椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)

1、椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)摘要椰子(Cocos nucifera L.)是棕櫚科椰子屬植物，為多年生常綠喬木，廣泛分布于世界上近100個(gè)地處熱帶的國(guó)家和地區(qū)，其中主產(chǎn)國(guó)是印尼、菲律賓、印度和斯里蘭卡等，我國(guó)椰子的主要種植區(qū)在海南，種植面積和果實(shí)產(chǎn)量均占全國(guó)的90以上。椰子果是椰子樹(shù)的果實(shí)，俗稱椰子國(guó)人對(duì)于椰子的利用傳統(tǒng)上采用剖切的方式只是能攝取汁液，剩余果皮殘?jiān)碗S處丟棄嚴(yán)重制造污染，因此椰農(nóng)轉(zhuǎn)型推出剝殼椰子，即先行剝除椰子外殼僅存內(nèi)果皮（硬殼）再加以冷藏保鮮販?zhǔn)?，果皮殘?jiān)俳?jīng)粉碎后當(dāng)介質(zhì)利用，作法上較為環(huán)保，目前剝殼方式仍以人工為主。本研究針對(duì)椰子基本物性加以探討分析，進(jìn)而規(guī)劃設(shè)計(jì)剝殼機(jī)構(gòu)。調(diào)查顯示椰

2、子外觀大部分呈三稜形，果實(shí)由外果皮、中果皮、內(nèi)果皮組成，外果皮呈綠色或淺黃色，光滑堅(jiān)實(shí)，富韌性，中果皮屬纖維層含軟木屑包覆著內(nèi)果皮。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果顯示果皮含水率變化與破壞力之間有密切關(guān)系，即外果皮破壞力隨著含水率下降有逐漸增大現(xiàn)象，中果皮破壞力與含水率多寡無(wú)直接關(guān)系，但與纖維條數(shù)、厚度有關(guān)。本研究設(shè)計(jì)三角錐型齒剝殼機(jī)構(gòu)以拉扯方式將椰皮撕裂，椰子剝衣工序由人工操作變?yōu)闄C(jī)器操作，不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，為后期工序提供充足的原材料，更重要的是能夠保證操作人員的人身安全，減少傷殘事故的發(fā)生。同時(shí)由于前期工序采用了自動(dòng)化，不僅可以節(jié)省大批的勞動(dòng)力，而且解決了椰子生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的瓶頸問(wèn)題，為企業(yè)擴(kuò)大生

3、產(chǎn)規(guī)模，提高經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)辟新的途徑。關(guān)鍵字： 椰子剝衣機(jī) ； 滾切式 ；刀架 ； 空氣吹掃。AbstractCoconut (Cocos nucifera L.) is a coconut palm species, is a perennial evergreen tree , widely distributed in the worlds nearly 100 countries and regions located in the tropics , where the main producing countries are Indonesia, the Philippines , I

4、ndia and Sri Lanka , our main coconut growing areas in Hainan, planted area and yield fruits account for more than 90 % of the country . Coconut fruit is the fruit of the coconut tree , commonly known as coconut. For people using traditional cut way using only capable of taking on the coconut juice

5、, peel residue remaining on everywhere discarded serious polluters , so coconut husking coconuts agricultural transformation launch that first strip of coconut shell remaining endocarp ( hard shell ) coupled with cold storage to sell , then peel residue after crushing when the media use , the more e

6、nvironmentally friendly practices , there is still labor -based sheller way . In this study, to investigate the analysis of the basic physical properties of coconut , and then peel the planning and design agency . Survey shows that the appearance of most of the three prism coconut , fruit from the e

7、xocarp , mesocarp , endocarp composed husk green or pale yellow , smooth and solid , rich toughness, mesocarp endocarp fiber -containing layer is a soft wood covered with . The test results showed close relationship between the peel and destructive changes in moisture content , that husk destructive

8、 moisture content decreased gradually with increasing phenomenon , mesocarp destructive and not directly related to the amount of moisture , but the number of fibers , thickness. The study was designed triangular pyramidal teeth pulled way Sheller institutions coconut skin torn clothing coconut peel

9、ing process by a human operator into a machine operator , not only can greatly increase productivity, provide adequate raw materials for the latter process is more important to ensure the safety of the operator, reduce the incidence of disability accidents. At the same time due to the early adoption

10、 of automated processes , can not only save a lot of labor , but also to solve the coconut production enterprises to expand the scale of production bottlenecks for enterprises to expand production scale , opening up new ways to improve economic efficiency . Keywords: Coconut stripping clothes dryers

11、; roll-cut; knife; air purge.目錄摘要21.概述41.1 引言41.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)試驗(yàn)52. 椰子剝殼機(jī)的總體設(shè)計(jì)102.1椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)理念102.2椰子剝殼機(jī)所采用的結(jié)構(gòu)103.主要參數(shù)設(shè)計(jì)163.1殼機(jī)所需功率計(jì)算163.2電動(dòng)機(jī)的選擇163.3減速器的選擇173.4驗(yàn)算剝皮機(jī)的剝皮速度183.5風(fēng)機(jī)的選擇183.6聯(lián)軸器的選型計(jì)算.193.7滾珠絲杠的選擇設(shè)計(jì).204.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)284.1面板的設(shè)計(jì)284.2刀具的選擇295.主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算315.1滾動(dòng)軸承的校核315.2滑動(dòng)軸承的校核345.3軸的校核345.4 鍵連接的選擇及校核376、結(jié) 論38參

12、考文獻(xiàn)39致謝391.概述1.1 引言可可椰子屬棕櫚科大型熱帶植物，分佈范圍涵蓋熱帶亞洲、大洋洲、拉丁美洲及非洲，極限緯度在南北緯27，理想的緯度則在南北緯20，柯(1980)，其中臺(tái)灣產(chǎn)區(qū)分佈之緯度在北緯23.6。椰子自古即有天堂樹(shù)之美稱，具有商業(yè)及工業(yè)用途。如椰子水含多種生長(zhǎng)激素及維生素C，可作清涼飲料，椰纖可作栽培介質(zhì)及墊片，椰子殼則含灰分、木質(zhì)素、纖維素、戊聚糖等成份可作工藝品或椰雕，椰肉可生食、做菜或加工製作成椰油、椰子粉、椰脂等利用價(jià)值非常高。對(duì)于椰子利用方式國(guó)人仍以攝取汁液當(dāng)作飲料為主，由于椰子之外皮光滑堅(jiān)實(shí)，富韌性、造成消費(fèi)者處理上的困擾，因此只好購(gòu)買路邊攤販將椰子剖切后瓶裝之

13、椰子水，其馀椰纖或椰殼均未善加利用，隨便丟棄于山溝、河床或路邊，制造環(huán)境污染。以海南省2010年農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)椰果產(chǎn)量49,522噸，農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)(2011)，則一年大約要製造32,932噸污染物，確實(shí)會(huì)造成環(huán)保問(wèn)題?；谏鲜鲈蚣凹尤隬TO國(guó)外椰子進(jìn)口后之沖擊下，椰價(jià)每況愈下，促使椰農(nóng)轉(zhuǎn)型推出剝殼椰子（即先行去除椰子外殼僅存內(nèi)果核），此產(chǎn)品經(jīng)冷藏保鮮后販?zhǔn)垲H受消費(fèi)大眾歡迎，其原因?yàn)轶w積減少，攜帶方便，消費(fèi)者只要將吸管插入果核芽眼即可攝取到椰子汁液，方便又環(huán)保，此加工后之剝殼椰子產(chǎn)品為椰農(nóng)帶來(lái)商機(jī)。以目前一年大約可生產(chǎn)1萬(wàn)8千余噸剝殼椰子，每公斤單價(jià)以23元計(jì)，則產(chǎn)值約4億1千多萬(wàn)元，若再將去除

14、之果皮纖維粉碎后作為其他用途之質(zhì)材販賣，每公斤市價(jià)4元計(jì)，產(chǎn)值達(dá)1億2千余萬(wàn)元，合計(jì)加工后總產(chǎn)值達(dá)5億3千余萬(wàn)元，（其他副加產(chǎn)物尚未包括椰殼及椰肉），比未加工前以鮮椰果販賣時(shí)每公斤市價(jià)6元計(jì)，總產(chǎn)值約2億9千余萬(wàn)元高出2億4千余萬(wàn)元（表1）。目前椰子剝殼方式系利用一支固定三角架上焊接尖扁型齒，以手持椰子往下重?fù)艏獗庑妄X將堅(jiān)實(shí)外皮刺破后再分層剝除（圖1-1），每小時(shí)大約可處理6080粒，此人工作業(yè)方式費(fèi)時(shí)耗工，操作過(guò)程危險(xiǎn)性高。圖1-1 人工剝殼的方式國(guó)內(nèi)有關(guān)椰子剝殼機(jī)械可供參考資料甚少，因此本研究擬針對(duì)椰子基本物性加以探討分析，希望設(shè)計(jì)出可取代人工之剝殼機(jī)構(gòu)，提升作業(yè)效率及降低加工成本，使椰子

15、產(chǎn)業(yè)得以永續(xù)經(jīng)營(yíng)。1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)試驗(yàn)1.2.1 外觀及組織結(jié)構(gòu)隨機(jī)抽取大、中、小各30粒椰果，將其切成剖面，如圖所示。圖1-2 椰果剖面圖用游標(biāo)卡尺對(duì)外果皮及中果皮之厚度加以測(cè)量，外果皮測(cè)量外緣皮，中果皮測(cè)量區(qū)域從果蒂起始點(diǎn)、尾端起始點(diǎn)、二側(cè)外緣（離內(nèi)果核最接近點(diǎn)）等各取6點(diǎn)加以測(cè)量，由于中果皮組織含軟木屑，纖維呈條形，測(cè)量時(shí)將軟木屑刮除后再量取纖維厚度。由表3得知外果皮平均厚度0.5mm，中果皮部分為果蒂起始點(diǎn)平均厚度39.8mm、尾端起始點(diǎn)平均厚度19.8mm、外緣a值及b值平均厚度分別為21.2mm；18.6mm，纖維平均厚度0.23mm，從測(cè)量結(jié)果由中果皮外緣周厚度椰子因生長(zhǎng)環(huán)境條件

16、及栽培技術(shù)或品種之不同外觀呈不規(guī)則狀，海南所栽培之綠色品種通常呈三棱形，外果皮色澤亦因品種不同大約有綠色、黃色、橙色等，椰子果實(shí)結(jié)構(gòu)組織可分為外果皮、果皮（纖維）、內(nèi)果皮（硬殼）等，外果皮表面光滑堅(jiān)實(shí)，富韌性，中果皮由纖維構(gòu)成內(nèi)含軟木屑，纖維呈長(zhǎng)條狀形，內(nèi)果皮則為堅(jiān)實(shí)的硬殼內(nèi)含椰子汁液及果肉。由（表2）得知大粒果平均每粒重在4,260g，外中果皮占69%汁液含量占17.3%；中粒果平均每粒重在3,200g，外中果皮占64.1%，汁液含量占25.4%；小粒果平均每粒重在1,800g，外中果皮占64.9%，汁液含量占14.3%，顯見(jiàn)消費(fèi)者若要購(gòu)買椰子或剝殼椰子以選擇中粒果最經(jīng)濟(jì)，利用性較佳。1.2

17、.2 椰果表皮含水率變化一般椰農(nóng)將採(cǎi)下來(lái)的鮮椰果及時(shí)完成剝殼可保椰汁新鮮度，經(jīng)觀察椰子若在常溫2528存放10天后表皮或果蒂部分開(kāi)始脫水形成離層現(xiàn)象，可能影響椰汁品質(zhì)或發(fā)生異味。本試驗(yàn)隨機(jī)抽取採(cǎi)收后大、中、小椰果各30 粒，按照110 天數(shù)逢機(jī)取外、中果皮樣品數(shù)，以攝氏1032，烘干時(shí)間為4小時(shí)以上，到結(jié)干恒重止，測(cè)試果皮10天內(nèi)含水率之變化。為椰子採(cǎi)收后第1天至第10天外果皮及中果皮所作的含水率測(cè)定結(jié)果及變化情形外果皮含水率從第一天68.5降為48.9，降幅達(dá)19.6，中果皮含水率從第一天88.6降為77.2，降幅僅達(dá)11.4，由試驗(yàn)結(jié)果得知中果皮水份變化較小，顯示保水性相當(dāng)好，作為農(nóng)園作物

18、栽培利用上頗佳之質(zhì)材。圖1-3 椰子采摘10天含水率變化圖1.2.3 椰皮破斷力測(cè)量以隨機(jī)取樣方式將外果皮切成10cm 2cm0.50.6mm；中果皮由外層往內(nèi)切成10cm 2cm56mm試片各30片，兩種果皮第一片不乾燥先行利用械械式拉力計(jì)測(cè)試破斷拉力及利用切斷試驗(yàn)機(jī)，將試片擺放在塑膠板上，利用刀具由上往下將果皮切斷為止，計(jì)算其最大切斷力，其馀分批置入乾燥箱內(nèi)，經(jīng)預(yù)備試驗(yàn)結(jié)果以乾燥速率較接近自然乾燥之溫度外果皮以25、中果皮以35進(jìn)行乾燥，每隔30分鐘依序取出以同樣步驟加以測(cè)試，兩種果皮試片共做10次3重復(fù)。外果皮及中果皮破斷拉力測(cè)試外果皮含水率從未乾燥前之63.5下降至24.9時(shí)，其破斷拉

19、力值從8.25kg增至10kg，最大破斷拉力為13.25kg，單位面積平均抗拉力為1.02kg/mm抗拉力隨著果皮含水率下降有逐漸增大的現(xiàn)象；中果皮含水率從未乾燥前之85.2下降至70.2 時(shí)，破斷拉力值則介于2140kg之間，平均值為30.34kg，單位面積平均抗拉力為0.29kg/mm2，顯示中果皮之抗拉力與含水率無(wú)直接關(guān)系，但與纖維分佈條數(shù)及厚度有直接關(guān)系R20.85，即纖維條數(shù)越多或纖維的厚度越厚，抗拉力越大。果皮（硬殼）等，外果皮表面光滑堅(jiān)實(shí)，富韌性，中果皮由纖維構(gòu)成內(nèi)含軟木屑，纖維呈長(zhǎng)條狀形，內(nèi)果皮則為堅(jiān)實(shí)的硬殼內(nèi)含椰子汁液及果肉。由得知大粒果平均每粒重在4,260g，外中果皮占6

20、9%汁液含量占17.3%；中粒果平均每粒重在3,200g，外中果皮占64.1%，汁液含量占25.4%；小粒果平均每粒重在1,800g，外中果皮占64.9%，汁液含量占14.3%，顯見(jiàn)消費(fèi)者若要購(gòu)買椰子或剝殼椰子以選擇中粒果最經(jīng)濟(jì)，利用性較佳。外果皮及中果皮切斷力測(cè)試，由刀具對(duì)椰子外果皮及中果皮切斷力試驗(yàn)，結(jié)果顯示外果皮切斷力隨著含水率下降呈現(xiàn)需較大切斷力現(xiàn)象；中果皮切斷力則與含水率無(wú)直接關(guān)系，仍與纖維條數(shù)及厚度有關(guān)，R20.86。剝殼機(jī)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)與性能測(cè)試第一階段機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試外果皮光滑堅(jiān)實(shí)又富韌性，依前項(xiàng)物性測(cè)試值其最大破斷拉力達(dá)13.25 kg；中果皮最大破斷拉力高達(dá)40kg，因此初步設(shè)計(jì)

21、一組弧輪，在弧輪上等距排列方式銲接9支長(zhǎng)5cm字錐型齒，并以2HP馬達(dá)及鏈條帶動(dòng)弧輪滾動(dòng)，將椰子擺放在字錐型齒上，測(cè)試結(jié)果利用其齒牙滾動(dòng)可將椰子堅(jiān)實(shí)果皮分塊撕裂，但連帶容易將椰子內(nèi)果核撕破，造成椰子汁液外溢，由以上第一階段設(shè)計(jì)及試驗(yàn)，可得到以下結(jié)論：進(jìn)行剝殼作業(yè)時(shí)必須要將椰子上下挾持及旋轉(zhuǎn)，防止椰子被弧輪上的錐形齒刺破或撕裂后卡住，而無(wú)法進(jìn)行二次撕裂動(dòng)作。2. 椰子剝殼機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)理念椰子屬棕櫚科椰子屬單子葉多年生常綠喬木，是一種典型的熱帶木本油料作物。椰衣表皮厚1-2mm。它是由革質(zhì)粗纖維組成。強(qiáng)度大、韌性強(qiáng)、木質(zhì)素含量較高。椰衣纖維堅(jiān)韌而富有彈性、耐腐蝕、具有較高商業(yè)

22、價(jià)值。目前海南省有椰子加工企業(yè)近300家.但是大部分企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)薄弱，產(chǎn)品加工的機(jī)械化水平較低，難以提高經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外很多相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員都在從事這方面的研究，也取得了一些成果。比如有用三角錐型齒剝殼機(jī)構(gòu)以拉扯方式將椰皮撕裂后，又改用高速旋轉(zhuǎn)的盤刀以切削方式對(duì)椰皮進(jìn)行破壞的剝衣機(jī)。剝衣率僅為57.3%，有利用高速旋轉(zhuǎn)盤刀切削破壞椰衣，殘余的果皮纖維再通過(guò)旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絲輪加以去除的旋切式剝衣機(jī)和基于對(duì)椰子的幾何，物理機(jī)械特性的研究后用帶釘齒的雙齒輥并壓框?qū)崿F(xiàn)剝衣的新式設(shè)計(jì)剝衣機(jī)，剝衣率都約為85%。但剝殼后椰衣纖維被嚴(yán)重破壞，產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值減少。有利用六角刀具扎入椰衣旋轉(zhuǎn)剝開(kāi)椰

23、衣的自動(dòng)剝衣機(jī)。但是裝夾椰子操作復(fù)雜，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。以上的椰殼剝衣機(jī)，雖然都實(shí)現(xiàn)了對(duì)椰衣的剝除。但剝衣效果差異較大，都有不同程度的缺陷。相對(duì)市場(chǎng)化還有很遠(yuǎn)的距離。所以海南的大部分椰子產(chǎn)品還是采用傳統(tǒng)的手工或者半手工的方式加工。這種方式工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，安全性差，極大地制約了椰子產(chǎn)業(yè)化，商品化的發(fā)展。研究設(shè)計(jì)一種綜合考慮上述諸多剝衣缺陷的新型高效剝衣機(jī)是椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的急需解決的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)將要設(shè)計(jì)一種椰子剝殼機(jī)，該機(jī)由傳動(dòng)系統(tǒng)、喂入裝置、剝衣裝置、高壓氣流、儲(chǔ)料箱機(jī)架組成。工作時(shí)，首先，開(kāi)啟高壓空氣把剝衣釘板吹掃干凈，之后椰子通過(guò)喂料口進(jìn)入剝衣裝置的兩個(gè)剝衣釘板之間，通過(guò)伺服電動(dòng)

24、機(jī)的帶動(dòng)及螺桿的傳動(dòng)，使得左側(cè)豎直釘板和右側(cè)傾斜釘板依次移動(dòng)。椰子被剝除干凈后，左側(cè)的剝衣釘板退回。光滑的椰子落到過(guò)濾網(wǎng)上，滾落下來(lái)，方便工人收集。被剝除的椰衣會(huì)透過(guò)過(guò)濾網(wǎng)落入下面的皮屑收集箱中，保證了操作車間的整潔。然后兩個(gè)釘板復(fù)位，進(jìn)入下一個(gè)剝衣過(guò)程。 該機(jī)具有生產(chǎn)率和剝殼率較高，剝殼后椰衣纖維破壞較輕的優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型企業(yè)使用。 2.2椰子剝殼機(jī)所采用的結(jié)構(gòu)2.2.1動(dòng)力機(jī)構(gòu)本次設(shè)計(jì)選取兩臺(tái)伺服電機(jī)，配兩個(gè)NGW72-15型減速器。伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓

25、信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1、精度：實(shí)現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問(wèn)題；2、轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到20003000轉(zhuǎn)；3、適應(yīng)性：抗過(guò)載能力強(qiáng)，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對(duì)有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用；4、穩(wěn)定：低速運(yùn)行平穩(wěn)，低速運(yùn)行

26、時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場(chǎng)合；5、及時(shí)性：電機(jī)加減速的動(dòng)態(tài)相應(yīng)時(shí)間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是：平常看到的那種普通的電機(jī)，斷電后它還會(huì)因?yàn)樽陨淼膽T性再轉(zhuǎn)一會(huì)兒，然后停下。而伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是說(shuō)停就停，說(shuō)走就走，反應(yīng)極快。但步進(jìn)電機(jī)存在失步現(xiàn)象。本次選用無(wú)錫信捷電氣股份有限公司所生產(chǎn)的伺服電機(jī)Ys-90S-8。減速機(jī)在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，上海長(zhǎng)城減速機(jī)蝸桿減速機(jī)和行星齒輪減速機(jī)；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)廠輪形狀可分為

27、圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐圓柱齒引輪減速機(jī)；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開(kāi)式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置 。本次設(shè)計(jì)選用的減速器的型號(hào)為NGW72-15。2.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器聯(lián)軸器是一個(gè)可以連接二個(gè)不同機(jī)器的軸，在傳動(dòng)過(guò)程中一起旋轉(zhuǎn)的機(jī)械元件。一般來(lái)說(shuō)在聯(lián)軸器運(yùn)作過(guò)程中，二個(gè)軸不會(huì)脫開(kāi)，不過(guò)有些有扭力限制功能的聯(lián)軸器，在扭力過(guò)大時(shí)會(huì)使二軸有速度差，甚至脫開(kāi)的功能。在加工車間和工廠內(nèi),也被廣泛稱為“靠背輪”。聯(lián)軸器的主要用途是結(jié)合二個(gè)旋轉(zhuǎn)件，在一定程度的軸向、角度

28、偏差或端面位移時(shí)仍能正常的運(yùn)作。若妥善的選擇、安裝及維護(hù)聯(lián)軸器，可以減少大量的維修費(fèi)用及停機(jī)時(shí)間。聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來(lái)連接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的連接部件。本次選用ML系列梅花形彈性聯(lián)軸器。ML型梅花形彈性聯(lián)軸器適用于聯(lián)結(jié)兩同軸線的傳動(dòng)軸系，具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移，減震，耐磨及緩沖性能，工作溫度為：-35+80，傳 遞公稱轉(zhuǎn)矩為1625000N.m。

29、ML系列梅花形彈性聯(lián)軸器主要由兩個(gè)帶凸齒密切嚙合并承受徑向擠壓以傳遞扭矩，當(dāng)兩軸線有相對(duì)偏移時(shí)，彈性元件發(fā)生相應(yīng)的彈性變形 ，起到自動(dòng)補(bǔ)償作用。絲杠 絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是艾克姆螺桿的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滑動(dòng)動(dòng)作變成滾動(dòng)動(dòng)作。絲杠的原理1、按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例，滾珠絲杠（已基本取代梯形絲桿，俗稱絲桿）是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)

30、確等2、當(dāng)滾珠絲杠作為主動(dòng)體時(shí)，螺母就會(huì)隨絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)利用絲杠，把原動(dòng)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為了剝殼機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)。剝殼機(jī)構(gòu)剝衣釘板部分主要包括釘板，兩側(cè)護(hù)板，刀片，活板，內(nèi)孔氣道，擋塊釘板大小約50X50mm。釘板由鋼板加工而成。工作表面鑲?cè)胩刂频牡镀敯迩斑呌脧椈陕?lián)接活板?；畎逯虚g開(kāi)有高壓氣道，表面開(kāi)有氣孔孔與孔之間，刀片與刀片之間都間隔。左右釘板背面上接絲杠裝置，活板下邊接高壓送氣裝置當(dāng)切削完畢，椰子離開(kāi)釘板，活板通過(guò)彈簧彈力復(fù)位!把少量纏裹在刀片上的椰衣纖維推離刀片，然后由高壓氣體吹掃干凈

31、。剝衣釘板兩側(cè)有護(hù)板，以防止椰子或椰衣碎片意外飛出護(hù)板上有擋塊。調(diào)整擋塊位置，可以限定活板活動(dòng)范圍，進(jìn)而決定刀片剝衣時(shí)的切入深度為了縮減釘板的大小和行程。兩塊頂板錯(cuò)開(kāi)放在機(jī)架上，并且為了釘板運(yùn)行平穩(wěn)，頂板的底部連有滑塊，可以在機(jī)架的滑軌上滑動(dòng)，同時(shí)為了最大面積的接觸剝除椰衣，左側(cè)釘板豎直放置，右側(cè)釘板傾斜放置，并且傾斜角度可以通過(guò)后邊的斜度調(diào)節(jié)旋鈕適當(dāng)調(diào)節(jié)，與護(hù)板的擋塊配合，可以滿足不同品種，形狀差異較大的椰子剝衣。吹掃風(fēng)機(jī)，在剝皮之后，風(fēng)機(jī)將椰子皮吹往指定位置，便于清潔，保護(hù)環(huán)境。參數(shù)利用機(jī)械和電動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制工作，該設(shè)備配備總動(dòng)力為680W。對(duì)由于椰子品種差異和含水量造成的形狀，硬度不同的

32、，本椰子剝衣機(jī)均能調(diào)整適用根據(jù)工人操作的熟練度，該剝衣機(jī)每小時(shí)可剝衣500-600個(gè)小時(shí)。3.主要參數(shù)設(shè)計(jì)椰子剝殼機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，看的是其主要部件的設(shè)計(jì)，如果設(shè)計(jì)不合理，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者說(shuō)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，那么生產(chǎn)出來(lái)的這臺(tái)機(jī)器就是一堆費(fèi)品。設(shè)計(jì)合理，機(jī)器就能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)并對(duì)椰子進(jìn)行剝殼。因此，椰子剝殼機(jī)的主要部件的設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中顯得尤為重要，合理的設(shè)計(jì)將提供給使用者更多的方便和實(shí)惠。3.1殼機(jī)所需功率計(jì)算由果皮破斷力測(cè)量可知椰果皮最大破斷力為40kg即：F=4010=400N根據(jù)所給產(chǎn)量要求500-600個(gè)小時(shí),此為椰子仁的產(chǎn)量，此即每6S就要完成一次剝殼。左邊剝殼機(jī)構(gòu)刀片進(jìn)給量至少為0

33、.5m/s，方向?yàn)閄軸方向，右邊剝殼機(jī)構(gòu)刀片進(jìn)給量至少為0.5m/s，方向?yàn)閅軸方向。由此可知?jiǎng)円粋€(gè)椰子需要的功率為：=4000.5=200W3.2電動(dòng)機(jī)的選擇傳動(dòng)裝置總效率： 由滾珠絲杠導(dǎo)程公式： 選取則絲杠的轉(zhuǎn)速至少為由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得行星齒輪減速器傳動(dòng)比范圍為40400則至少需要電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為結(jié)合所計(jì)算的電機(jī)功率，可選電機(jī)型號(hào)為Ys-90S8具體參數(shù)如下： 品牌：奉微 型號(hào)：YS-90S8 額定功率：370（W） 產(chǎn)品類型：三相異步電動(dòng)機(jī) 額定電壓：380（V） 額定電流：1.38（A） 額定轉(zhuǎn)速：700（rpm） 額定轉(zhuǎn)矩：5.048（NM） 3.3減速器的選擇由于電機(jī)轉(zhuǎn)速為700r

34、/min,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速為10r/min則傳動(dòng)比選70先按初選：查表8-465，剝皮機(jī)工作負(fù)荷平穩(wěn)，且為連續(xù)工作10-24小時(shí)，得：K1=1.12=3701.12=414.4W查表8-462，初選減速器型號(hào)為NGW72-15，其n1=600r/min, =5.6KW按進(jìn)行校核查表8-460，按，查表8-464，得已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700r/min，所以V=V700/600=0.701700/600=0.818m/s查表8-466，得 =3701.12=414.4WNGW72-15在電機(jī)轉(zhuǎn)速700r/min時(shí)，=5.67/6=6.53KW 所以滿足要求。3.4驗(yàn)算剝皮機(jī)的剝皮速度根據(jù)所選電機(jī)及減速

35、器的相關(guān)參數(shù)計(jì)算得滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)速度：其中 為減速器的實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算得刀具的進(jìn)給速度為，大于上述中所需要的進(jìn)給速度0.5m/s，所以滿足設(shè)計(jì)要求。3.5 風(fēng)機(jī)的選擇由上表2、3椰子基本物性及外果皮厚度的測(cè)量表可計(jì)算出椰子皮的密度為：=m/vm=2051g-每粒椰果外果皮加中皮的平均重量V=1223.30.5+（39.8+19.8+21.2+18.6）/4+0.24/10 =3130cm3 則椰果皮的密度=0.66g/ cm3根據(jù)釘板的排布可知，所剝的椰果皮的截面尺寸為30mm30mm，椰果皮最大厚度為39.8mm，從而計(jì)算出剝掉的椰果皮最大質(zhì)量為：m=v=0.6693.98=23.65g欲將椰

36、果皮往排渣口吹掃，需要克服椰果皮與集渣箱的摩擦力，其最大摩擦力為： 其中u為摩擦系數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)值0.5。將最大質(zhì)量的椰果皮按最小截面計(jì)算，其截面面積為： S=33=9cm2欲克服最大摩擦力則所需風(fēng)壓Pf/s=0.12/（910-4）=133pa可選風(fēng)機(jī)型號(hào)為Y4-73-10D其參數(shù)為：3.6聯(lián)軸器的選型計(jì)算聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)常用的部件，它主要用來(lái)是聯(lián)接軸與軸（有時(shí)也聯(lián)接其它回轉(zhuǎn)零件）。以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器連接的兩根軸只有在機(jī)器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離。 結(jié)構(gòu)如下圖： 校核公式： = 公稱轉(zhuǎn)矩 T=5.048N.mm查表11-1得=1.5 =1.55.048=7.572N.mm =7.

37、572N.m根據(jù)工作要求，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為ML1.聯(lián)軸器的型號(hào)具體參數(shù)如下 型 號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩Tn N.m 許用轉(zhuǎn)速鋼nr/min軸孔直徑d1、d2、dz軸孔長(zhǎng)度J型ML1251150016，1830由所選聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為25N.m，許用轉(zhuǎn)速11500r/min700r/min，滿足設(shè)計(jì)的性能要求。3.7滾珠絲杠的選擇設(shè)計(jì)在一般情況下，設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，必須知道下列條件：最大工作負(fù)載 Fmax（或平均工作負(fù)載Fm）作用下的使用壽命T，絲杠的工作長(zhǎng)度L（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速n（平均轉(zhuǎn)速n），滾道的硬度HRC及絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，然后按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、 計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最

38、大動(dòng)負(fù)載Ca的數(shù)值。2、 從滾珠絲杠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，找出相應(yīng)尺寸系列對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)載荷Ca的相近值，并初選型號(hào)。3、 根據(jù)具體工作要求，對(duì)于結(jié)果尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動(dòng)效率等方面的要求，從初選的幾個(gè)型號(hào)中再挑選出比較合適的公稱直徑d0、導(dǎo)程L0、滾珠列數(shù)k、滾珠圈數(shù)j等確定某一型號(hào)。4、 根據(jù)所選出的型號(hào)，列出（或算出）其主要參數(shù)的數(shù)值；驗(yàn)算其剛度及穩(wěn)定性系數(shù)是否滿足要求。若不滿足要求，則需要另選其它型號(hào)，再做上述的計(jì)算和驗(yàn)算直至滿足要求為止。3.7.1確定滾珠絲杠的支承方式：一、 滾珠絲杠常用的支承方式見(jiàn)下圖。圖a為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和豎直安裝的絲杠。圖為一端固定一端簡(jiǎn)支，常

39、用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠。圖c為兩端固定，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、要求高速精度、高剛度的地方。這種方式還可以預(yù)拉伸。這種安裝方式雖優(yōu)點(diǎn)顯著，但工藝比較困難。滾珠絲杠都用滾動(dòng)軸承支承?？捎玫臐L動(dòng)軸承種類很多。從目前情況看來(lái)，本課題可選用角接觸球軸承：這種軸承可以組配。( a )圖為一對(duì)背靠背，( b )圖為一以面對(duì)面。都承受兩個(gè)方向的載荷。由于螺母（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床身上）的同軸度難免有某些誤差，希望軸承有一定的自動(dòng)調(diào)心作用。面對(duì)面組配時(shí)，兩接觸線與軸線交點(diǎn)之間的距離比背靠背時(shí)小，調(diào)心較易。所以絲杠軸承面對(duì)面配用得比較多。這種軸承是在預(yù)加載荷的條件下組配的。背靠背組

40、配時(shí)，內(nèi)圈端面各磨去裝配時(shí)壓緊內(nèi)圈。就可施加預(yù)加載荷。簡(jiǎn)支端常用深溝球軸承，不預(yù)緊。本課題設(shè)計(jì)采用的是角接觸球軸承，原因在于： 1.橫向進(jìn)給系統(tǒng)既承受縱向的力，又要承受橫向進(jìn)給力，考慮到系統(tǒng)受力情況； 2. 為了保證加工精度，橫向進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡范圍決定了采用角接觸球軸承。 3.7.2滾珠絲杠副額定載荷：（1）額定動(dòng)載荷Ca即在一組有相同參數(shù)的滾珠死杠副中，把90%達(dá)到10轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞剝傷所能承受的純軸向載荷稱為額定動(dòng)載，以Ca表示。（2）額定靜載荷Cao:在滾珠絲杠副靜止（或轉(zhuǎn)速10r/min狀態(tài)下，承受最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾道接觸面的塑性變形量只和為滾珠直徑0.00001倍時(shí)的軸向載荷

41、，稱為額定靜載荷，以Cao表示。3.7.3滾珠絲杠幅主要參數(shù)的確定：（1）按預(yù)期壽命Ln及軸向載荷Fa進(jìn)行選擇：Ln=(Ca/Fa)10（轉(zhuǎn)）1 （3-1）一般情況下，F(xiàn)a可以用平均載荷Fm予以代替：Fm= 1 （3-2）式中；Ln為預(yù)期設(shè)計(jì)壽命，F(xiàn)max為最大軸向載荷，F(xiàn)min為最小軸向載荷。對(duì)于機(jī)床Ln通常取Ln=2010（轉(zhuǎn)）則：Ca=Fm:2.71Fm 1 （3-3）本課題設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)最大進(jìn)給力為2750N，橫向進(jìn)給為一半即1375N，所以得：Fmax=680N（經(jīng)驗(yàn)值）Fmin=35%Fmax =238N所以Fm=537.7N故：Ca=2.71Fm=2.71237.7=644.2

42、N(2)按承受的最大軸向力Fmax確定參數(shù)計(jì)算靜負(fù)荷Cmo：Cmo=KKFmax即CmoCmo=1.52680=2062.5N故；絲杠的額定動(dòng)載荷Ca644.2N 絲杠的額定靜載荷Ca2062.5N選擇：代號(hào)為2505-4型的滾珠絲杠，其基本直徑25mm，大徑24.5mm基本導(dǎo)程5mm3.7.4對(duì)選定的滾珠絲杠幅參數(shù)進(jìn)行核算：（1）最大軸向壓縮載荷F滾珠絲杠受壓力作用后，在彈性范圍內(nèi)的臨界穩(wěn)定載荷Fc由下式計(jì)算：Fc= 4 （3-4）式中：m=2010（N/mm）dc為公稱直徑（mm）.d為滾珠直徑（mm） Ls為絲杠軸的支撐距離（mm） 則： 水平安置時(shí)n=4 n許用穩(wěn)定安全系數(shù) F 即F為

43、最大載向壓縮載荷Fa(2). 極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算為使絲杠副在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生共振現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)其極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行核算。當(dāng)絲杠發(fā)生共振時(shí)轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，以Nc表示： Nc=121 4 （3-5）式中：為公稱直徑； d為滾珠直徑為支承結(jié)構(gòu)系數(shù) K=2.5 極限轉(zhuǎn)速n滿足：n e 則有X=0.56，利用插值法：Y=2.16 由公式P=(X+Y)可得 P=1.2（0.56318+2.16198）=726.912由公式h12000h 所以滿足要求。即高速級(jí)選用6204型號(hào)的軸承5.2滑動(dòng)軸承的校核滑動(dòng)軸承的選擇分析（1）滑動(dòng)軸承根據(jù)摩擦狀態(tài)不同可分為非液體潤(rùn)滑軸承和完全液體潤(rùn)滑受軸承。完全液體潤(rùn)滑軸承又分為動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承與靜壓潤(rùn)滑軸承。工程上大多用非液體潤(rùn)滑軸承?；瑒?dòng)軸承有多種結(jié)構(gòu)型式：整體式、剖分式、自動(dòng)調(diào)心式等。由于滑動(dòng)軸承本身有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，適用于一些特殊的場(chǎng)合，如高速、重載、高精。（2）軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)對(duì)滑動(dòng)