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手剥山核桃破壳机械及烘制自动控制系统的设计研究

作　者: 洪翎
导　师: 曹成茂
学　校: 安徽农业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 手剥山核桃机械击打方式破壳机三维模型有限元分析烘制温度自动控制
分类号: S664.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

山核桃是皖南山区的主要经济作物之一,具有极高的食用价值与经济价值,我省现有山核桃生产加工企业数千家。近年来市场上十分火爆的手剥山核桃,因食用方便,深受消费者喜爱。然而手剥山核桃基本是由人工加工而成,效率低、劳动强度大且加工成本高。本文从山核桃的破壳和烘制两个方面着手研究,以提高手剥山核桃生产效率和产量,这对促进当地农村经济的发展和提高当地农民收入意义重大。本课题的研究内容主要分为三个部分:一、研究山核桃破壳的力学特性与烘制的干燥特性;二、设计手剥山核桃破壳机与建立三维样机模型,对关键部件进行有限元分析;三、设计手剥山核桃烘制过程中的自动控制系统,提高烘制的自动化水平。通过分析研究坚果的破壳机理与传统的山核桃加工工艺,手剥山核桃的破壳方式选择为:敲击方式破壳。在Pro/ENGINEER软件中建立山核桃的模型,利用ANSYSR11.0软件对该模型进行有限元分析,得出山核桃在与敲击臂线接触方式下,敲击破壳的力学特性,为破壳方法的选择提供理论依据。研制了基于机械敲击方式的实用高效手剥山核桃破壳机样机。该机采用仿生机械敲击臂迅速敲击山核桃使其破壳,即用恰当的机械力把山核桃的外壳敲裂而不碎,同时不影响果仁的完整性,达到“手剥”的要求。通过实验,寻找出破壳前对山核桃进行蒸煮预处理的途径,来提高样机的破壳效果。利用Pro/ENGINEER软件强大的建模功能,构建了手剥山核桃破壳机样机的零部件模型。利用软件提供的“组件-设计”功能,定义各个零部件之间的相对位置关系和运动关系,完成样机的装配模型。并对样机的关键部位进行有限元分析,找出应力集中部位,以便对其实行进一步的优化。以宁国山核桃为研究对象,对烘制过程中影响山核桃含水率的主要因素:干燥时间和干燥温度进行了试验,分析实验数据,得出含水率与两者之间关系曲线,确定山核桃的安全烘制参数。在实验结果的基础上,设计出手剥山核桃烘制自动控制系统。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
插图清单  9-10
附表清单  10-11
1. 绪论  11-17
  1.1 课题背景  11
  1.2 手剥山核桃简介  11-13
  1.3 山核桃破壳机械现状  13-14
  1.4 手剥山核桃加工工艺简介及烘制技术现状  14-15
  1.5 研究内容和意义  15-17
2. 山核桃破壳机理研究及力学特性分析  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 破壳方法及机理的研究  17-19
    2.2.1 破壳的目的、要求和方法  17
    2.2.2 常用坚果破壳方法及其机理  17-19
  2.3 手剥山核桃破壳设计方案  19-21
    2.3.1 山核桃的果实特征  19-20
    2.3.2 破壳方法选择  20-21
  2.4 敲击方式下山核桃破壳力学特性的有限元分析  21-25
    2.4.1 有限元分析技术简介  21-22
    2.4.2 山核桃力学分析模型  22-23
    2.4.3 山核桃力学特性有限元分析  23-25
  2.5 小结  25-27
3. 手剥山核桃破壳机的基本原理及组成  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 手剥山核桃破壳机与主要机构的设计  27-34
    3.2.1 输送机构  29-31
    3.2.2 破壳机构  31-32
    3.2.3 传动机构  32-34
  3.3 山核桃破壳前的预处理  34-35
  3.4 结果与分析  35-36
    3.4.1 实验材料  35
    3.4.2 实验方法  35
    3.4.3 试验结果与分析讨论  35
    3.4.4 手剥山核桃破壳机设计创新点  35-36
  3.5 结论  36-37
4. 手剥山核桃破壳机实体模型的建立  37-46
  4.1 引言  37
  4.2 手剥山核桃破壳机样机的设计  37-43
    4.2.1 Pro/ENGINEER 软件及其特点  37-38
    4.2.2 手剥山核桃破壳机样机三维实体模型的建立  38-43
  4.3 敲击臂的有限元分析  43-45
  4.4 小结  45-46
5. 山核桃干燥特性的试验研究  46-52
  5.1 引言  46
  5.2 干燥简介  46-48
    5.2.1 干燥的目的及意义  46-47
    5.2.2 干燥方法  47-48
  5.3 山核桃干燥的试验及分析  48-51
    5.3.1 实验材料  48
    5.3.2 试验方法  48
    5.3.3 实验仪器  48-49
    5.3.4 试验结果与分析  49-51
  5.4 小结  51-52
6. 手剥山核桃烘制温度自动控制系统  52-58
  6.1 引言  52
  6.2 手剥山核桃烘制自动控制系统总体方案  52-54
    6.2.1 烘干设备组成  52-54
    6.2.2 总体控制方案  54
  6.3 手剥山核桃烘制温度自动控制系统设计  54-57
    6.3.1 温度控制原理  54-55
    6.3.2 电器线路设计  55-57
  6.4 小结  57-58
7. 结论与展望  58-59
  7.1 论文主要结论  58
  7.2 展望  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
作者简介  64-65
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  65

手剥山核桃破壳机械及烘制自动控制系统的设计研究

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