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高效蓮子磨皮機設計
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- 高效蓮子磨皮機設計
摘 要
蓮子是一種具有極高營養價值和藥用價值的綠色食品，在食用前一般先要去除外表皮。目前國內外蓮子去皮方法有化學方法和物理方法兩種，由于化學方法去除外表皮會有藥物殘留，有害于人體健康，國家已經明令禁止，物理方法則多為機械式磨皮，該方法存在去皮不徹底、蓮仁損耗量大等問題。為找到一種去皮效率高、且蓮仁損耗少的蓮子去皮方式。本文從現有滾筒砂輪磨削工藝出發，在其基礎上進行改進，提出了滾筒式砂輪粗精磨磨削工藝，本工藝旨在解決滾筒式砂輪工藝在蓮子加工過程中磨削去皮不徹底、蓮仁損耗大等問題，提高蓮子的磨削效率，減輕加工損耗，降低生產成本，提高蓮子產業的經濟效益。對此展開了一系列理論設計，論文主要完成了以下工作：
（1）闡述砂輪磨削理論，確定加工工藝的可行性；
（2）結合現有蓮子滾筒砂輪磨削工藝，提出了改進方案，對比分析，確定滾筒式砂輪粗精磨磨削工藝，完成蓮子磨皮機總體結構設計和相關部件選型；
（3）基于 UG NX8.0 建立零部件實體模型，裝配成虛擬樣機。
關鍵詞：蓮子去皮；砂輪磨削；粗精磨；周轉輪系；
Abstract
Lotus is a kind of green food with high nutritional value and medicinal value, before eating the first general to go except epidermis. Chemical and physical methods of two kinds of lotus seed peeling methods at home and abroad, due to the chemical method to remove the outer skin will have drug residues, harmful to human health, countries have been banned, the physical method is more mechanical dermabrasion, the problem of peeling is not complete, Lian Ren loss etc.. To find a higher efficiency of peeling, Qie Lianren loss less lotus seed peeling method. This paper from the existing roller grinding process, to improve on its basis, the drum type grinding wheel of coarse and fine grinding process, this process is designed to solve the drum type grinding wheel grinding process in the seed processing peeled not thoroughly, Lian Ren loss and other issues, improve the grinding efficiency of lotus seed, reduce processing losses, reduce the production cost lotus seeds, improve industrial economic benefit. Launched a series of design theory, the paper mainly completed the following work:
(1) the grinding wheel, grinding theory, the feasibility of determining process;
(2) combined with the existing lotus roller grinding process, put forward the improvement scheme, comparative analysis, determine the drum type grinding wheel diameter Fine grinding process, complete the overall structure of lotus seed grindingmachine design and parts selection of skin;
(3) UG NX8.0 to establish the model based on the assembly of parts, virtual prototype.
Keywords: lotus seed peeling; coarse grinding wheel abrasive belt grinding;epicyclic gear train;
目 錄
第一章 緒論------------------------------------------------
1.1研究背景---------------------------------------------------
1.2國內外研究動態---------------------------------------------
1.2.1蓮子加工研究現狀--------------------------------------
1.2.2 傳統蓮子去皮工藝方法----------------------------------
1.2.3 蓮子磨削去皮------------------------------------------
1.2.4 粗精磨方案的引出--------------------------------------
1.3 選題意義和研究內容----------------------------------------
1.3.1 選題意義---------------------------------------------
1.3.2 研究內容---------------------------------------------
第二章 滾筒式粗精磨蓮子磨皮機總體方案設計------------------
2.1 現有蓮子磨皮損耗分析--------------------------------------
2.1.1 滾筒砂輪磨皮結構-------------------------------------
2.1.2 蓮子磨皮損耗問題-------------------------------------
2.2 滾筒式粗精磨蓮子磨皮方案的提出----------------------------
2.2.1 滾筒式粗精磨蓮子磨皮結構方案-------------------------
第三章 滾筒式粗精磨蓮子磨皮機詳細設計----------------------
3.1 磨皮機結構設計--------------------------------------------
3.1.1 機體總體布局設計-------------------------------------
3.1.2時間定額與箱體總體尺寸設計---------------------------
3.2 磨皮機主要部件的選擇與設計--------------------------------
3.2.1 砂輪的選擇-------------------------------------------
3.2.2 電機的選擇-------------------------------------------
3.2.3 傳動軸的設計-----------------------------------------
3.2.4 2Z-X（A）行星輪選擇----------------------------------
總結-----------------------------------------------------------------
致謝-----------------------------------------------------------------
參考文獻-------------------------------------------------------------
附錄A
蓮子加工研究現狀
中國，東亞和東南亞各國是世界上主要的蓮子生產基地。國外對蓮子加工技術研究比較少見，他們絕大多數還處在手工加工蓮子階段。從目前來看，從事蓮子研究和加工的單位主要是國內高校和企業，其中深入研究蓮子加工的高校有湘潭大學，而研究蓮子加工的企業則多數為湖南的大中型的蓮子加工企業。高校對蓮子的研究主要包括蓮子的加工機械性能研究和干蓮子的物理參數研究，企業對蓮子的研究主要包括機加工干蓮子的分級和脫殼、去芯和磨皮等。對于蓮子分級工序，華中農業大學杜錚等采用兩桿并排安裝，其中一根為有錐度的光桿機構，另一根為螺桿機構，研發了螺桿分級機構。其工作過程為：在螺桿上螺旋副的帶動下，蓮子隨著螺桿與光桿運動，蓮子受到自身重力的作用，配合螺桿和光桿之間的不同間隙，蓮子會掉進不同的桿隙，從而實現不同大小蓮子的分級，該機構可使蓮子的分級更加的精細，產品分級更理想[10]；浙江大學的鄭傳祥等對干蓮子脫殼技術進行了研究，采用高速旋轉的滾刀對干蓮外殼進行擠壓和切割，在滾刀離心力的帶動下實現殼仁分離，并設計了一種效率高、適用性強的蓮子脫殼機[11]。湘潭大學的馬秋成教授團隊利用平面凸輪機構和特型滾子鏈的相關理論，解決了蓮子自動定心擺正的問題，開發研制出了全自動蓮子去芯機[12]；湘潭縣宏興隆湘蓮食雜有限公司的賀書紅開發的蓮子磨皮機，采用砂輪圓盤磨削去皮，解決了蓮子批量，快速去皮的問題。
1.2.2 傳動蓮子去皮工藝方法
蓮子去皮工藝逐漸受到社會的關注，不少企業和商家不惜投入人力物力研究蓮子去皮的加工方式。目前市場上的蓮子去皮工藝主要有兩大類：化學去皮和物理去皮兩種方式。
化學去皮方法：對蓮子采用雙氧水或氫氧化鈉水進行浸泡，然后用硫磺熏白，熒光劑美化處理[13]，從而獲得表皮光滑、圓潤鮮白的蓮子，達到蓮子去皮的目的。經過化學處理過的蓮子表層光滑、外形美觀，但從食品安全角度來說，這種去皮工藝不可取，因為化學液體對蓮子本身會造成極大的腐蝕，降低了蓮子的營養價值，同時殘留的化學藥物有毒[14]，間接危害以蓮子為原料的深加工食品安全。
物理去皮方法：采用物理機械對蓮子進行旋轉、摩擦去掉蓮子表面的一層紅色表皮，其優點是物理方法加工出來的蓮子不會影響到蓮子的營養價值，不會有因為藥物殘留而引發的食品安全，這種加工方法也是大家所能夠接受的。但物理機械方法加工的蓮子的表面不如化學試劑去皮的美觀，存在一些黑褐色的斑點，主要為蓮仁蓮芯端未完全去除的自然色。
1.2.3 蓮子磨削去皮
隨著社會的發展，人們生活水平的提升，人們對生活質量的期望也越來越高，更多的人開始關注食品安全這個問題，全新的可替代化學去皮的加工方法亟待研發�，F階段已有不少專家學者在這個領域做出了很多的研究，也開發出了很多物理加工方案，現在被人們所接受的蓮子去皮加工方法主要采用輥筒磨削、碾磨等機械方法去掉蓮子的表皮[15]，而砂輪磨削由于它的簡易高效性，得到的應用最為廣泛。長江大學劉守祥、楊友平開發的蓮籽蓮仁去衣機構采用上砂輪圓盤，下砂輪圓盤，導槽結構，通過兩個圓盤之間的相對轉動來實現對蓮子的磨皮，相比化學去皮該機構具有保持蓮子不受污染的特點，但此機構噪音大、且灰塵多、工作環境惡劣，效率較低，由于是兩圓盤擠壓磨削，柔性不夠，容易造成蓮仁破碎[16]湖南粒粒珍湘蓮有限公司的胡紅輝發明的蓮子磨皮機，采用三臺電機帶動三級磨粒滾筒[17]，由電磁閥控制蓮子自動進料、出料，理論上具有高效簡便，噪音低和自動化等特點，但結構復雜，制造成本較高，不容易推廣，且對蓮子打磨過程會存在蓮仁崩碎現象，而且這類蓮子磨皮加工方法只考慮蓮仁的收集，而對蓮皮往往是作為灰層來處理，殊不知蓮皮也有很高的藥用價值。食品添加劑與配料北京高校工程研究中心的徐虹、朱雨薇在進行蓮子紅皮多糖提取工藝研究中發現，蓮子磨皮加工中磨削掉的蓮子皮粉可占到蓮子的 15%，并且經過檢測，紅皮粉中含糖量達 9.90%[18][19]；
蓮子磨皮作為蓮子加工過程中的最后一個環節，磨皮質量直接影響到蓮子的質量等級。蓮子加工技術日趨規�；I化、自動化，目前市場從事蓮子磨皮加工技術大多還停留在半機械化階段，但多數加工效果不太理想，存在蓮仁高損耗的問題。因此，研究高效率、低損耗的蓮子磨皮的方法與設備，是當前蓮子加工產業急需解決的問題之一。 ...
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