智能花生去壳机

智能花生去壳机

马银亮,董少峥

大连科技学院 机械工程学院  辽宁大连  116052

摘要：本课题主要设计了刮板式花生剥壳机，介绍了花生剥壳机主体结构详细设计，其中包括带轮，主轴，刮板，电动机，等具体设计和计算，讨论了传动机构以及执行机构的结构设计。根据花生剥壳机剥壳部件的转速和功率，选择了皮带传动，电动机。然后再根据刮板半径设计转轴、半栅筛、箱体等零部件。

关键词：花生剥壳机；刮板；三维建模；

1.引言

因为花生需求的增加导致了花生种植面积增加，花生产量也在逐年增加。市面上的花生深加工产品也越来越多，将花生剥壳后深加工提高产品附加值。所以市面上的花生剥壳机也是越来越多。机器也是层次不齐，市面上花生剥壳机普遍存在的稳定性不好、不能适应条件不好环境和剥率较低等问题。

当前国内的花生剥壳机其的剥壳原理、材料和构造基本可分为挤压、揉搓钢纹杆-钢栅条与凹板。打击、揉搓为主的橡胶滚筒与橡胶浮动凹板两大类。普遍存在脱壳质都不高情况，破损率大9%的情况。所以剥壳出来的花生一样用于榨油。没有达到出口贸易的标准。

由于当前花生剥壳机都存在性能不稳定，脱壳率与破损率相矛盾，环境适应能力差通用性和利用率低等问题，所以设计了刮板式花生剥壳机，通过改进花生剥壳机的技术方案，使它的稳定性和通用性利用率提高。设计的刮板式花生去壳机具备撞击法，碾搓法，剪切法和挤压法的特点，所以脱壳效率很高，效果好[1]。

2. 刮板式花生剥壳机的结构及工作原理

2.1 刮板式花生剥壳机主体结构

刮板式花生脱壳机主要由进料箱脱壳转轴部件（包括刮板架和刮板）、惯性筛、风机、电机、支架、花生壳收集斗等组成。如图2-1所示。

2.2 刮板式花生机工作原理

运行过程是从上往下，从花生收集开始，花生进入剥壳箱。经过刮板的挤压和撞击后才能进行剥壳，有些没有被剥壳的花生留在栅格上面再次经过刮板碾搓和挤压进行剥壳。刮板和栅格间隙称为剥壳间隙，剥壳间隙影响破碎率和生产率。半笼筛栅条与栅条间隙影响破碎率和脱净率。把栅条做成半笼筛固定在剥壳箱内，剥壳后花生壳和花生仁经过半笼筛下落，同时受到风机吹来的风，把花生壳吹到收集斗。花生和花生仁因为比较重下落到惯性筛上，惯性筛把花生和花生仁分开。花生仁在惯性筛的作用下从过滤网一边收集起来。收集起来的花生在换一次间距小一点的半笼筛进行剥壳。

1.剥壳箱 2.风机 3.花生仁出口 4.电机 5.机架  6.花生壳收集箱7.传动装置

3. 刮板式花生剥壳机关键部分结构设计

3.1 设计前各项参数的确定

从实验数据中可以看出，当刮板和花生果的相对速度达到4-5m/s时候，能够比较好的破碎花生壳的效果。根据这个实验结果来设计刮板轴的转速和刮板旋转半径[2]。为了有较高的生产效率，取半径R=260mm ，v=4-5m/s，得n=294~367.5 r/min。

首先根据设计要求取Q=1000kg/h，根据实验数据取K=2，A=1.4 ，Rd=300 N.m/kg，η=0.7，计算出结果功率等于1.2kw，所以刮板花生剥壳机的需要的功率应该不低于1.2kw[3]。

根据计算的转轴需要的功率和转速，确定电机型号为Y90L-4型。

3.2 电机与轴之间的V带传动设计

根据 Pc、n1查机械设计手册确定V带轮的型号为A型，根据传动比可以算出从动轮基准直径为75mm，从动轮的直径为286mm。查文献[4]，带的基准长度为2018mm，实际中心距为811mm。主动轮上的包角为160.07º，V带根数为2根。选择HT150来作为带轮的材料。采用腹板式的带轮。V带轮的各部分铸造时（轮、腹板、轮辐及轮毂）不允许有气泡、缩孔、裂缝和砂眼，在铸造过程中允许在应力不提高的前提下可以加一些凸台、腹板等部件等表面有缺陷的部件进行修补。

3.3 主轴的设计及参数计算

根据机械设计手册选用调质处理的45号钢。轴的设计首先从V带轮的安装开始的，取d1=22。为了满足带轮的安装带轮需要固定则可以使用一端轴肩定位，此处的直径可以选择d2=28mm，V带轮的大小尺寸为50，要考虑到轴端挡圈跟V带配合而不是轴端面配合，可以减少一些尺寸故取第一段长度l1=49mm；第二段要经过轴承端盖，轴承端盖的总长度为25mm，此时端盖外端与V带轮间的距离为32.5mm，故l2=57.5mm；第三段安装轴承，根据尺寸要求选择深沟球轴承6207，故取d3=35mm， l3=17mm，第四段为轴承和刮板轴向定位，取d4=60mm，考虑刮板与壁厚距离所以取l4=28。第五段主轴上安装执行机构刮板，去刮板的直径d5=60mm，刮板架安装长度l5=500mm，因为轴的两端轴承必须一样轴承，且满足轴承的定位需要所以第6段取d6=35mm，l6=30mm。经校核，轴的强度符合要求。根据轴的直径我们取键长度L=25mm。

3.4 刮板结构设计

刮板的零件都是使用45号钢制造，然后用M10螺栓和刮板架相连接，让刮板有利于调整和更换。刮板结构是采用四个直钢板组合成十字型并与连接杆用螺栓连接，而连接杆则是焊接固定在旋转筒上。钢板的长和宽分别是500mm和130mm，刮板的内径和外径分别是60mm和70mm，旋转中心距是260mm。

3.5 半栅筛的设计

一般来说花生仁的尺寸在7-14mm之间。所以为了提高花生剥壳机的通用性，所以我们设计的时候可以设计不同尺寸的半栅筛来适应不同品种花生。在剥壳的时候可以根据不同的花生选择合适的栅筛。为了降低破碎率,应适当增大剥壳间隙。经试验证明,剥壳间隙最佳值30mm左右。考虑到不同品种的花生果大小的差异，我们将剥壳间隙定为25-40mm可调，脱小果时调为25-30mm，脱大果时可调为30-35mm[5]。半笼筛的栅条是用两块墙板进行固定的。栅条的材料是HT150，墙板材料是HT200，栅条的直径为10mm，长度为576mm，因为特殊作用，还需对其表面进行表面处理，可以渗碳和热处理，组成半圆笼筛，间距为Φ10mm 。这样可以使剥出来的花生仁能够过栅格，为剥花生继续留在剥壳箱继续剥壳。半笼栅的内径为Φ580mm。

3.6 惯性筛分选系统设计

这部分结构是通过曲柄滑块机构让让电机旋转力变成前后摆动，从而使得花生仁和剩余的花生果在不断震动的情况下分离开来。

3.7筛网

此花生剥壳机的筛网主要作用是把未剥壳的花生和花生仁分离出来。一般花生仁的尺寸一般是7-14mm，所以设计的筛网的孔的尺寸大小我设计为10mm。

3.8 风机分离部分的设计

这部分的结构设计比较简单，就是利用花生仁与花生壳的重量相差很大所以就是用风的作用把质量较轻的花生壳从下图所标的花生壳出口吹出，可以看到这里设置了个当板，把飞驰而出的花生壳挡住，使其落在一定方位内，也可以在出口装上麻袋，这样方便打扫。

4. 总结

本文主要叙述了剥壳机主体结构的设计。刮板式花生剥壳机通过刮板与半栅笼之间挤压碰撞进行剥壳的过程。本文确定了刮板式花生剥壳机的整体设计及计算，包括确定各零件的设计计算，最后确定了主体结构布置要求及平稳性与定位精度，还包括带轮，主轴，电机等具体设计和计算。

参考文献

[1] 李建东.花生脱壳装置的试验研究［D］.青岛: 青岛农业大学，2007:3-5.

[2] 王军锋.刮板式花生脱壳机设计［D］.农机化研究，2012，12：96-99.

[3] 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.

[4] 杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础[M]. 北京：高等教育出版社, 2006.

[5] 原重献.花生剥壳机剥壳部件试验研究［M］.农牧与食品机械，1991，3：19-4.

基金项目：大连科技学院大学生创新创业训练计划项目：科技助农-智能花生去壳机