籽瓜籽汁分离机的设计-打瓜收获机破皮取籽机构设计（含三维图SW及CAD图纸）
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打瓜收获机破皮取籽机构的设计
李建国
（新疆塔里木大学）
摘 要：针对我国西部籽瓜加工劳动强度大、机械化程度低的现状，设计了籽瓜破皮取籽机。该分离机的设计思路为：将籽瓜初步粉碎、用辊轮将籽瓜完全压碎、使瓜瓤和瓜皮分离、排出瓜皮、用离心法将瓜瓤和瓜籽分离、最后收集瓜籽。本机的主要装置有破碎齿、压碎辊轮、大滚筒辊刀、小滚筒、小滚筒辊刀。本机结构简单紧凑，装载携带方便，能够大幅提高籽瓜的加工效率，适合于广大籽瓜种植农户推广使用。
关键词：籽瓜；破碎；分离机构；设计
引言
籽瓜是新疆生产建设兵团重要的经济作物，在建设兵团的农业产业结构调整中占有重要地位。随着农业产业结构调整，籽瓜的种植规模越来越大，人力投入，生产成本的消耗等问题日益突出，因此，籽瓜产业的全程机械化亟需解决。目前，在籽瓜的收获环节：采取人工采摘、人工辅助集条机集条集堆、机械取籽配合作业，使得劳动强度大，劳动成本高。同时籽瓜成熟后因其特性不宜在田间放置过久，如逢秋雨霜冻，极易腐烂，另外籽瓜成熟时正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收获农忙之际，劳动力奇缺，给籽瓜人工收获带来很大困难
因此，有必要对籽瓜收获取籽环节机具及配套设备进行研究以解决籽瓜机械化收获问题。分析了目前在兵团广泛使用的几种籽瓜收获机械的基本结构及功能；并依据不同的工作机理，介绍了籽瓜捡拾装置、输送装置、取籽装置的基本类型和技术特点。
针对我国西部籽瓜加工劳动强度大、机械化程度低的现状，设计了籽瓜籽汁分离机。该分离机的设计思路为：将籽瓜初步粉碎、用辊轮将籽瓜完全压碎、使瓜瓤和瓜皮分离、排出瓜皮、用离心法将汁和瓜籽分离、最后收集瓜籽。本机的主要装置有破碎齿压碎辊轮、大滚筒棍刀、小滚筒、小滚筒辊刀和瓜籽的收集装置。本机结构简单紧凑，装载携带方便，能够大幅提高籽瓜的加工效率，适合于广大籽瓜种植农户推广使用。
1 籽瓜籽汁分离机的总体设计
1.1籽瓜破皮取籽机的结构组成
如图1所示，打瓜破碎取籽机主要部分组成。
1.2打瓜破皮取籽机的工作原理
通过小四轮通过万向节传输动力带动链轮进行工作，籽瓜从进料口进入到破碎装置进行初步的破碎，破碎的籽瓜进入压碎装置，压碎装置进行第二次破碎处理通过碾压轮对初步破碎的籽瓜进行瓜皮与瓜瓤的分离，分离的瓜皮与瓜瓤落入瓜皮分离装置通过排皮轴的作用将瓜皮排出体外，其瓜籽与瓜瓤将通过筛体的筛眼将其瓜籽与瓜瓤落入储存箱箱内有个螺旋轴起作用就是把瓜籽与瓜瓤输送到瓜籽和瓜汁分离装置，其装置外壳是个圆桶筛体其小筛孔将瓜汁和瓜瓤排出体外剩余的就是瓜籽和少量的杂质。
1进料口2籽瓜破碎装置3籽瓜压碎装置4瓜皮分离装置5水平螺旋输送器6瓜籽和瓜汁分离装置 7废料排出口8.支架9瓜籽收集口
图1打瓜破皮取籽机的结构组成
2打瓜破皮取籽机的主要部件结构
2.1破碎齿
图2 籽瓜破碎齿
籽瓜破碎齿位于在籽瓜喂入装置下部，由安装在轴上的九个形状大小相同的圆柱形弯齿组成，在轴的高速旋转过程中能够完成籽瓜的初步破碎。
2.2压碎辊
图3 压碎辊
压碎辊有圆柱及安装在圆辊上的8个棱角组成，通过压碎辊的进一步压碎，可以将经过破碎齿初步打碎的籽瓜中，还未完全分离的瓤和籽以及镶嵌在瓜皮里的瓜籽经过挤压彻底分离。
2.3辊刀轴的校核
籽皮分离装置中心轴如图4-1所示。
图4-1 籽皮分离装置中心转轴
2.3.1轴直径的选择
在工作过程中，主动分离中心轴承受的力有自重和破碎打瓜在分离过程中对轴反作用力。现在 计算主动分离中心的最小直径。经过查阅相关文献可得知计算轴的最小直径的公式。轴的最下直径为：
（4-1）
式中：——主动滚筒最小直径（）
——轴的许用扭切应力（）
——传递的功率（）
——轴的转速（）
——轴的材料和承载情况确定的常数
由产生的功率经过一系列的损耗，最终传到了主动分离中心轴上。在这传递的过程中经过了一个一个链轮。
经过计算和查阅相关文献可得：
将数据代入公式（4-1）得：
所以主动分离装置中心轴最小处的直径为50。此轴所选取的材料为45号钢，抗拉强度屈服强度。因此此轴满足受力要求，能够正常的工作。
籽皮分离装置中心轴在工作时，除受到车辆的重力外，还受到转向时的扭转应力，轴上的键所起到了固定齿轮的作用，键侧面受力还是比较大的，故对以上所述的进行校核。
2.3.2轴校核
根据所传动最大转矩，额定转速以及传动轴长度，两端自由支撑，材料均匀的等截面传动轴的临界转速，为：
(4-2)
式中：D—传动轴的直径最细端（取轴端面直径）mm；
L—传动轴的支撑长度（取整个轴的长度）mm；
将D=50mm，L=1700代入（4-2）可以得出：=1038（r/min）。
实际上传动轴的实际转速最大为342（r/min），由于传动轴动平衡的误差的影响，实际临界转速要低于计算的值，所以要引进安全系数。
带入数值：，所以合格。
2.3.3轴的扭转应力的校核
传动轴除了应满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度，对于传动轴的最大扭转应力按（4-2）式计算[18]：
（4-3）
式中：T—传动轴计算转矩，
D、d—轴的最大径和最小径 mm
将、、D=60mm、d=50mm代入（4-3）得：
，一般轴的许用应力，由于故以上状态能满足工况使用要求[19]。
2.3.4传动轴健侧挤压应力的校核
根据资料查询对传动轴健齿侧挤压应力进行校核利用公式（4-3）计算[18]：
（4-4）
式中：—计算转矩
—键转矩分布不均匀系数，取1.3
—键外径 mm
—键内径 mm
—键的有效工作长度 mm
—键数量，这里取1
将、、、、、代入式（4-4）得：
当键面硬度为35HRC时，许用挤压应力为
则，键挤压强度。
3主要技术参数
表2-1 主要技术参数
参数项目
数据
外形尺寸（长×宽×高）（mm）
1500×2000×1800
主动轮链轮速（r/min）
270
籽瓜破碎率（%）
1.0
瓜籽损失率（%）
3.0
瓜籽洁净率（%）
80
作业速度（Km/h）
2-3
动力额定转速（r/min）
540
4打瓜破皮取籽机的配套动力
表2-2 配套动力要求
参数项目
数据
最小要求功率，千瓦马力
22（18）
最大允许功率，千瓦马力
48（65）
动力输出轴转速（r/min）
540
液压输出
有
挂接装置
1类三点悬挂
5结论
此打瓜破皮取籽机的使用，改变了以前人工劳动强度大、效率低的缺点。同时也解决了以往打瓜收获的困难、生产效率低的缺点。此打瓜破皮取籽机的研制满足了大部分的需要。由于该机取籽率高，损失率低，可以作为以打瓜籽为原材料进行深加工的工厂的后盾，同时也解放了劳动力，可实现自动化破皮取籽的全过程。当然此机器也存在不足的地方，其中有一个就是打瓜碎皮容易在进料口处跳出来，虽然可以调节进料口的大小，但是不能实现自动化。因此可以在进料斗设置成半封闭状态，这样可以提高该机器的生产率。
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