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高效莲子磨皮机设计
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- 高效莲子磨皮机设计
摘 要
莲子是一种具有极高营养价值和药用价值的绿色食品，在食用前一般先要去除外表皮。目前国内外莲子去皮方法有化学方法和物理方法两种，由于化学方法去除外表皮会有药物残留，有害于人体健康，国家已经明令禁止，物理方法则多为机械式磨皮，该方法存在去皮不彻底、莲仁损耗量大等问题。为找到一种去皮效率高、且莲仁损耗少的莲子去皮方式。本文从现有滚筒砂轮磨削工艺出发，在其基础上进行改进，提出了滚筒式砂轮粗精磨磨削工艺，本工艺旨在解决滚筒式砂轮工艺在莲子加工过程中磨削去皮不彻底、莲仁损耗大等问题，提高莲子的磨削效率，减轻加工损耗，降低生产成本，提高莲子产业的经济效益。对此展开了一系列理论设计，论文主要完成了以下工作：
（1）阐述砂轮磨削理论，确定加工工艺的可行性；
（2）结合现有莲子滚筒砂轮磨削工艺，提出了改进方案，对比分析，确定滚筒式砂轮粗精磨磨削工艺，完成莲子磨皮机总体结构设计和相关部件选型；
（3）基于 UG NX8.0 建立零部件实体模型，装配成虚拟样机。
关键词：莲子去皮；砂轮磨削；粗精磨；周转轮系；
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 录
第一章 绪论------------------------------------------------
1.1研究背景---------------------------------------------------
1.2国内外研究动态---------------------------------------------
1.2.1莲子加工研究现状--------------------------------------
1.2.2 传统莲子去皮工艺方法----------------------------------
1.2.3 莲子磨削去皮------------------------------------------
1.2.4 粗精磨方案的引出--------------------------------------
1.3 选题意义和研究内容----------------------------------------
1.3.1 选题意义---------------------------------------------
1.3.2 研究内容---------------------------------------------
第二章 滚筒式粗精磨莲子磨皮机总体方案设计------------------
2.1 现有莲子磨皮损耗分析--------------------------------------
2.1.1 滚筒砂轮磨皮结构-------------------------------------
2.1.2 莲子磨皮损耗问题-------------------------------------
2.2 滚筒式粗精磨莲子磨皮方案的提出----------------------------
2.2.1 滚筒式粗精磨莲子磨皮结构方案-------------------------
第三章 滚筒式粗精磨莲子磨皮机详细设计----------------------
3.1 磨皮机结构设计--------------------------------------------
3.1.1 机体总体布局设计-------------------------------------
3.1.2时间定额与箱体总体尺寸设计---------------------------
3.2 磨皮机主要部件的选择与设计--------------------------------
3.2.1 砂轮的选择-------------------------------------------
3.2.2 电机的选择-------------------------------------------
3.2.3 传动轴的设计-----------------------------------------
3.2.4 2Z-X（A）行星轮选择----------------------------------
总结-----------------------------------------------------------------
致谢-----------------------------------------------------------------
参考文献-------------------------------------------------------------
附录A
莲子加工研究现状
中国，东亚和东南亚各国是世界上主要的莲子生产基地。国外对莲子加工技术研究比较少见，他们绝大多数还处在手工加工莲子阶段。从目前来看，从事莲子研究和加工的单位主要是国内高校和企业，其中深入研究莲子加工的高校有湘潭大学，而研究莲子加工的企业则多数为湖南的大中型的莲子加工企业。高校对莲子的研究主要包括莲子的加工机械性能研究和干莲子的物理参数研究，企业对莲子的研究主要包括机加工干莲子的分级和脱壳、去芯和磨皮等。对于莲子分级工序，华中农业大学杜铮等采用两杆并排安装，其中一根为有锥度的光杆机构，另一根为螺杆机构，研发了螺杆分级机构。其工作过程为：在螺杆上螺旋副的带动下，莲子随着螺杆与光杆运动，莲子受到自身重力的作用，配合螺杆和光杆之间的不同间隙，莲子会掉进不同的杆隙，从而实现不同大小莲子的分级，该机构可使莲子的分级更加的精细，产品分级更理想[10]；浙江大学的郑传祥等对干莲子脱壳技术进行了研究，采用高速旋转的滚刀对干莲外壳进行挤压和切割，在滚刀离心力的带动下实现壳仁分离，并设计了一种效率高、适用性强的莲子脱壳机[11]。湘潭大学的马秋成教授团队利用平面凸轮机构和特型滚子链的相关理论，解决了莲子自动定心摆正的问题，开发研制出了全自动莲子去芯机[12]；湘潭县宏兴隆湘莲食杂有限公司的贺书红开发的莲子磨皮机，采用砂轮圆盘磨削去皮，解决了莲子批量，快速去皮的问题。
1.2.2 传动莲子去皮工艺方法
莲子去皮工艺逐渐受到社会的关注，不少企业和商家不惜投入人力物力研究莲子去皮的加工方式。目前市场上的莲子去皮工艺主要有两大类：化学去皮和物理去皮两种方式。
化学去皮方法：对莲子采用双氧水或氢氧化钠水进行浸泡，然后用硫磺熏白，荧光剂美化处理[13]，从而获得表皮光滑、圆润鲜白的莲子，达到莲子去皮的目的。经过化学处理过的莲子表层光滑、外形美观，但从食品安全角度来说，这种去皮工艺不可取，因为化学液体对莲子本身会造成极大的腐蚀，降低了莲子的营养价值，同时残留的化学药物有毒[14]，间接危害以莲子为原料的深加工食品安全。
物理去皮方法：采用物理机械对莲子进行旋转、摩擦去掉莲子表面的一层红色表皮，其优点是物理方法加工出来的莲子不会影响到莲子的营养价值，不会有因为药物残留而引发的食品安全，这种加工方法也是大家所能够接受的。但物理机械方法加工的莲子的表面不如化学试剂去皮的美观，存在一些黑褐色的斑点，主要为莲仁莲芯端未完全去除的自然色。
1.2.3 莲子磨削去皮
随着社会的发展，人们生活水平的提升，人们对生活质量的期望也越来越高，更多的人开始关注食品安全这个问题，全新的可替代化学去皮的加工方法亟待研发。现阶段已有不少专家学者在这个领域做出了很多的研究，也开发出了很多物理加工方案，现在被人们所接受的莲子去皮加工方法主要采用辊筒磨削、碾磨等机械方法去掉莲子的表皮[15]，而砂轮磨削由于它的简易高效性，得到的应用最为广泛。长江大学刘守祥、杨友平开发的莲籽莲仁去衣机构采用上砂轮圆盘，下砂轮圆盘，导槽结构，通过两个圆盘之间的相对转动来实现对莲子的磨皮，相比化学去皮该机构具有保持莲子不受污染的特点，但此机构噪音大、且灰尘多、工作环境恶劣，效率较低，由于是两圆盘挤压磨削，柔性不够，容易造成莲仁破碎[16]湖南粒粒珍湘莲有限公司的胡红辉发明的莲子磨皮机，采用三台电机带动三级磨粒滚筒[17]，由电磁阀控制莲子自动进料、出料，理论上具有高效简便，噪音低和自动化等特点，但结构复杂，制造成本较高，不容易推广，且对莲子打磨过程会存在莲仁崩碎现象，而且这类莲子磨皮加工方法只考虑莲仁的收集，而对莲皮往往是作为灰层来处理，殊不知莲皮也有很高的药用价值。食品添加剂与配料北京高校工程研究中心的徐虹、朱雨薇在进行莲子红皮多糖提取工艺研究中发现，莲子磨皮加工中磨削掉的莲子皮粉可占到莲子的 15%，并且经过检测，红皮粉中含糖量达 9.90%[18][19]；
莲子磨皮作为莲子加工过程中的最后一个环节，磨皮质量直接影响到莲子的质量等级。莲子加工技术日趋规模化、专业化、自动化，目前市场从事莲子磨皮加工技术大多还停留在半机械化阶段，但多数加工效果不太理想，存在莲仁高损耗的问题。因此，研究高效率、低损耗的莲子磨皮的方法与设备，是当前莲子加工产业急需解决的问题之一。 ...
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