花生红衣脱皮机的设计【含CAD图纸、说明书】【三维SolidWorks】

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No matter whether the peanuts are used to extract albumen powder or used to enhance the quality of the extracted strong flavor peanut oil, the red one (generally called red skin) covering the kernel should be peeled after the peanut is shelled, which is one of the essential key procedures in making the products and material processing. Therefore, we need to design and trial-produce a peanut red skin huller, in preparation for the subsequent procedures. So, throughout the paper, the designers stated that rubbing principle could be applied in taking off the red skin and expounded how it worked effectively with low broken rate. By experiments, it has been expounded and proved that the red skin can be dropped successfully with the rubbing between the rubber belts, which can be widely applied in the primary processing of peanuts. Keywords: peanut red skin; movable and fixed rubber belts; rubbing principle; vibrating screen 0 引 言 我国是花生的故乡，年产量已超过100亿斤。花生又名落花生，原产于南美洲一带，世界上栽培花生的国家有100多个，亚洲最为普遍，次为非洲，据中国有关花生的文献记载栽培史约早于欧洲100多年。花生被人们誉为“植物肉”，含油量高达50%，品质优良，气味清香。花生滋养补益，有助于延年益寿，所以民间又称之为“长生果”，并且和黄豆一同被誉为“植物肉”、“素中之荤”。花生的营养价值比粮食高，可以与鸡蛋、牛奶、肉类等一些动物性食物媲美。它含有大量的蛋白质和脂肪，特别是不饱和脂肪酸的含量很高，很适宜制作各种营养食品。除供食用外，还用于印染、造纸工业，花生也是一味中药，适用营养不良、脾胃失调、咳嗽痰喘、乳汁缺少等症[3]。 花生的营养极为丰富，脂肪含量高达44—56%,蛋白质含量达25—33%，还富含B族维生素和钙、铁、锌、磷等。而花生蛋白质中的氨基酸组成也比较合理，花生蛋白是除大豆蛋白以外可替代动物蛋白的又一最佳植物蛋白。因此，人们已不满足于花生的烘烤食品，而逐渐对花生进行深加工和综合利用。然而，无论是何种产品，花生红衣总是影响其外观和质量的。必须在加工前脱除。 目前，国内只有湿法脱除红衣机器，其脱皮率只有70&左右，且电耗大、操作不方便等缺点[4][5]。随着食品工业的快速发展, 花生的利用向着多样性方向发展, 花生的精深加工也成为花生果仁高效综合利用的必然途径。花生除了简单直接食用和榨油外, 也被用来制作各种风味的花生仁、花生糖、花生酱、花生牛奶饮料[6], 也可配制在其他原料中作风味料。花生仁是由红色外衣和籽仁组成。红衣主要是纤维组织和止血素, 而花生中的油脂、蛋白质等营养素都集中在籽仁中。无论是从花生中提取蛋白粉, 还是提高花生榨制出浓香型花生油的档次, 都需将花生果经剥壳后再去掉花生果仁上的红皮(俗称红衣), 这是制作上述食品及原料加工过程中不可缺少的关键工序之一[7]。为此，我们需要设计与试制一种花生脱红衣机来出去花生红衣为后续的工作做准备。 1 设计原理及机构 1.1 设计原理 本机器的主要动力来源是电动机，经过传动部分，从减速器中输出的圆周运动来带动皮带轮，通过皮带轮的传动带动摩擦胶带的转动。利用活动摩擦胶带和固定摩擦胶带搓擦的原理实现花生仁和红衣的脱离。经过脱离的花生仁和红衣及少量破碎花生仁统一经过花生仁与红衣分离的吸气管，在吸气管中根据花生仁和红衣的比重不同，利用风机转动时产生的负压把红衣和花生仁及少量破碎的花生仁分离开来，红衣则被吸入红衣收集装置。此时的花生仁、破碎的花生仁和少许的红衣会落到振动筛上，通过振动筛的振动，少量的破碎花生仁会穿过筛孔掉落到破碎花生仁的收集装置。被分离出来的花生仁和少许红衣则处在筛孔上方并向下滑行，当滑到花生仁和红衣的分离管时，花生仁和红衣进行再一次的分离。分离管中的花生仁则落入花生仁收集装置，红衣则通过分离管的引导与第一次被分离出来的红衣汇合被统一导向红衣收集装置。被收集的红衣再用于其他用处。通过上述的原理来制作干法花生红衣脱皮机，以此来实现花生仁与红衣分离的目的。花生红衣脱皮机的工作原理如图1所示 图1 花生红衣脱皮机工作原理 经供烤后带红衣的花生子粒进入料斗内, 由下料挡板控制花生粒均匀在淌板上流过, 调节料门即可调节花生子粒的流量。经过挡板的花生粒进入固定与活动摩擦胶带形成的楔形区, 在活动胶带的带动下, 花生粒受到两胶带的搓撕作用, 在挤压力和剪切力的综合作用下, 红衣与花生仁分离。红衣与花生仁分离的效果, 可通过改变固定与活动摩擦胶带的间隙大小进行调整。分离后的花生仁、部分红衣和胚芽及少量碎仁从两胶带出口经风网吸气部分左支管下段落到筛面上。在下落过程中, 大部分红衣和灰尘被逆向风吸走。由于筛面上物料呈下行体制运动, 因而, 筛上物既花生仁从振动筛出口进入右支管, 最后呈成品流出；筛下物既胚芽和碎仁经筛孔落至筛底板上, 由出口流入分离斗, 最后经垂直管流出而得到收集。 风网系统中的左、右支管汇集至风机的入口, 被捕吸的红衣和灰尘由风机排出, 再经旋风除尘器最后得到收集。风网吸气部分左右支管中共有三个侧吸罩和一个伞形罩, 右支管中的两侧吸罩的捕吸速度, 可调整风门开启大小进行调节；左、右支管中的风速和风量可由两旋阀进行调节。 1.2 总体设计 花生红衣脱皮机的机构示意如图2所示。 图2 花生红衣脱皮机 1、喂料装置 2、花生红衣脱皮装置 3、红衣与空气分离装置 4、风机 5、红衣收集管道 6、振动筛主动轮 7、变速箱 8、电机 9、红衣收集装置 10、破碎花生仁出料口 11、脱完红衣的花生仁的出料口 花生红衣脱皮机是一种组合式设备。它实质上是由红衣与花生仁分离装置、花生仁与胚芽分离装置和红衣收集与除尘风网系统三大部分组成。主要包括进料装置； 红衣与花生仁分离装置； 花生仁与胚芽分离装置；红衣收集与除尘风网系统；机械传动系统及机架等组成。 红衣与花生仁分离装置, 由活动摩擦胶带、固定摩擦带、摩擦带间隙调节机构、活动摩擦带托辊装置和张紧调节机构组成。活动摩擦胶带与固定摩擦胶带间形成一楔形空间, 两带的摩擦工作面上具有凹形槽, 以增大红衣与花生仁分离的摩擦力。俩胶带均采用白色无毒橡胶材料,由专门模具经流化等工艺压制而成。 花生仁与胚芽及少量碎仁分离装置, 主要由筛体、单层长方形孔筛板、筛体振动曲柄连杆机构,弹性吊杆及减震机构组成。 红衣收集及除尘风网系统, 主要由风机、红衣与花生仁摩擦分离装置出口侧风罩、筛面中段伞形罩、筛面出口侧风罩、筛下物出口侧风罩、旋风除尘器、成品花生仁、胚芽及碎仁出口和料斗等组成。 机械传动系统, 主要由电机、减速器、皮带轮与皮带等组成。红衣与花生仁摩擦分离装置和振动筛共用一个动力系统, 故结构紧凑。 其主要技术参数如表1所示 表1 主要技术参数 参数项目 数据 外形尺寸（长×宽×高）（mm） 1611×1280×2412 生产量（kg） 250 活动胶带速度（m/s） 0.9 振动筛频率（r/min） 254 振动筛振幅（mm） 5 风网系统风量（m3/h） 1300 风压（kPa） 1.96 脱皮装置宽度（mm） 451 动力额定转速（r/min） 1500 2 关键部件设计 2.1 振动筛曲柄转速的确定 曲柄、连杆和振动筛之间的关系如图3所示 图3 曲柄、连杆和振动筛之间的关系 平面筛的目的是把尺寸小于筛孔尺寸的筛上物过滤到筛子下面，使筛上物保持一致。为了使筛上物通过筛孔需满足两个条件。一是筛孔的尺寸大于需过滤出的筛上物。二是连接筛面的曲柄的转速。连接筛面的曲柄的转速应该大于物料相对筛面下滑的临界转速并且小于物料相对筛面上滑的临界转速。若连接筛面的曲柄的转速不能满足这个条件就无法正常的进行筛选。第一个条件已经满足，第二个条件需要计算。 振动筛曲柄轴转速应大于物料相对筛面下滑的临界转速,小于物料相对筛面上滑的临界转速。通过查阅相关的文献并经过计算求出上滑的临界转速和下滑的临界转速。 计算下滑临界转速的公式：[11] 式中：——物料相对筛面下滑的临界转速() ——物料相对筛面上滑的临界转速() ——振动筛曲柄轴转速() ——振动面倾角（度） ——振动面振动方向角（度） ——物料与筛面的摩擦角（度） ——重力加速度() ——振动筛曲柄半径() 经过测量与查阅相关资料可得知： =10° =90° =20° =10 =0.041 将数据代入公式可得： 若需要筛上物呈下行体制运动，振动筛曲柄轴转速需大于物料相对筛面下滑的临界转速小于物料相对筛面上滑的临界转速。 即： 所以 当振动筛曲柄轴的转速在以上计算出的结果里时，筛上物就会呈现下滑的运动体制。实现了振动筛筛选分离破碎花生仁、红衣、胚芽和脱完红衣的花生仁的目的。 2.2 活动摩擦胶带与固定摩擦胶带的参数确定 活动摩擦胶带也固定摩擦胶带的材质为白色无毒橡胶材料由专门模具经过硫化等工艺压制而成。其结构如图4所示。 图4 活动摩擦胶带也固定摩擦胶带 该机器在工作过程中，活动摩擦胶带是相对固定摩擦胶带运动的。为了提高该机器在工作过程中脱红衣的效果，特地的在活动的摩擦胶带上做了许多凹凸不平的小突起，就是为了增大活动摩擦胶带的表面粗糙度，来增加脱红衣的效果。 活动摩擦胶带所缠绕的两滚筒之间的距离是405mm，两胶带的宽度为451mm，活动摩擦胶带的速度为0.9m/s，主动滚筒的转速为104r/min。 2.3 风网系统风量、风压的计算 风网的作用就是让脱完红衣的花生仁和红衣进行分离，其产生的负压的大小能把红衣吸走切不吸走花生仁。因此这需要计算风网系统的压损和能使红衣被吸走的风压，风机所要产生的负压的总大小为这两项的总和。风网系统的构成如图5所示,压损的计算如表2所示。 图5 风网系统的构成 表2 花生脱红衣机风网系统压损计算表 设备名称或 管段序号 () () () () 压损 累计 () 左支 338 2.5 0.36 1.4 左支管 338 7.3 0.022 4.3 左支管汇流三通 631 6.3 0.65 15.3 左支管下旋阀 风机吸口汇流三通 1123 17.6 0.53 117.6 风网吸气 右支管上旋阀 部分最大 右支管弯管 492 15.6 0.89 130.3 压损 右支管渐扩管 492 10.8 0.11 9.8 喂=229 右支管汇流三通 492 10.8 0.59 41.2 右支管汇流三通 229 5.9 0.14 2.0 右支管 113 2.5 0 3.7 右支管进口 113 2.5 1 0.8 3.7 风机出口渐扩管 1123 19.3 96 风网压气部分 弯头 1123 10 0.43 29.4 最大压力 旋风除尘器 1123 936 压=1058 由各吸风口的几何尺寸以及所选定的捕吸速度，求出其风量。 风网的总风量为： 取 即： 取 由计算结果可得知，风机吸气部分左支管、右支管压损不等，右支管压损较大， 即:右=299 风网压气段压损压=1058，其风网总压损=1375。 为了使左支管、右支管中压损基本相近，故在左支管、右支管上安装有旋阀，最后取定风网系统风压=1960。 3 结论 此花生红衣脱皮机的使用，改变了以前人工劳动强度大、效率低的缺点。同时也解决了以往花生红衣脱皮机耗电量大、生产效率低的缺点。此花生红衣脱皮机的研制满足了大部分的需要。由于该机脱皮率高，花生仁的破碎率低，可以作为以脱完红衣的花生仁为原材料进行深加工的工厂的后盾，同时也解放了劳动力，可实现自动化去皮的全过程。当然此机器也存在不足的地方，其中有一个就是花生仁进料斗处有可能被花生仁堵住，虽然可以调节进料口的大小，但是不能实现自动化。因此可以在进料斗的下方放一个振动装置，此振动装置可以使花生仁均匀的进入花生红衣脱皮装置，这样就不至于堵住进料口。 参考文献： [1]周瑞宝.花生加工技术.化学工业出版社,2003:1 [2]袁金生.花生红衣脱除机的研制[J].食品研究与开发,1991,(01) [3]王群.农产品加工机械使用维护与故障排除.金盾出版社,1999:44 [4]袁金生.花生红衣脱除机的研制[J].现代食品科技,1990,6(1) [5]谭体升.花生红衣脱皮机的设计与开发[J]. 中国油脂,2007,32(2) [6]黄龙芳.热带食用作物加工[M]. 北京: 中国农业出版社,1997:79-80 [7]马荣朝.现代农业常用机械的使用与技术管理.原子能出版社,2010:169