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核桃循環(huán)干燥機的設(shè)計 李坷 弋曉康 1 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 本文設(shè)計的核桃循環(huán)干燥機是農(nóng)作物收獲后進行干燥的一種常用機械設(shè)備 不僅用于核桃的干 燥而且可以用于小麥 花生等農(nóng)作物干燥 本次設(shè)計能使核桃在干燥時保持內(nèi)部品質(zhì)不發(fā)生變化且大大降 低核桃的干燥時間 可以提高核桃干燥加工中人力和物力資源的利用率 同時也提高了勞動生產(chǎn)率 本課 題設(shè)計的主要內(nèi)容是核桃循環(huán)干燥機的設(shè)計 主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較和選擇 完成 了核桃循環(huán)干燥機的總體設(shè)計 干燥原理的設(shè)計 輸送原理的設(shè)計和傳動方案的結(jié)構(gòu)尺寸 撥輪軸的結(jié)構(gòu) 尺寸等進行了詳細的計算和說明 為薄皮核桃加工和設(shè)備設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實踐指導(dǎo) 關(guān)鍵詞 核桃 循環(huán) 干燥機 中圖分類號 TD451 文獻標(biāo)識碼 A 0 引言 薄皮核桃系棉桃科 原產(chǎn)中國 其 堅果是世界性著名四大干果之王 果仁不僅 含有豐富的蛋白質(zhì)和油酸 亞油酸等不飽和 脂肪酸 而且富含多種人體必需的氨基酸和 礦物質(zhì)元素 具有較高的營養(yǎng)價值及藥用價 值 是重要的木本油料作物和藥用植物 經(jīng) 濟價值比較高 近年來 隨著市場經(jīng)濟的發(fā) 展和人們對核桃認知的提高 核桃的種植面積 和產(chǎn)品產(chǎn)量逐年上升 產(chǎn)銷兩旺 是我 國核桃主產(chǎn)區(qū) 其中以南疆的薄皮核桃最有 代表性 為易于保存和貯藏 減少運輸費用 易于裝卸獲得希望產(chǎn)品質(zhì)量等目的 核桃干 燥機便成為核桃深加工中不可或缺的設(shè)備 而且其發(fā)展前景十分廣闊 薄皮核桃堅果呈卵形或廣橢圓形 果殼 薄而易碎 內(nèi)有多個分隔 隔膜發(fā)達 果仁 位于分隔內(nèi) 其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 干燥是薄皮 核桃加工中的重要技術(shù)過程 干燥工藝直接 關(guān)系到薄皮核桃堅果產(chǎn)品質(zhì)量 干燥能耗及 效率 國內(nèi)外已有大量關(guān)于食品 糧食等物 料熱風(fēng)干燥特性的研究報道 有些已得到成 功應(yīng)用并取得顯著的經(jīng)濟效益 但至今尚未 見到有關(guān)南疆薄皮核桃干燥機成熟的研究報 道 市場上的核桃干燥機并非針對南疆特色 核桃設(shè)計 干燥質(zhì)量不易控制 易導(dǎo)致果仁 焦化或干燥不充分 整個干燥過程中會改變 核桃內(nèi)部的品質(zhì) 大大降低機械性能的性價 比 因此 本文對市場上出現(xiàn)的干燥機進行 改進針對南疆薄皮核桃進行研究 設(shè)計出符 合南疆核桃自身特性的核桃干燥機 本文設(shè)計的核桃循環(huán)干燥機是農(nóng)作物收 獲后進行干燥的一種常用機械設(shè)備 不僅用 于核桃的干燥而且可以用于小麥 花生等的 干燥 本次設(shè)計能使南疆薄皮核桃在干燥時 保持內(nèi)部品質(zhì)不發(fā)生變化且大大降低核桃的 干燥時間 可以提高核桃干燥加工中人力和 物力資源的利用率 同時也提高了勞動生產(chǎn) 率 本課題設(shè)計主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較和選擇 完成了核桃循環(huán)干 燥機的總體設(shè)計和干燥原理的設(shè)計 為薄皮 核桃加工和設(shè)備設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實 踐指導(dǎo) 1 總體設(shè)計思路 核桃通過進料口到斗式提升機 目的是 使核桃通過斗式提升機被送到干燥室 干燥 后的核桃由于撥輪軸的轉(zhuǎn)動落到底架的斜板 上并滑向輸送帶 核桃被輸送帶再次送進斗 式提升機實現(xiàn)核桃的循環(huán)過程 1 1 設(shè)計原理 本課題設(shè)計的核桃循環(huán)干燥機采用對流 廂式干燥器 通過下方撥輪軸的轉(zhuǎn)動傳送干 燥后的核桃 撥輪軸的動力來源于三相電動 機 其帶動撥輪軸轉(zhuǎn)動 因此可以通過改變 三相電機的開啟時間來控制核桃在干燥箱體 內(nèi)的時間 使核桃脫水達到預(yù)定要求 同時 可以通過改變?nèi)嚯姍C的頻率調(diào)整撥輪軸的 轉(zhuǎn)動速度大小 進而控制核桃下落的流量 在干燥箱體內(nèi) 熱風(fēng)由兩側(cè)平行均勻吹入室 內(nèi)并向上或下旋轉(zhuǎn)至室頂或室底 熱風(fēng)盡可 能與核桃接觸 熱利用率高 廢氣則由頂部 開口排出 在干燥機工作過程中 熱風(fēng)與核桃相接 觸 與其表面形成濕差 產(chǎn)生熱濕交換 最 后完成脫濕過程 影響干燥效果的主要因素 是熱風(fēng)的溫度 其主要由熱源和離心式風(fēng)機 決定 除此之外 干燥時間的掌握也十分重 要 所以實現(xiàn)撥輪軸轉(zhuǎn)速可調(diào)可以有效地控 制干燥時間 干燥機的工作過程必須與熱風(fēng) 烘干工藝相結(jié)合 首先對農(nóng)特產(chǎn)品含水的構(gòu) 成 最終含水率的要求 干燥溫度的限制等 特點有所了解 確定其正確的干燥工藝 建 立最佳的烘干曲線 1 2 設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 核桃循環(huán)干燥機機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 1 所示 工作時 干燥系統(tǒng)是通過柴油燃燒使熱 源產(chǎn)生熱風(fēng) 熱風(fēng)經(jīng)過離心式風(fēng)機送到熱風(fēng) 通道并進入干燥室對核桃進行持續(xù)干燥 循 環(huán)系統(tǒng)中動力是接通電源按下電動機 3 的啟 動開關(guān) 讓電動機 3 帶動斗式提升機轉(zhuǎn)動把 核桃由進料口垂直提升并送進干燥室 核桃 接受由風(fēng)箱均勻吹入干燥室的平行熱風(fēng)的干 燥 核桃在干燥室內(nèi)干燥一段時間后 按下 電動機 2 的啟動開關(guān)后電動機 2 帶動撥輪軸 轉(zhuǎn)動 撥輪軸上方兩葉片之間的核桃將隨著 撥輪軸一起轉(zhuǎn)動到撥輪軸的下方落到底架的 斜板上 在撥輪軸的作用下核桃被送出干燥 室并滑向輸送帶 然后按下電動機 4 的啟動 開關(guān) 電動機 4 帶動輸送帶軸轉(zhuǎn)動將干燥后 的核桃通過輸送帶的水平移動運往進料口處 本產(chǎn)品適合于物料的干燥 不僅操作方便 省時省力 還可以根據(jù)不同物料的品種 對 其進行一定的調(diào)整 本產(chǎn)品的干燥溫度范圍 為 30 100 對于不同物料可以選擇最 佳工作溫度 較好地解決了機器對不同品種 和溫度物料的適應(yīng)性 生產(chǎn)效率高 結(jié)構(gòu)緊 湊 圖 1 核桃循環(huán)干燥機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1 底架 2 油箱 3 熱源 4 離心式風(fēng)機 5 熱風(fēng)道 1 6 電機 4 7 輸送帶 8 支架 9 熱風(fēng)道 2 10 電機 2 11 風(fēng) 箱 12 干燥室 13 出料管 14 電機 3 15 斗式提升機 16 撥輪軸 17 進料口 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計 2 1 物料進出機構(gòu) 進料口的設(shè)計主要考慮其容積及自然下 流且能順利進入斗式提升機內(nèi) 出料口的設(shè) 計主要考慮其操作方便和離開機體的便捷及 速度 進料口采用弧線方形 這樣可以增加 核桃的容納量和使核桃能夠大量快速沿著曲 面滑進斗式提升機的提升斗內(nèi) 經(jīng)過提升機 被運送到干燥室內(nèi) 出料口采用弧線圓形 這樣可以使核桃在循環(huán)系統(tǒng)或出料時操作方 便和加快速度 核桃可以被快速送到指定地 方 由于在相同時間內(nèi)核桃進入提升斗內(nèi)的 量是個定值 因此可以通過調(diào)節(jié)電機 3 頻率 來改變斗式提升機的運動速度大小 從而增 加或減少被提升物料的量 以此來調(diào)節(jié)物料 的出量 2 2 兩個撥輪軸上葉片間距的確定 影響核桃正常干燥的因素很多 首先是 核桃所處的外部溫度 水分含量 熱風(fēng)吹入 干燥室內(nèi)的溫度和速度 內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu) 物理特性 核桃的大小 均勻度及飽滿度等 因素 核桃大小均勻 水分含量相近和外殼 薄度一致的核桃正常干燥比較容易 核桃的 所處環(huán)境要保持正常狀態(tài) 外部的溫度 水 分含量要在合適的范圍之內(nèi) 外部溫度過低 或水分過高會影響核桃干燥的質(zhì)量和干燥時 間 同時 熱風(fēng)的溫度和速度控制整個核桃 干燥過程 核桃干燥質(zhì)量的好壞和干燥時間 的長短直接受到熱風(fēng)的影響 適宜核桃干燥 熱風(fēng)溫度為 65 75 和風(fēng)速為 60m min 70 m min 其他影響正常干燥質(zhì)量 的因素還有兩撥輪軸葉片的間距 為保證在核桃在干燥的情況下不會從兩 波輪軸的縫隙中落下 本設(shè)計由核桃經(jīng)驗大 小將兩波輪軸的縫隙定位 d 1cm 2 3 帶式輸送機的運動原理 工作時 物料由進料斗進入輸送帶上 并被輸送至輸送機的另一端 物料按拋物線 運動落下 本設(shè)計輸送帶采用橡膠帶 卸料 裝置選擇在端部滾筒處由輸送帶拋出的形式 輸送帶生產(chǎn)率和功率消耗 生產(chǎn)率 帶式輸送機的生產(chǎn)率用下式計 算 t h 4 1 FVQ360 式中 F 物料在帶上的橫截面積 m 2 v 輸送帶的速度 m s 物料密度 t m 3 功率消耗 帶式輸送機所需功率可用 下式計算 t h 4 367 1QHKLN 2 式中 Q 物料輸送量 t h L 輸送機長度 m H 提升高度 m K 與 Q 和 L 有關(guān)的系數(shù) 核桃的運動速度取決于輸送機的運動速 度 而輸送機的速度又取決于電機 2 轉(zhuǎn)速 本設(shè)計根據(jù)運動指數(shù)通過計算和實驗 確定 輸送機的速度和電動機功率 p 一般選擇輸 送機速度 v 25m min 電機的功率 P 3kw 轉(zhuǎn) 速 n 2880r min 效率為 82 2 3 機架的設(shè)計說明 機架的作用是支撐干燥室和各種機械部 件 同時也是完成循環(huán)系統(tǒng)不可或缺的一部 分 為干燥室和各種機械部件提供支架 保 證整個核桃循環(huán)干燥機有個骨架 也為循環(huán) 系統(tǒng)的工作提供基礎(chǔ) 機架由鑄鐵焊接而成 3 總結(jié) 通過此次核桃循環(huán)干燥機的設(shè)計 讓我 對干燥機原理有了更深的了解 實驗的過程 中要注意很多的問題 首先核桃循環(huán)干燥機 整體的的設(shè)計 其中循環(huán)裝置 干燥裝置 輸送裝置 提升裝置等合理布局以及各種動 力的傳動等都是需要注意的內(nèi)容 然后是各 個零件 裝置的三維設(shè)計組裝等 參考文獻 1 李忠新 楊莉玲 阿布力孜 巴斯提 等 核 桃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究 J 核桃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研 究 2014 51 5 973 980 2 章亭洲 山核桃的營養(yǎng) 生物學(xué)特性及開發(fā)利 用現(xiàn)狀 J 食品與發(fā)酵工業(yè) 2006 32 4 90 93 3 梁燕 林志偉 5ZHG 25 新型經(jīng)濟作物自動烘 干機研究 J 湖南農(nóng)機 2011 38 5 30 32 4 劉登 曹崇文 探索我國干燥技術(shù)的新型發(fā)展道 路 J 通用機械 2006 7 15 17 5 吳憂 何少杰 以谷物干燥為例探究農(nóng)業(yè)機械的 成本效益 J 中國農(nóng)業(yè)會計 2011 8 6 7 6 張?zhí)矣?張昱 我國谷物烘干機駛?cè)氚l(fā)展快車道 J 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備 2011 3 1 3 7 李占勇 小林敬幸 日本干燥技術(shù)的最新進展 J 干燥技術(shù)與設(shè)備 2006 4 1 3 6