湘潭大学毕业论文题 目： 莲子剥壳机的设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： XXXXX 姓 名： XXXXX 指导教师： XXXXX 完成日期： 2014.5.21 摘要1第一章 绪论31.1课题背景31.2国内外研究现状31.3剥壳原理51.3.1挤压式莲子剥壳机51.3.2 摩擦式莲子剥壳机51.3.3 撕搓式莲子剥壳机51.3.4 冲击式莲子剥壳机61.3.5 切割式莲子剥壳机61.4 原有机构的缺点及发展趋势6第二章 系统总体方案确定82.1设备布局82.2关键机构的设计82.2.1. 下料机构82.2.2 输送机构92.2.3 切割机构92.2.4 传动机构9第三章 莲子剥壳机的详细设计103.1莲子外形特性实验研究103.1.1 莲子三维尺寸103.1.2 壳厚与壳仁间隙103.1.3 百粒重113.1.4 莲壳含水率123.2 莲子物理性能的测定123.2.1 莲壳抗压强度123.2.2莲壳硬度143.3 小结15第四章 莲子剥壳机的整体设计174.1刀具的确定174.2 皮带的设计184.3 下料机构的设计194.4 电机的选择204.5 V带传动设计204.6 轴的选择21结论与展望23参考文献24致 谢25摘要 现在的莲子剥壳技术有很多种，但有的效率太低也不太科学，远远不能满足市场的需求，所以这项新技术的出现是非常有必要的。从古至今，我们都是通过手工来完成莲子的剥壳，这样费时费力，没有效率。莲子剥壳机的问世，是手工剥莲子向机器剥莲子的一个伟大发明。它使莲子产区的的农民收入增加，还降低了他们的劳动强度，还可以将剥好的莲子加工成各种莲子产品，同时莲子壳也可以加工饲料等用处。本设计采用刀具切割来达到壳仁分离的目的，通过送料带来进行送料。本设计工作原理清晰，结构较紧凑，有一定的实用价值。关键词：莲子、剥壳机、刀具、送料 Abstract Nowadays, there are many kinds of lotus seed shell technology, but some efficiency is too low or too science, Far can not satisfy the demand of the market,so,this emergence of this new technology is necessary. Historically, all of us are done through manual lotus seed shell, this way is so laborious, inefficient. The coming of lotus seed sheller is manual peel lotus seed peel the lotus seeds to machine a great invention. It makes the lotus seed production areas of farmers income increase, and reduced their labour intensity, also be stripped lotus seed processing into a variety of lotus seed products, At the same time lotus seed shell can also processing feed and other uses. This design adopts the cutting tool to achieve the purpose of shell kernel separation, through feed to feed. The working principle of the design is clear, structure is compact, and has certain practical value.Keywords: lotus seed, sheller, cutter, feeding.2第一章 绪论1.1课题背景 莲子又称莲实、莲米、水之丹，是睡莲科多年水生草本植物莲的成熟种子。它生。在小巧玲珑的莲蓬之中，因为外壳坚硬，古人称之为石莲子。莲子为莲的副产品，也是我国的特产之一。以生产莲子为主的莲，称子莲，我国湖南、江西、福建、浙江等省，均是闻名的子莲产区。莲子大都以产地或其形状命名，大体分为湘莲、红莲、白莲、通心莲、壳莲等，而湖南湘潭、安乡等地出产的湘莲，江西鄱阳湖沿岸生产的大白莲，福建建阳、建宁生产的建莲，为全国三大名莲，在国内外享有盛誉。中的“天厨”御宴、红楼梦中描写的贾府盛宴，均有“莲子肉”、“干蒸莲子”，而“莲子汤”则是最后的压席菜，尚有“无莲不成席”之势。莲子除作为珍贵的滋补食品外，还是一付妙药。在中医处方上，莲子通常称为莲肉 、湘莲肉。古人说，吃莲子能返老还童、长生不老。这一点固不可信，但关于其在养心安神、健脑益智、消除疲劳等方面的药用价值，历代医药典籍多有记载。比如在神农本草、本草拾遗、本草纲目、本草备要中都有据可查。 莲子是一种有较高食用和药用价值的特色农副产品，具有较高的经济价值，在中国尤其湖南、湖北产量比较大。莲子中的钙、钾的含量比较高，每公斤莲子中含有蛋白质81.3克，脂肪9.8克，糖3.4克，钙436毫克，铁31.4毫克，还含有和多维生素，微量元素等物质。除了对牙齿和骨骼有益外，还可以促进凝血，使酶活化，具有养心益肾、健脾止泻，治心悸、失眠、遗精、淋浊、久泻、虚痢、崩漏、白带的作用，主补中养神，益气力，除百病，久服轻身耐劳，不饥延年；莲心性味苦、寒，可清心去热，清暑除烦，生津止渴，敛液止汗、清热养神。具有平肝火、泻脾火、降肺火，治目红肿，高血压等作用；荷叶具有生发元气，助脾胃、涩精液、散瘀血、消水肿、降血脂等功效，对高血压、心脏病18、肥胖症有治疗作用还有维持肌肉的伸缩性和心率等作用19。 莲子是我国人民喜爱的滋补食品，年加工量和出口量都是相当的巨大。但大部分的都是通过手工进行去壳，这样算来，仅仅剥壳就要耗费很大的时间和财力，随着需求量的日益增加，就必须要有一个机械化的方法来代替人工来剥壳，提高生产效率。最初剥壳是采用人工刀砍的方法，到手摇去壳机，在到现在的全自动剥壳机，日加工量在不断地提高，生产效率成倍增长，有效地推动的莲子产业的发展。1.2国内外研究现状 随着人们生活水平的提高，莲子成为了一种不错的滋补食品。我国的大部分地区都有出产，以湖南、湖北、江西较多。但莲子的深加工领域还很落后，正是因为这样，所以我们要抓住这个机会来多开发些莲子的深加工方法。从古至今，人们大都通过手工的方法或一些最简单的工具来剥莲子壳，相当的费时费力。莲子剥壳机是个伟大的发明，是人们期待已久的一个设备，为以后莲子更好更快的加工带来了信心。湘潭县花石镇是国内唯一具有规模的莲子集散加工中心，目前，莲子剥壳技术已日渐趋向成熟，生产效率大幅提高，有效地推动的湘莲加工产业的快速发展。我国研究莲子剥壳机从 20 世纪 60 年代就已经开始，湖南省农机所率先于 1981 年开始对莲子剥壳机进行了试验研究，并于 1983 年 6 月鉴定且小批生产了 6BR-1 型莲子剥壳机。与些同时，一些院校和科研单位也开始理论研究、实施试验、编写教程。直到 20 世纪 80 年代，莲子剥壳机在我国还处于孕育期。从 20 世纪 90 年代开始，许多单位研制了多种莲子剥壳机，型号达 10多种，专利也有很多。在发达国家，莲子的采收，剥壳等工序都已经实现了机械自动化17。 农业物料15是指农业生产和加工的对象，它包括植物和动物物料，以及它们为原料加工的半成品。农业物料物理特性，是运用近代物理学理论、技术和方法，研究农业物料物理特性及各个物理因子和生物物料相互作用的一门边缘学科。农业物料物理特性的研究成果可以作为研究和设计具有先进性能机器设备的原始依据。 国内外学者对农业物料物理特性开展了大量的研究工作。袁巧霞、刘木华分别对银杏、鲜莲的外形尺寸、壳仁间隙、密度等物理参数进行了测试；周祖锷、测定了杏核的物理特性；等对不同品种的秋葵的物理性质进行了测试；报道了松果的外形、尺寸、密度、空隙率、质量、摩擦力等物理参数。 农业物料的力学特性是设计收获、分级和加工系统的重要理论依据之一。物料力学特性的研究国内外报道较多，其中李小昱对整个苹果进行了压缩破坏实验，王俊等对桃、梨的力学特性进行了实验研究，曹国荣采用有限元法对松籽壳在不同方向外载作用下的应力场、位移场及其随外载变化的规律进行了研究；华南理工大学的王灵军等人通过有限元分析方法找出了银杏最佳的施力方向与施力方式。发现了挤压位置对坚果破壳力的影响，研究了压缩破坏坚果壳所需要的力、变形和能量，测试了杏核和杏仁的力学特性，比较了压缩载荷下三种不同杏核的力学特性。使用有限元和边界元方法研究了水果的坚实度。探索了压缩载荷下坚果的破裂行为，华中农业大学研究生谢丽娟在对干壳莲子物理参数试验研究的基础上，应用商用有限元受力分析软件ANSYS对在各种施力状态下莲子的应力应变分布进行了仿真分析。确定最佳脱壳的施力方式是沿莲子短轴方向加载均布线载荷，这时莲子的应力应变分布有一定方向性，有利于裂纹扩展，使莲子有效脱壳。1.3剥壳原理1.3.1挤压式莲子剥壳机 挤压式莲子剥壳机最早的模型为双辊式莲子剥壳设备。设备中一辊为带有橡胶层的旋转圆柱体，另一与之相对转动的辊上带有三角形刀刃的多个盘形圆片组成。使莲子通过两辊的中缝时，切开莲壳。然而几经实验，莲子仅被刀刃划破了部分外壳。由于在两辊之间的加工区较短，莲子不可能在其中滚上一两圈，因而使莲壳的切破率大大降低。浙江大学的郑传祥教授，对于前人提出的挤压式莲子剥壳机原理进行了进一步的改进，从而在此基础上设计了一种更能适应生产实际的高效莲子剥壳机。完善了挤压式的双辊技术。利用高速刀具对莲子外壳进行切割、挤压使其脱壳，同时增加了脱壳切割的刀具数量，使其更适合机械化生产。该机型可以将莲子按照其颗粒大小分类后进行脱壳，使莲子生产实现在机械化的道路上向前迈进了一大步。1.3.2 摩擦式莲子剥壳机旋转圆桶式脱壳机是比较早期的摩擦式剥壳机，其在中部旋转轴上装有盘形刀片，外桶固定在机架上，其内壁上衬有适当厚度的橡胶层。莲子进入后，随旋转轴的带动，在内壁与转轴的刀片中滚动，莲壳在橡胶层的衬垫下被转动的盘形刀片切破，然后从其夹缝中掉出。但是由于被切破的莲壳均牢牢的粘附在莲肉上，为使莲壳与莲肉分离， 还得专门设计一个搓壳机。为了克服旋转圆桶式莲子脱壳机固有缺陷，在其基础上，6JD-400 型莲子剥壳机设计成三个加工段破壳段、搓壳段及软搓壳段。每小时每台可加工70 kg，脱壳率平均为75%以上，出莲肉完好率平均9 5% 以上，且筛分率大于90 %，莲子损害率小于4 % 以下，但每副刀片使用 5- 6班需重磨一次。经生产实践表明，6JD-400 型莲子剥壳机性能稳定可靠，自动化程度高，便于操作，清洁安全且经济效益比较