高效杏核开口机的设计
摘 要：一种杏核开口设备，以解决目前依靠手工作业来实现杏核开口的困局。首先，在了解国内外现有杏核开口技术相关知识的基础上，研究杏核的物理特征和机械特性，确定试验方案。选择杏核加载方式、重心分布以及物理特性作为试验内容，以杏核开口时的破壳力、变形量和传感器的输出电压信号为指标，进行数据的计算和分析。得出杏核开口的主要影响因素，确定了最佳的施力方式是沿杏核的宽度方向加载均匀载荷。其次，对杏核开口机的总体设计方案进行分析，对比方案的优略，在此基础上对杏核开口设备的主要部件进行设计和优化，建立杏核开口机模型。在建立机械模型的同时，设计智能控制策略，研究检测和控制电路，设计嵌入式软件程序，最终确定以单片机作为系统的控制单元。在开口检测环节采用自制的传感器和信号处理电路，把开口的检测转换成了电压信号来处理，并在抗电磁干扰的设计方面进行一定优化，在保证有效信号被提取的前提下，提高了杏核开口的精度，首创了开口检测的电压信号检测方法，保证了杏核准确开口的同时确保杏核不被压碎。
关键词：杏核；机械；开口；
Abstract: a kind of apricot kernel opening device is designed to solve the problem of apricot kernel opening by manual operation. Firstly, based on the knowledge of apricot core opening technology at home and abroad, the physical and mechanical characteristics of apricot core were studied, and the test scheme was determined. The loading mode, distribution of center of gravity and physical characteristics of apricot kernel were selected as the test contents, and the breaking force, deformation and output voltage signal of sensor were taken as the indexes to calculate and analyze the data. The main influencing factors of apricot kernel opening were obtained, and the best way of applying force was to load uniform load along the width direction of apricot kernel. Secondly, the overall design scheme of apricot core opening machine is analyzed, and the advantages of the scheme are compared. On this basis, the main components of apricot core opening equipment are designed and optimized, and the model of apricot core opening machine is established. At the same time of establishing the mechanical model, the intelligent control strategy is designed, the detection and control circuit is studied, the embedded software program is designed, and the single chip microcomputer is finally determined as the control unit of the system. In the process of opening detection, the self-made sensor and signal processing circuit are used to convert the opening detection into voltage signal for processing, and the design of anti electromagnetic interference is optimized to improve the accuracy of apricot core opening on the premise of ensuring that the effective signal is extracted. The voltage signal detection method of opening detection is first created to ensure the accuracy of apricot core opening at the same time Keep apricot kernel from crushing.
Key words: apricot kernel; machinery; mouth;
目录
1 前言 4
2 设计的目的、意义、国内外动态 5
3 杏核开口机的总体方案的确定 7
3.1 三种挤压破裂方法的比较 7
3.1.1 杏核的旋转角度 8
3.1.2 杏核的压缩变形曲线 9
3.2 双齿盘齿板式剥壳原理及最优设计参数 10
3.2.1 剥壳原理 10
3.2.2 理想挤入角 11
3.3 偏心圆弧板最佳半径的确定 12
3.4 主要组成部分特点 12
3.4.1 电动机 12
3.4.2 皮带传动装置 12
3.4.3 轴 12
4 传动设计计算、零部件的强度刚度计算 12
4.1 传动设计计算 13
4.1.1 电动机的参数 13
4.1.2 V带轮的设计选择计算 13
4.1.3 轴的设计计算 15
4.2 零件的强度刚度计算 17
4.2.1 精确校核轴的疲劳强度 19
4.2.2 轴承的校核 22
4.2.3 键的选择 23
5 结构设计 23
5.1 机体的机构设计 23
5.2 入料斗的结构设计 25
6 存在的问题及改进措施 25
7 结论 27
参考文献 28
致 谢 29
1 前言
杏核，是人们常见的食物。它营养丰富，具有健脑、补肾、美容、降血脂四大功效。杏核和杏核仁还是我国传统的出口商品。
但是，由于杏核壳坚硬，手工开口极其不便而且费时费力。因此，提高杏核取仁的机械化程度，是生产过程中急需解决的问题。
鉴于此，本设计根据以往的研究与资料，提出了双齿盘——齿板式开口原理以及最优设计参数，并研制了杏核开口机。本机能完美的解决杏核难开口和人工开口不能保证仁的完全性难题，且又有较高的生产率和较高的高路仁率。
本次设计采用常见的电机作动力源，利用V带减速和传递功率。利用轴旋转带动齿盘的转动，齿弧板固定，从而机器能够连续的工作，大大提高了生产率。
核桃是世界著名四大干果之一(还有扁桃、腰果、榛子)，它是胡桃属落叶乔木，在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测，核桃富含脂肪(70%以上)及蛋白质(20%)，是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆产量最多，约占全国总产量的85%以上，并且是我国传统出口物资之一。
我国的核桃栽培面积约130万hm2以上，主要种植区域在西南和西北。在国际市场上，核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨，全国人均占有0. 24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远，如美国人均占有核桃1. 5kg，是我国的6倍。针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、开口、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。在加工中，存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急。
核桃也是我国干果类商品出口之一， 加工和出口的季节性比较强。核桃取仁在我国历来靠手工， 一人一天平均仅能砸30斤核桃， 取仁约12斤， 以天津口岸年出口核桃仁5000吨计，仅取仁一项需占用劳力80多万个劳动日， 而且， 加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节， 任务重， 时间紧， 形成与农业争劳力的局面， 所以， 实现核桃取仁机械化， 对解放劳动力， 支援农业生产有重要意义。核桃出口国家较多， 进口国家比较集中， 国际市场斗争十分激烈， 实现核桃加工机械化， 有利于我们抢时间， 争速度， 支援外贸。从经济上说， 国际市场核桃仁各质量等级的差价甚大。机械取仁有希望提高取仁质量，增加外汇， 同时大规模集中加工， 便于综合利用。核桃仁中约占5%的碎末可以集中榨油，大量的核桃壳是做活性炭的好原料。手工分散加工， 这些碎末都浪费了。研制核桃取仁机的具体任务是寻找适当的、特别是保证取仁质量的破壳工艺方法，研究实现这一工艺方法所要求的机器。
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