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1、摘要莲子为药、食两用品种，近年来在医药、保健、食品等方面用量大增。在以莲子为原料加工干果制品时脱壳作业是一项十分重要的前处理工序。我国现在莲子的脱壳都是采用手工操作。劳动强度大。近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，和对食品质量要求变高，以往的手工操作远不能满足现代水果加工的需求，研制一种新的脱壳机构是莲子加工业的前景所趋。莲子脱壳机的一般工作过程为：莲子的喂入、定位、切削与脱壳、成品与下脚料的分别收集。由于莲子的外形并非规则形状 因此在机械加工时，采用莲子的外形进行定位、夹持，不能保证莲子核的中心线刀具的中心线重合，定位会出现偏差，增加了莲子的破碎率和脱壳的不净率。通过对部分莲子品种的
2、物理结构研究，设计导向机构定位方式，保证莲子喂入时的定位精度。 针对当前莲子脱壳机存在的问题，综合各类水果脱壳机优点，设计出了经济型的莲子脱壳机，主要包括：送料机构、输送机构、弹性支撑机构、刀具移动机构，各机构动作协调，脱壳率高，对实现我国脱壳自动化有深远的意义。关键词：莲子、弹性支撑、自动化、脱壳机 ABSTRACTIn recent years Lotus seed, in medicine, health care,as food consumption soar for medicine, food and varieties. In hawthorn as raw material
3、processing beverages, canned and preserved fruit and dried fruit products to nuclear work is a very important pretreatment process. Our country now the hawthorn to nuclear were made by manual operation. General per person a day (8 h meter) processing hawthorn 50 60 kg, labor intensity. In recent yea
4、rs, with the development of economy and the improvement of peoples living standard and food quality asks to be high, in the past, the manual operation far cannot satisfy the demand of modern fruit processing, research and develop a new to nuclear agency is the prospect of hawthorn processing industr
5、y tend.Lotus seed sheller generally work process is: the lotus seed feeding, positioning, cutting and shelled, finished goods and scraps from the collected separately. Due to the shape of lotus seed is not rules shape. So the mechanical processing, positioning, clamping with the shape of a lotus see
6、d, and cannot guarantee the center line of the lotus seed core cutter centerline overlap, positioning will appear deviation, increase the rate of the lotus seed broken shell and no net rate. Through the study on the part of the physical structure of lotus seed varieties, design guides positioning wa
7、y, ensure the position precision when the lotus seed feeding.In view of the current problems of lotus seed sheller, and the comprehensive advantages of all kinds of fruit sheller, lotus seed sheller design out of the budget, mainly includes: conveying mechanism, transmission mechanism and elastic su
8、pport, tooling mobile mechanism, the agencies coordination, shelling rate is high, for our country to shell automation has a profound significance now.Keywords: Lotus seed, elastic support, automation, sheller目录摘要2ABSTRACT3第一章 概述51.1前言51.2 国内莲子脱壳机的发展现状51.3课题的研究内容61.4课题的研究意义7第二章 莲子脱壳机方案设计82.1莲子脱壳机方案对
9、比82.2莲子脱壳机方案确定102.3莲子定位解决方案102.4本章小结11第三章 莲子脱壳机设计计算123.1链轮链条的设计计算123.2 键的选择183.3速比分配193.4电机选型计算203.5同步带选型计算213.6导轨选型计算233.7本章小结24 第一章 概述1.1前言莲子作为一种口感好、营养高、绿色保健的食品，颇受大众的喜爱。随着人们生活水平的提高，相关产业的不断扩大与延伸，以及鲜莲子保鲜技术的不断完善，对鲜莲子的需求越来越大。但是现在莲子加工在中国还处在手工阶段，这种方式是低效的，人工成本高且不健康，这些不能满足企业大规模生产的需求。为此，作者结合莲子加工企业特点以及加工方式，
10、莲子是常规的几何形状颗粒相对统一的水果。通过对莲子产地湖北的新鲜莲子测定发现，莲子的直径一般在12 20毫米，壳壁厚度0.5 1.0毫米，16毫米的直径最大数量的莲子，外壳厚度在0.9毫米左右。相关数据显示莲壳是只有约三分之一的外表面有点坚硬，其余的比较脆弱，只要对1/3 1/2的坚硬削减，一部分脆弱的部分稍微挤压自然打开。为了测试切削性能的新鲜莲子壳，纸刀片设置在板内，叶片略高于0.5 0.7毫米(根据莲子直径大小调整)，结果表明，可以实现莲子的自动切削。1.2 国内莲子脱壳机的发展现状莲子是我国特有的药果兼用树种。莲子品种繁多，鲜食和加工果均在市场上销售看好。莲子为药、食两用品种，近年来在
11、医药、保健、食品等方面用量大增。在以莲子为原料加工果干制品时脱壳作业是一项十分重要的前处理工序。我国现在莲子的脱壳都是采用手工操作。一般每人每天(以8 h计)加工莲子5060kg，劳动强度大。近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，和对食品质量要求变高，研制一种新的脱壳机构是莲子加工业的前景所趋。中国从20世纪80 年代后期着手对脱壳机进行研制，并陆续推出一些产品。但真正在生产中推广应用的并不多。在众多的果品加工厂中，脱壳作业至今基本上仍靠手工或十分简陋的工具完成。莲子是盛产于两湖、两广和江浙地区的特色农产品。壳莲经由剥壳、脱皮、穿心和（或）开边等一系列加工后，成为直接进入市场的成品莲米，
12、莲米营养价值高且适口性好1，具有广阔的国内外市场。但是，在莲子加工中，壳莲的机械脱壳一直未能有效解决。莲壳主要由纤维素和半纤维素组成，莲壳坚硬，壳仁之间间隙小，而主要由淀粉构成的莲仁又为脆性，因此干壳莲子的破壳取仁难度很大2,3。现有莲子剥壳仍以人工为主，所研发的几类莲子剥壳机在实现壳莲机械剥壳方面进行了有益的探索4-6。因为受限于壳莲的几何和物理机械特性，当前在剥壳工艺上要解决剥壳率低、破碎率高等问题，在设备性能上要解决可靠性低、作业稳定性差等问题，通过创新设计，形成成熟定型的剥壳机产品，以满足莲子剥壳的实用性要求。莲子是广东、江苏和浙江地区特色农产品。通过剥壳、脱皮、穿心和一系列的处理，直
13、接成为进入市场的莲米，莲子高营养价值和适口性，在国内外有着广泛的市场。但莲子加工、机械脱壳一直未能有效解决。外壳主要由纤维素和半纤维素在莲花，莲花坚硬外壳，外壳和内核之间的间隙很小，和主要由淀粉壳内核为脆性，所以干壳莲子壳取仁是非常困难的。现有剥莲子壳仍然还处在人工阶段。因为莲子几何和物理和机械性能的壳，脱壳非常复杂，破碎率高，在设备性能上要解决可靠性低、作业稳定性差等问题，形成成熟定型的剥壳机产品，通过创新设计，以满足莲子剥壳的实用性要求。图1.1 国内莲子脱壳机美国FMC公司80年代推出了一种自动转矩式脱壳机。剥壳机设计中所采用的集总式调节机构可以完成对切割主要参数的调节，这些参数是：减少
14、压力、切削深度和切削刀在垂直平面的倾斜角度、切刀偏移角平面的地平线，减少压力是预设，可以调整滚筒叶片上的正压力，减少压力辊刀壳的莲花,滚刀旋转的同时减少预压弹簧的压力调节调整机制，设计可调压力8 20公斤范围内。切削深度是由切削深度限制在线调整控制调节机制，主要是根据壳莲子大小和凝固壳厚度大小调整。调节机制的设计考虑的三个要素：一个可以在线调整，第二个能自锁后调整，第三调节轻便，因此选用螺旋副调节。图1.2 国外莲子脱壳机随着人民生活水平的不断提高，人民对食品质量的要求也越来越严格。生产厂家也意识到前处理工序对产品质量有着不可忽视的影响，各厂家纷纷寻找合适的前处理设备。由于许多前处理设备在国内
15、尚属空白，因此，开发性能优良的脱壳机及其它前处理设备是形势所需。脱壳作业是一项十分重要的前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果脱壳的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势。1.3课题的研究内容（1）系统运动方案设计，提出几种可行的方案，进行优化对比，选出一种最优的方案进行设计。（2）莲子脱壳机主传动结构及工作原理分析。（3）传动系统的选型计算，对电机的扭矩、功率进行计算；减速器的额度负载、传动比进行理论计算链条传动、带传动进行选择；气缸的缸径、推力进行选择。（4）采用三维软件对传动系统中的零部件进行结构设计。（5）对莲子脱
16、壳机进行装配。1.4课题的研究意义建国五十年来，我国的农业设备虽然已经有了较大的发展，具备了一定的基础和规模，初步满足国民经济和人民生活的需要。但随着世界科学技术的迅速发展，技术水平和生产能力与工业发达国家相比还存在相当大的差距。因此，在我国以新技术改造传统产业和开发高技术含量的新产品，已成为当前机械工业以至各传统产业密切关注和改革的焦点。机电一体化技术是机械技术和电子技术的有机结合，它包括机械、电子、计算机和自动控制技术。它从系统工程的观点出发，使产品或系统实现整体优化。近年来，世界上各发达国家竞相发展机电一体化技术，以提高制造技术水平，实现生产系统向柔性化、智能化发展。机电一体化技术给传统的机械工业带来
