脫殼機(jī)優(yōu)點(diǎn):采用吸附式上料，改變了板栗脫殼加工時(shí)的混亂擠壓狀態(tài)，每個(gè)吸附孔只能吸住一一個(gè)板栗，并使之順著弧形槽的方向，避免了板栗間的相互擠壓，另外，擠壓滾筒和吸附滾筒的表面都有一層彈性體，而且擠壓滾簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)速高于吸附滾筒,兩滾筒的彈性體在相互擠壓的同時(shí)，還有一個(gè)前后方向的碾壓作用，因此，不但提高了板栗的破殼率，同時(shí)也避免了板栗米的破碎，大大降低了板栗米的破碎率。吸附滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，板栗不斷的被吸附孔吸住，并在擠壓滾筒的擠壓下依次脫殼。不足之處:對(duì)板栗的質(zhì)量要求高，機(jī)器成本高，制造難度大，中小農(nóng)戶不愿購(gòu)買。(2)壓力膨脹法:原理是先使一定壓力的氣體進(jìn)入板栗殼內(nèi)，維持一段時(shí)間，以使板栗板栗苞內(nèi)外達(dá)到氣壓平衡，然后瞬間卸壓，內(nèi)外壓力平衡打破，殼體內(nèi)氣體在高壓作用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達(dá)到脫殼的目的(圖1-7)。主要影響因素有:充氣、壓力、穩(wěn)定壓力維持時(shí)間、籽粒的含水率等圖1-7氣壓式脫殼機(jī)(3)真空法:將板栗苞放在真空爆殼機(jī)中，在真空條件下，將具有相當(dāng)水分的板栗苞加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，板栗苞吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，其韌性與強(qiáng)度降低，脆性大大增加;真空作用又使殼外壓力降低，殼內(nèi)部相對(duì)處于較高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達(dá)到一一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)使外殼爆裂。(4)激光法:用激光逐個(gè)切割堅(jiān)果外殼。試驗(yàn)顯示，用這種方法幾乎能夠達(dá)到100%的完整板栗米，但因其費(fèi)用昂貴、效率低下等原因,很難得到推廣。1.3.3板栗脫殼機(jī)械的工藝研究在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和設(shè)備.上進(jìn)行研究外，人們還在工藝上進(jìn)行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。分級(jí)處理物料的粒度范圍大，必須先按大小分級(jí)，再進(jìn)行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。水分含量板栗苞的含水率對(duì)脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加;含水率小，則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使板栗苞盡量保持最適當(dāng)?shù)暮剩员ＷC外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時(shí)能被充分破裂，同時(shí)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，可減少果仁破損率。1.3.4板栗脫殼機(jī)械存在的問題目前我國(guó)在板栗脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在20世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機(jī)械脫殼時(shí)對(duì)板栗仁的損傷率偏高，用于種子和較長(zhǎng)期貯存的板栗仁至今仍是手工剝殼。脫殼機(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題:①脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。.②機(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。③通用性差，利用率低。④作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機(jī)制造，制造的工藝水平較低，同時(shí)能耗較高。⑤有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn)，未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。1.4板栗脫殼機(jī)械研究重點(diǎn)我國(guó)加入WT0以來(lái),國(guó)內(nèi)外關(guān)于板栗脫殼機(jī)械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對(duì)現(xiàn)有板栗脫殼機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來(lái)的發(fā)展過程中，對(duì)板栗脫殼機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。1.4.1提高板栗脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性提高板栗脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性仍是當(dāng)前的主要研究方向之一目前，許多板栗脫殼機(jī)械只是針對(duì)某--板栗品種和所在地區(qū)的生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)，其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高板栗脫殼機(jī)械的通用性和兼容性，使研制的板栗脫殼機(jī)械通過更換主要部件能夠同時(shí)對(duì)其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅(jiān)果脫殼作業(yè)需要的脫殼機(jī)具、并提高制誥工藝水平、隆低制造成本，以適應(yīng)不同加工企業(yè)的需要。板栗脫殼機(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，將直接影響到板栗脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。1.4.2提高機(jī)械脫殼率。降低破損率對(duì)板栗脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼機(jī)理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);同時(shí)在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國(guó)內(nèi)外的板栗脫殼機(jī)械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一-關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到板栗脫殼機(jī)械的發(fā)展前景。1.4.3向自動(dòng)控制和自動(dòng)化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機(jī)電--體化手段，開發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國(guó)內(nèi)和國(guó)外市場(chǎng)。新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于板栗機(jī)械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡(jiǎn)化操作，減少輔助工作時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命，降低勞動(dòng)使用費(fèi)用等將作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)-步發(fā)展，如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，也是目前板栗脫殼機(jī)械需要盡快解決的問題。.1.5板栗脫殼機(jī)械應(yīng)用前景展望板栗生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來(lái)，板栗機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長(zhǎng)，作業(yè)水平進(jìn)--步提高，社會(huì)化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然目前板栗脫殼機(jī)械化水平較高，但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少，低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一-些地區(qū)，用作種子和特殊用途的板栗仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)板栗生產(chǎn)機(jī)械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對(duì)板栗機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，不僅拉動(dòng)了新的有效需求，而且構(gòu)筑了適合板栗生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái)，為板栗生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)板栗生產(chǎn)機(jī)械化的過程中，相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)買板栗機(jī)械、開展板栗機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買板栗機(jī)械的積極性，形成了新的市場(chǎng)需求。隨著板栗種植業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)板栗深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高板栗脫殼機(jī)械化作業(yè)水平成為必然。板栗脫殼機(jī)在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面起到了積極的作用，促進(jìn)了板栗加工業(yè)的科技進(jìn)步，為板栗脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了空間。

2總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)概述按照板栗去皮機(jī)的方法可以知道，板栗脫殼順序從上到下。持續(xù)經(jīng)由收集料斗后，去皮盒、柵格和下箱出口,分選口,板栗仁收集桶這些組件，因此，脫殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)策劃就脫穎而出。策劃過程中從上到下，從把板栗裝進(jìn)袋子開始，頂部是一一個(gè)裝料斗,料斗下面是脫殼盒子，收集料斗和剝皮框策劃為一一個(gè)整體。脫殼盒內(nèi)，必須借刮板和柵籠的擠壓作用方可完成脫殼工作。因此，刮板安裝在脫殼盒內(nèi)。板栗經(jīng)由刮刀碰撞與擠壓脫殼后，必須通過剝皮盒子底部的網(wǎng)格,網(wǎng)格也能策劃在一個(gè)半圓籠子里，把它穩(wěn)當(dāng)在箱盒下半部分。板栗經(jīng)由剝皮以后的網(wǎng)格框底部的口掉落,掉落下來(lái)過程中，策劃一一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的入口，其功能是板栗殼和板仁脫殼后分離開來(lái)，風(fēng)力不能把略微有些重的分量吹走，而風(fēng)機(jī)吹來(lái)的氣流把分量很輕的板栗殼帶入到板栗殼收集通道，通道的底層部分策劃成--定角度。板仁被經(jīng)由分開后繼續(xù)向下掉，掉進(jìn)板栗仁收集通道，把通道道和板栗殼收集通道道的底面策劃成一個(gè)整體，此種策劃能把風(fēng)吹走的板栗仁經(jīng)由自己的分量向下落到到果仁收集通道。要確定整體的每一塊的安裝合理，需要設(shè)計(jì)-一個(gè)能夠起到支承、定位、連接功能的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其電動(dòng)機(jī)就是安在機(jī)架上，并在其上方放上脫殼機(jī)。結(jié)構(gòu)圖2.1所示。圖2.1脫殼機(jī)整體結(jié)構(gòu)2.2工作原理板栗脫殼機(jī)更早的時(shí)候叫做刀籠脫殼機(jī)，通過軸上刮板的旋轉(zhuǎn)與柵籠的擠壓以及打擊,把板栗殼破裂自動(dòng)機(jī)器,它具有構(gòu)造不復(fù)雜、控制方便。這臺(tái)機(jī)器關(guān)鍵包括進(jìn)給機(jī)構(gòu)、脫殼機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)。板栗果進(jìn)入儲(chǔ)料斗后，由下面的入料窄口形成薄層落下來(lái)到脫殼箱，和高速旋轉(zhuǎn)的刮板相互碰撞,刮板的沖擊動(dòng)作下，板栗殼打破,完成首次脫殼。板栗果的一部分在下降過程中與刮板無(wú)碰撞，一些碰撞了板栗殼沒有裂紋,這部分板栗落入由圓桿安排的柵格上,由于刮板的旋轉(zhuǎn)外徑與柵格項(xiàng)部之間不夠大，容不下板栗果，所以，板栗果這時(shí)候再由刮板錘與擠壓，所以從而使這些板栗果的果殼也被壓碎。后殼核心和殼經(jīng)由網(wǎng)格之間的差距掉下，與此同時(shí)，由風(fēng)扇吹氣體流量的影響，調(diào)整合適,外殼由于分量不重而被氣流送入收集殼通道，板栗粒重,再次下跌,因此完成殼和內(nèi)核分離的要求。2.3主要技術(shù)參數(shù)表2.1主要技術(shù)參數(shù)

3板栗脫殼機(jī)整體設(shè)計(jì)計(jì)算部分3.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n:=1440r/min,n2=500r/min表3-1工作情況系數(shù)K。根據(jù)y帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制(16小時(shí))，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4,取K-1.1。即P=K,P=1.1x7.5kW=8.25kW3.2選擇帶型普通v帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速nl按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P29/圖13-11選取。根據(jù)算出的Pa=8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,查圖得:d=80~100可知應(yīng)選取A型V帶。3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由(機(jī)被設(shè)計(jì))表13-7查得，小博的內(nèi)》力水則取da1=90mm>damin.=75mm(da1根據(jù)P295表13-4查得)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P29s表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得da=250mm滿足5m/s<v<25*30m/s的要求，故驗(yàn)算帶速合適。3.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角由式0.7(dai+ds2)≤ao≤2(ds+ds2.可得0.7(90+250)≤an≤2(90+250)即238≤ap≤680，選取ao=340mm所以有:由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P2g3表13-2查得Lg=1250mm實(shí)際中心距符合要求。表3-3.包角修正系數(shù)Ko表3-4.彎曲影響系數(shù)K。3.5確定帶的根數(shù)z根據(jù)三角帶根數(shù)式中:Ni為--根三角帶傳動(dòng)的功率，No為單根三角帶在叫μ=180、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率，查表得No=2.70C1-包角系數(shù)，查表得C1=0.98三角帶傳遞的功率N=7.5KW將所查數(shù)據(jù)代入可得所以，所需帶輪的根數(shù)為4根3.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)V帶輪結(jié)構(gòu)的選擇條件，電機(jī)的主軸直徑為d=28mm;由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P293,“V帶輪的結(jié)構(gòu)”判斷:當(dāng)3d<da1(90mm)<300mm，可采用H型孔板式或者P型輻板式帶輪，這次選擇H型孔板式作為小帶輪。由于d2>300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。.帶輪的材料:選用灰鑄鐵，HT200。3.7確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.8計(jì)算壓軸力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13-12查得，A型帶的初拉力F0=133.46N，.上面已得.對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小，帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40,為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角為32°、34°.36".38°(按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定)，輪槽尺寸見表7-3.裝在軸上的簡(jiǎn)形部分稱為輪教，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅(腹板),用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成整體。V帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式:(1)實(shí)心帶輪:用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5~3)d時(shí))，如圖3-2a。(2)腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd≤300mm時(shí))，如圖3-2b。(3)孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪((dd-d)>100mm時(shí))，如圖3-2c。(4)橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd>500mm時(shí))，如圖3-2d。圖3-2帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論:小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖(a),大帶輪選擇孔板帶輪如圖(c)3.8主軸結(jié)構(gòu)圖根據(jù)以上的分析計(jì)算，可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示:圖4-7主軸結(jié)構(gòu)圖3.9主軸組件的驗(yàn)算主軸在工作中的受力情況嚴(yán)重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，與--般軸著重于強(qiáng)度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷--定時(shí)，剛度與彈性變形成反比。因此,算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括:主軸端部撓度和主軸傾角的計(jì)算。3.9.1支承的簡(jiǎn)化對(duì)于兩支承主軸，若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承，或者有兩個(gè)單列球軸承，則可將主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如下圖2-8所示;若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承，可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁，如圖2-9所示:圖4-8主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁圖4-9主軸組件簡(jiǎn)化為固定端梁此次設(shè)計(jì)的主軸，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承，即可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為上圖2-9所示。3.9.2主軸的撓度查《材料力學(xué)I》第188頁(yè)的表6.1,對(duì)圖2-9作更進(jìn)一步的分析，如下圖2-10所示:根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大撓度其中，F(xiàn)一主軸前端受力。此處，F(xiàn)=Fz=1213.1N1一A、B之間的距離。此處，1=a=12cm圖4-10固定端梁在載荷作用下的變形E一-主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1X10'N/cmI一主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，此處，D=35故可計(jì)算出，主軸端部的最大撓度:3.9.3主軸傾角主軸上安裝主軸和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設(shè)計(jì)的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大傾角其中，p-主軸前端受力。此處，F(xiàn)PFP.=1213.1N1-A、B之間的距離。此處，1-a=12cmE一主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1X10N/cmI一主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D,內(nèi)孔直徑為d時(shí)，故可計(jì)算出，主軸傾角為：查《特殊磨頭設(shè)計(jì)》第--冊(cè)中機(jī)械部分的第670頁(yè)，可知:當(dāng)時(shí)，剛性主軸的剛度滿足要求。此處的x最大，最大即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。將已知數(shù)據(jù)0gmax和時(shí)代入，即可得:初步設(shè)計(jì)的主軸滿足剛度要求。1求作用在帶輪上的力因已知低速級(jí)帶輪的直徑為d,=500mm圓周力F,，徑向力F,及軸向力F。的方向如圖5.1所示。圖4-11軸的載荷分布圖2初步確定軸的最小直徑(1)先按課本p3式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本p:o表15-3，取A。=112，于是得(2)軸上的零件的周向定位帶輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dw.v=90mm由課本P1o6表6-1查得平鍵截面bXh=25mmX14mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為70mm，同時(shí)為了保證帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇帶輪轂與軸的配合為”;同樣，半聯(lián)軸器與軸n6的連接，選用平鍵為20mmX12mmX90mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。(3)確定軸上圓周和倒角尺寸參考課本p:6表15-2，取軸左端倒角為2X45*，右端倒角為2.5X45*。各軸肩處的圓角半徑為:II處為R2，其余為R2.5。3求軸上的載荷首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖(圖7.2)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖7.1)。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從手冊(cè)中查得a值。對(duì)于30217型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=29.9mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L2+Lg=57.1+71.6=128.7mm。根據(jù)軸的算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖(圖7.1)。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算步驟如下：表4-2低速軸設(shè)計(jì)受力參數(shù)4按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。根據(jù)課本Pss(0-57反萬(wàn)7.中的數(shù)據(jù)，以及輔單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本P3a2表15-1得[σ_]=60MP。。因此σ。<[σ_]，故此軸安全。5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險(xiǎn)截面截面A,I,II,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A,II,II,B均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面[V和V處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載來(lái)看，截面C.上的應(yīng)力最大。截面V的應(yīng)力集中的影響和截面IV的相近，但是截面V不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面C.上雖然.應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大(過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端)，而這里軸的直徑最大，故截面C也不必校核，截面VI和VI顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面IV左右兩側(cè)即可。(2)截面IV左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面VI的右側(cè)的彎矩M為.截面IV_上的扭矩T,為T,=1410990Nomm.截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本pa2表15-1查得經(jīng)插值后查得又由課本pa1附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本P2附表3-4)為由課本P2附圖3-2的尺寸系數(shù)ε。=0.64;由課本Ps附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)8,=0.77。軸按磨削加工，由課本Pu附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為又由課本g3-1