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㊀㊀㊀２０２４年第４６卷第１期㊀㊀中国麻业科学㊀㊀ＰＬＡＮＴＦＩＢＥＲＳＣＩＥＮＣＥＳＩＮＣＨＩＮＡ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－３５３２(２０２４)０１－００４７－１３苎麻剥制机械研究现状与发展趋势郑文龙ꎬ马兰∗ꎬ刘佳杰ꎬ向伟ꎬ颜波ꎬ段益平ꎬ吕江南∗(中国农业科学院麻类研究所ꎬ湖南长沙４１０２２１)摘㊀要:苎麻是中国特色纤维作物ꎬ对其茎秆进行剥制是获取苎麻纤维材料的必要环节ꎬ开展苎麻剥制机械研究对该产业发展具有重要意义ꎮ文章在综述苎麻茎秆力学性能研究现状的基础上ꎬ分析了国外早期剥麻机存在的剥麻质量与效率不高的问题ꎬ介绍了我国现有剥麻机械的技术优势与问题ꎬ总结了麻类作物剥麻机械仿真模拟及智能机具的研发现状ꎮ研究认为ꎬ苎麻剥制机具研究还处于发展阶段ꎬ自动化㊁智能化㊁数据化是其未来研究发展方向ꎮ关键词:苎麻纤维ꎻ力学性能ꎻ剥麻机ꎻ仿真分析中图分类号:Ｓ２２６.７＋２㊀文献标识码:Ａ㊀开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):㊀收稿日期:２０２３－０９－１５基金项目:湖南省自然科学基金面上项目(２０１９ＪＪ４０３３３)ꎻ财政部和农业农村部:国家麻类产业技术体系建设专项(ＣＡＲＳ－１６)ꎻ中国农业科学院科技创新工程(ＣＡＡＳ－ＡＳＴＩＰ－ＩＢＦＣ)作者简介:郑文龙(１９９９ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事农业机械创新设计研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:８２１０１２２５５９３＠ｃａａｓ.ｃｎ∗通信作者:马兰(１９７７ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ主要从事农业机械化工程研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｍａｌａｎ＠ｃａａｓ.ｃｎꎻ吕江南(１９６４ )ꎬ男ꎬ研究员ꎬ主要从事麻类剥制加工机械及麻产品加工技术研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｙｊｌｊｎ＠ｓｉｎａ.ｃｏｍＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｏｆＲａｍｉｅＤｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒＺＨＥＮＧＷｅｎｌｏｎｇꎬＭＡＬａｎ∗ꎬＬＩＵＪｉａｊｉｅꎬＸＩＡＮＧＷｅｉꎬＹＡＮＢｏꎬＤＵＡＮＹｉｐｉｎｇꎬＬＹＵＪｉａｎｇｎａｎ∗(ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢａｓｔＦｉｂｅｒＣｒｏｐｓꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＣｈａｎｇｓｈａ４１０２２１ꎬＨｕｎａｎꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＲａｍｉｅｉｓａｆｉｂｅｒｃｒｏｐｗｉｔｈＣｈｉｎｅｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬａｎｄｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｒａｍｉｅｓｔｅｍｉｓｎｅｃｅｓ￣ｓａｒｙｔｏｏｂｔａｉｎｒａｍｉｅｆｉｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒａｍｉｅｉｎｄｕｓｔｒｙ.Ｂａｓｅｄｏｎａｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒａｍｉｅｓｔａｌｋｓꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｌｕｃｉｄａｔｅｄｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｉｓｓｕｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅａｒｌｙｆｏｒｅｉｇｎｒａｍｉｅｄｅｃｏｒ￣ｔｉｃａｔｏｒꎬａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓｅｘｉｓｔｅｄｉｎＣｈｉｎａꎬａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｃｈｉｎｅｓ.Ｉｎｇｅｎｅｒａｌꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓｔｉｌｌｆａｃｅｓｍａｎｙｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅꎬａｎｄｗｉｌｌｄｅｖｅｌｏｐｔｏｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅａｎｄｄａｔａｍａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｒａｍｉｅｆｉｂｅｒꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎻｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒꎻｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ苎麻(ＢｏｅｈｍｅｒｉａｎｉｖｅａＬ.)ꎬ又称 中国草 ꎬ是一种源自中国的重要纤维植物[１]ꎬ苎麻纤维因其较好的强度㊁耐久性㊁良好的吸湿性和透气性能ꎬ在纺织㊁服装㊁家居用品和工业材料等领域具有广泛的应用前景ꎮ对其茎秆进行剥制是获取苎麻纤维材料的必要环节ꎬ然而苎麻的高效剥制仍然是一个极具挑战性的问题ꎮ传统的剥麻方法通常依赖于手工操作ꎬ劳动强度大且效率低ꎮ随着人口老龄化等问题的出现ꎬ劳动力短缺已成为限制苎麻纤维产业发展的重要因素之一[２]ꎮ针对产业发展问题ꎬ研究人员相继研究出了多种类型的苎麻纤维剥制机械ꎬ在保证苎麻剥制质量基础上提高７４８４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷苎麻纤维的剥离效率[３]ꎬ促进了苎麻产业机械化发展ꎮ已有的苎麻剥制机械设备利用先进的工程原理和创新的剥离技术ꎬ为苎麻纤维机械化创新提供了新的突破点ꎬ但也存在着许多问题ꎮ因此ꎬ本文在阐述与剥制作业有关的苎麻茎秆力学性能研究状况的基础上ꎬ梳理国内外苎麻机械的发展和研究过程ꎬ分析仿真技术在苎麻剥制机械中的应用ꎬ展望苎麻剥制机械发展趋势ꎬ探讨先进的参数优化方法在苎麻剥制机械优化创新中运用的可能性ꎬ旨在为苎麻剥制机械的研发提供重要参考ꎮ１㊀苎麻茎秆力学性能研究现状苎麻茎秆呈圆柱形ꎬ其直径在不同生长阶段会发生变化ꎮ成熟的苎麻茎秆直径一般在８~１２ｍｍꎬ较细长柔软ꎬ表面光滑ꎬ并具有一定的韧性ꎮ苎麻茎秆由外至内依次由表皮层㊁韧皮部㊁木质部和髓部组成ꎬ不同的组织层在力学性质上具有明显的差异ꎮ为了简化分析和研究ꎬ可以将苎麻茎秆看作由韧皮部和木质部构成的空心圆柱体结构[４]ꎮ为了更好地设计苎麻纤维剥制加工机械ꎬ学者对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部的物理特性和力学特性进行了深入研究[５]ꎮ苏工兵等[６]对苎麻茎秆的力学特性进行了细致分析ꎬ结果显示ꎬ苎麻茎秆的木质部与韧皮部在力学性能上存在明显差异ꎬ研究结果对于深入理解苎麻茎秆的结构与性能关系具有重要意义ꎬ并为进一步研究苎麻茎秆以及开发苎麻剥制部件提供了理论依据ꎮ刘兆朋等[７]使用成熟期苎麻底部茎秆作为材料ꎬ通过复合材料微观力学研究方法ꎬ确定了苎麻茎秆的拉伸弹性模量㊁压缩弹性模量㊁同性面松柏比以及异性面松柏比ꎬ有助于全面了解苎麻茎秆的力学特性ꎬ为苎麻茎秆的剥制部件设计提供了重要的参考依据ꎮ沈成等[８]采用力学万能实验机ꎬ对苎麻木质部和茎秆整体进行了轴向压缩力学特性的研究ꎬ确定了中苎一号苎麻木质部的各项力学性能数据ꎬ为进一步了解苎麻木质部和茎秆的力学特性提供了重要的试验数据ꎮ王加跃等[９]利用自制夹具在力学万能实验机上对苎麻韧皮部进行撕裂试验ꎬ探究了撕裂角度㊁撕裂部位和撕裂方式对苎麻韧皮纤维与麻骨间撕裂力的影响ꎬ结果显示ꎬ随着撕裂角度逐渐增大ꎬ苎麻韧皮纤维与麻骨间的撕裂力逐渐减小ꎻ相比于单侧反向撕裂ꎬ同一试样双侧反向撕裂的撕裂力约为前者的两倍ꎻ不同部位的韧皮纤维在撕裂力方面存在约１７％的变化幅度ꎬ撕裂节点在韧皮部时的撕裂力会显著增大ꎮ徐鑫等[４]对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部进行了力学性能测试ꎮ木质部和韧皮部展现了各自独特的力学性能参数ꎬ其中拉伸弹性模量㊁压缩弹性模量和剪切模量在不同部位呈现差异ꎬ同异性面泊松比反映了不同平面上的形变关系ꎮ这些结果提供了苎麻茎秆及其组成部分在不同加载条件下的力学行为的定量描述ꎬ为苎麻材料的工程应用和优化设计提供了重要的参考依据ꎮＮｔｅｎｇａ等[１０]采用不同方法进行麻类纤维力学性能评价ꎬ选取３２０根红麻纤维在４个速度水平㊁２个纤维水平和３个温度水平下进行试验ꎬ测得杨氏模量㊁拉伸强度和应力应变数据ꎬ使用威布尔和蒙特卡罗统计方法估计数据的分散度ꎮ结果表明ꎬ不同运动速度下红麻纤维力学性能参数无较大变化ꎬ但试验温度上升ꎬ红麻的拉伸性能会急剧下降ꎮ该研究可为苎麻纤维在不同工况及温度下的力学性能研究提供参考ꎮ马兰等[１１]采用力学万能试验机对饲料用不同品种苎麻基部进行弯曲力测试ꎬ明确茎秆横截面积㊁重量㊁抗弯强度之间的关系ꎮ研究发现ꎬ茎秆横截面积与重量之间存在显著正相关关系ꎬ相关系数为０.９３８ꎮ同时ꎬ在７个苎麻品种中ꎬ饲料用苎麻的抗弯强度呈现极显著差异ꎬ其中苎麻四川ＤＢ的抗弯强度最高ꎬ而苎麻Ｇ５９的抗弯强度最低ꎮ该研究提供了不同品种苎麻的弯曲强度ꎬ可为相关收获机械的设计提供借鉴ꎮ苎麻力学性能的详细研究为后续苎麻纤维剥制机具的设计提供了重要的指导和理论依据ꎮ通过对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部进行力学性能测试ꎬ研究人员获得了苎麻在不同加载条件下的关键力学参数ꎬ例如抗弯弹性模量㊁最大抗弯强度㊁拉伸弹性模量㊁最大抗拉强度㊁压缩弹性模量㊁剪切模量以及同性面泊松比和异性面泊松比等ꎬ这些试验数据和参数可用于优化机具的结构设计ꎬ提高剥制效率和质量ꎬ亦可为苎麻材料的工程应用奠定基础ꎮ２㊀国内外苎麻剥制机具研究现状２.１㊀国外研究现状国外对于苎麻剥制机具的研究开展较早ꎬ但早期并没有专门用于苎麻剥制的机具ꎮ１８９３年ꎬ法国人Ｃｅｒｏｎ研制了第一台用于剥制剑麻纤维的Ｒａｓｐａｄｏｒ剥麻机ꎬ后经改进用于苎麻剥麻ꎮ随后ꎬ法㊁德㊁意㊁美㊁日多国先后研制了多种剥麻机(如表１所示)ꎬ注册了众多专利ꎬ但应用效果不理想ꎮ表１㊀国外研制的动力剥麻机Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｏｗｅｒｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｔａｂｒｏａｄ序号机具名称研制者１Ｒａｓｐａｄｏｒ剥麻机Ｃｅｒｏｎ２麻类植物茎秆表皮纤维处理设备ＳＬＹＶＡＫＯＶＶＥ３Ｂａｐｒｏｍａ剥麻机美国佛罗里达州农业试验站４Ｐｌａｎｔｅｃ剥麻机美国佛罗里达州农业试验站５麻类剥皮机ＦＵＬＬＥＲＭ６人力反拉东纤式剥麻机日本Ｔｏｒｓｃｏ公司７全自动托升式剥麻机日本Ｔｏｒｓｃｏ公司８ＣｅｃｏｃｏＳ－５０型日本Ｃｅｃｏｃｏ公司９Ｃｅｃｏｃｏ１０１Ｎ型小型手工喂入剥麻机日本Ｃｅｃｏｃｏ公司１０ＣｅｃｏｃｏＲａｓｐａｄｏｒ型手工喂入剥麻机日本Ｃｅｃｏｃｏ公司１１麻类作物茎秆纤维分离机ＰＡＳＨＩＮＥＬ㊀㊀第二次世界大战期间ꎬ美国各州农业试验站开展苎麻动力剥麻机研究ꎬ成功研制出反拉式苎麻剥麻机ꎬ并在印度㊁菲律宾等国推广应用ꎮ典型机具有Ｂａｐｒｏｍａ剥麻机㊁Ｐｌａｎｔｅｃ剥麻机(美国佛罗里达州农业试验站研制)和ＰｌａｎｔｅｃＳｅｎｉｏｒ３００型剥麻机等[１２]ꎮ２０世纪中叶ꎬ日本针对苎麻机械化剥制技术展开深入研究ꎬ并成功研制出多款苎麻剥麻机ꎮ典型机具有日本Ｔｏｒｓｃｏ公司研制的人力反拉东纤式剥麻机和全自动托升式剥麻机㊁Ｃｅｃｏｃｏ公司研制的ＣｅｃｏｃｏＳ－５０型㊁Ｃｅｃｏｃｏ１０１型和ＣｅｃｏｃｏＲａｓｐａｄｏｒ手工喂入剥麻机等ꎮ直至９０年代ꎬ随着世界范围内苎麻种植面积的萎缩ꎬ日本与欧美等国先后停止了苎麻相关剥麻机械的研究[１３]ꎮ专利资料显示ꎬＳｌｙｖａｋｏｖ[１４]发明了一种用于提取麻类植物茎秆表皮纤维的设备(如图１所示)ꎬ主要包含干燥室㊁压碎辊以及清洁装置３部分ꎬ在提取纤维的过程中避免了反复弯折ꎬ从而不损伤韧皮纤维ꎬ提升长纤维产量ꎮ图１㊀麻类植物处理机Ｆｉｇ.１㊀ＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓｆｏｒｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓＦｕｌｌｅｒ[１５]等设计发明了一种麻类剥皮机ꎬ主要工作部件包含大小两种剥麻滚筒ꎮ直径较小的剥麻滚筒打麻盘间距较小ꎬ用于初步处理茎叶㊁折断麻骨ꎬ直径较大的剥麻滚筒打麻盘间距较大ꎬ用于剥制表皮纤维ꎮ通过多组滚筒之间的互相碾压喂料ꎬ共同完成剥皮工序ꎬ实现高效的剥麻作业ꎮ９４第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势图２㊀麻类剥皮机Ｆｉｇ.２㊀Ｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓｂａｒｋｅｒ俄罗斯的Ｚｈｉｖｅｔｉｎ等[１６]提出了一种设想ꎬ将亚麻纤维层的韧皮纤维纵向定位ꎬ对纤维层进行机械加工ꎬ使纤维缩短到预定长度ꎬ该设想用于提高纤维质量㊁回收亚麻生产废料和实现多种规格亚麻纤维的生产ꎮＰａｓｈｉｎ等[１７]设计了一种麻类作物茎秆纤维分离机(如图３所示(ａ))ꎬ主要由水平输送机㊁破碎夹紧装置㊁破碎清理装置和气动吸入系统等组成ꎮ限制装置沿着破碎夹紧装置的边缘放置ꎬ破碎夹紧装置背部设有防护罩ꎬ防止茎秆触碰破碎装置ꎬ用于消除茎秆缠绕问题ꎬ减小整体机器尺寸ꎮＰａｓｈｉｎ等[１８]随后在此机器上做了改进(如图３所示(ｂ))ꎬ通过一个杠杆装置切换滚筒的运动ꎬ模拟揉捏和压制工序ꎬ完成剥麻作业ꎮ改进后的机器简化了机器结构ꎬ降低了电机功率ꎮ目前ꎬ鲜见国外有关苎麻剥制机械的研究报道ꎮ图３㊀麻类作物茎秆纤维分离机与其改进机型Ｆｉｇ.３㊀Ｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓｔａｌｋａｎｄｆｉｂｅｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｉｔｓｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌ２.２㊀国内研究现状我国一直致力于苎麻剥制机械的研究ꎬ推动苎麻产业机械化生产ꎮ目前ꎬ我国已开发了５０多种型号的苎麻剥制加工机具和设备(如表２所示)ꎬ包括简易式刮麻器㊁人力反拉式剥麻机㊁直喂式剥麻机和横向喂入式剥麻机等ꎮ在研发过程中ꎬ研究人员不断改进和优化剥麻机械的设计ꎬ以提高剥麻质量和工作效率ꎬ亦关注机械的自动化程度和操作便捷性ꎬ致力于实现更高效㊁更稳定的苎麻剥制过程ꎮ通过不断创新和技术进步ꎬ我国在苎麻剥制机械领域取得了长足发展ꎮ表２㊀国内研制的剥麻机械Ｔａｂｌｅ２㊀ＲａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｎＣｈｉｎａ序号机具名称研制单位类别１沅江２号刮麻器原湖南省沅江县农具厂简易式手动刮麻器２７２型刮麻器中国农业科学院麻类研究所简易式手动刮麻器３５９－１２１型动力剥麻机湖北省阳新县单滚筒人力反拉式４６ＢＺ－４００型苎麻动力剥麻机中国农业科学院麻类研究所单滚筒人力反拉式５６ＢＭ－４０Ａ型剥麻机湖南省南县八百弓农机厂单滚筒人力反拉式６６ＢＭ－４００型剥麻机上海市松江张泽机械厂单滚筒人力反拉式７ＢＭ－Ｃ型剥麻机江西工业大学(南昌大学)单滚筒人力反拉式８ＺＢ－１型双滚筒剥麻机湖北省纺织工业科学研究所双滚筒人力反拉式９６ＢＭ－３５０型苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所双滚筒人力反拉式１０ＣＤ－２型剥麻机四川省鑫农科技有限公司双滚筒人力反拉式０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷㊀㊀续表２序号机具名称研制单位类别１１ＦＬ－２３５型剥麻机重庆市涪陵区农业局双滚筒人力反拉式１２一次喂入式剥麻机中国农业科学院麻类研究所直喂式剥麻机１３ＪＢＭ－１００型剥麻机华中农业大学直喂式剥麻机１４ＦＬ－ＫＢ型复刮式剥麻机重庆市涪陵区农机局和农业局直喂式剥麻机１５大型横向喂入式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所横向喂入式剥麻机１６连续夹持输送式剥麻机中国农业科学院麻类研究所横向喂入式剥麻机１７６ＴＭ－１６０型横喂式双向自动苎麻三脱机湖北省咸宁市农业科学院农机研究所横向喂入式剥麻机１８４ＢＭ－４５０型直喂式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所直喂式剥麻机２.２.１㊀简易式刮麻器２０世纪５０年代ꎬ我国科研人员从研制仿手工简易刮麻器开始ꎬ展开了苎麻的剥制加工机械研究ꎮ尽管简易刮麻器在调节间隙方面受到麻茎规格的限制ꎬ但其操作技术易于掌握ꎬ有效降低了劳动强度ꎬ成为苎麻生产中不可或缺的剥制工具ꎮ其中ꎬ沅江２号和７２型刮麻器是典型的机型ꎮ沅江２号刮麻器采用卧式单刀㊁脚踏结构ꎬ每次处理４~５片麻皮ꎬ通过夹紧麻皮并手工刮净梢部和基部的方式完成剥麻作业ꎮ该机具的原麻刮制效率为１~１.５ｋｇ/ｈꎬ鲜皮出麻率为１２％~１５％ꎮ这种刮麻器的设计使得操作相对简单ꎬ并且能够提高剥制效率ꎬ但其处理能力和出麻率相对有限[１２]ꎮ另一种典型的机型是７２型刮麻器[１３][１９]ꎬ其采用立式双刀型结构ꎬ并配备橡皮弹簧自紧刮麻装置ꎬ能够适应不同厚度的麻皮ꎬ实现干净且色泽良好的刮制效果ꎮ该刮麻器通过刀片结构和刮麻装置的改进ꎬ提高了剥制效率和麻皮质量ꎮ图４㊀典型简易刮麻器Ｆｉｇ.４㊀Ｔｙｐｉｃａｌｓｉｍｐｌｅｓｃｒａｐｅｒ总之ꎬ仿手工刮麻式苎麻剥麻机具在我国苎麻加工中发挥了重要的作用ꎬ其简便的操作方式提高了苎麻生产的效率和质量ꎬ但这些机具的处理能力和出麻率仍有待提高ꎮ随着苎麻产业的发展和市场需求的变化ꎬ研发更先进㊁高效的剥麻机具以满足苎麻剥制加工的要求ꎬ成为其产业发展趋势ꎮ２.２.２㊀人力反拉式苎麻剥麻机人力反拉式苎麻剥麻机是一种动力剥麻机ꎬ是当前市场上数量最多的机型之一[２０]ꎮ其工作过程为操作人员手持苎麻茎秆一端进行喂入ꎬ完成一次剥麻作业后ꎬ操作人员将苎麻茎秆从机器中反向抽出ꎬ并将茎秆换向另一端进行加工ꎮ人力反拉式苎麻剥麻机主要分为单滚筒和双滚筒两种形式ꎬ主要区别在于剥麻装置的滚筒数量ꎮ单滚筒反拉式苎麻剥麻机的剥麻装置只有一个剥麻滚筒ꎬ而双滚筒反拉式苎麻剥麻机则具有两个剥麻滚筒[２１]ꎮ典型的单滚筒反拉式剥麻机(如图５(ａ)所示)是由中国农业科学院麻类研究所研制的６ＢＺ－１５第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势４００型剥麻机ꎮ该剥麻机的工作流程是人工将苎麻鲜茎喂入剥麻滚筒中ꎬ高速旋转的滚筒将苎麻茎秆与苎麻纤维打碎分离ꎬ并通过滚筒打板的作用将其抛出机外ꎬ得到洁净的原麻[２２]ꎮ该机具有较高的剥麻工效ꎬ鲜茎出麻率为５.３４％ꎬ原麻含胶率为２４.２１％ꎬ原麻含杂率为０.４３％ꎮ该机型的后续改进机型[２３]采用整机动力部分与剥麻部分可快速组合拆卸的设计ꎬ便于山地丘陵作业ꎮ此外ꎬ湖北省阳新县研制的５９－１２１型剥麻机㊁湖南省南县八百弓农机厂研制的６ＢＭ－４０Ａ型剥麻机和江西工业大学(现南昌大学)研制的ＢＭ－Ｃ型剥麻机也曾小规模推广用于生产[２４]ꎮ典型的双滚筒反拉式剥麻机有上海松江张泽机械厂研制的ＺＢ－１型剥麻机㊁四川省鑫农科技有限公司研制的ＣＤ－２型剥麻机㊁重庆市涪陵区农业局研制的ＦＬ－２３５型剥麻机和中国农业科学院麻类研究所研制的４ＢＭ－２６０型剥麻机(如图５(ｂ)所示)ꎮ其中被广泛应用的是中国农业科学院麻类研究所研制的４ＢＭ－２６０型双滚筒反拉式剥麻机和四川省鑫农科技有限公司研制的ＣＤ－２型剥麻机ꎮ４ＢＭ－２６０型剥麻机具有结构简单㊁剥麻质量较好的特点[２５]ꎮ尽管相较于纯人工作业ꎬ双滚筒反拉式剥麻机可以提高３~５倍的工效ꎬ但其机械化程度较低ꎬ需要人力反拉操作ꎬ具有劳动强度大等缺点ꎮＣＤ－２型剥麻机[２６]较一般剥麻机的独特之处在于既可用于处理麻皮ꎬ也可处理麻秆ꎬ体积小ꎬ重量轻ꎬ适用于田间单人作业或多人同时作业ꎮ与单滚筒式剥麻机相比ꎬ双滚筒反拉式剥麻机具有工效高㊁鲜茎出麻率高㊁纤维损伤少的特点ꎮ图５㊀人力反拉式剥麻机Ｆｉｇ.５㊀Ｍａｎｕａｌｐｕｌｌ－ｂａｃｋｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓ２.２.３㊀直喂式苎麻剥麻机直喂式苎麻剥麻机(如图６所示)是一种多滚筒全自动直喂式剥麻机ꎬ由喂料装置㊁剥麻滚筒㊁纤维输出装置㊁动力及传动装置和机架等组成[２７]ꎮ该机型通过调节底刀片距离实现对不同直径苎麻的刮麻功能ꎬ具有操作简单㊁劳动强度低㊁生产效率高的特点ꎮ剥麻滚筒的数量一般为３至６对ꎮ在剥麻过程中ꎬ茎秆经喂入装置进入剥麻滚筒ꎬ通过转速依次增大的多对剥麻滚筒ꎬ使茎秆向后输送并碾碎㊁刮打和梳理ꎬ最终实现茎秆的皮骨分离ꎬ得到剥制好的纤维ꎮ该类机型实现了连续喂入ꎬ操作简单ꎬ劳动强度低ꎬ相较于人力反拉式剥麻机ꎬ剥麻工效更高ꎮ图６㊀典型直喂式剥麻机Ｆｉｇ.６㊀Ｔｙｐｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｆｅｅｄｉｎｇｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒ然而ꎬ由于苎麻纤维较长且含胶率高ꎬ直喂式剥麻机在剥麻过程中容易发生滚筒缠麻现象ꎮ２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷剥麻质量的稳定性受茎秆长度和滚筒转速的影响ꎬ剥麻工效也有所限制ꎮ目前的直喂式剥麻机主要包括中国农业科学院麻类研究所研制的一次喂入式剥麻机[２８]㊁华中农业大学研制的ＪＢＭ－１００型剥麻机[２９]以及重庆市涪陵区农机局和农业局联合研制的ＦＬ－ＫＢ型复刮式剥麻机等ꎮ直喂式剥麻机在剥麻过程中通过多滚筒的协同作用ꎬ实现连续喂入ꎬ有效提高了剥麻工效ꎮ但直喂式剥麻机所剥麻纤维仍含有较多麻骨和麻壳ꎬ尤其是基部ꎬ需要进一步清理才能达到相关标准要求ꎬ而且滚筒缠麻现象仍然是直喂式剥麻机面临的挑战之一ꎬ需要通过进一步的技术改进和优化来解决ꎮ此外ꎬ还应考虑剥麻质量的稳定性和能耗的控制ꎬ以满足苎麻加工领域的需求ꎬ并促进苎麻剥麻工艺提高ꎮ２.２.４㊀横向喂入式苎麻剥麻机横向喂入式剥麻机(如图７所示)是一种新型剥麻机器[３０]ꎬ该机型主要由喂入装置㊁两套夹持输送装置㊁两套剥麻装置㊁纤维输出装置㊁动力及传动装置与机架等组成ꎮ其工作过程为:苎麻茎秆横向喂入后ꎬ第一夹持机构夹紧苎麻基部进入第一剥麻滚筒ꎬ苎麻基部茎秆经滚筒均匀连续的刮剥ꎬ去除麻骨和麻壳ꎬ得到洁净度高的纤维ꎬ然后第二夹持输送装置换位夹持剥制后的苎麻纤维ꎬ带动纤维进入第二剥麻滚筒ꎬ滚筒刮剥另一端未加工的苎麻梢部茎秆ꎬ直至剥制出较好的纤维ꎬ最后剥制好的纤维通过纤维输出装置输出ꎬ完成纤维剥制作业ꎮ夹持输送装置常见的类型有链条式㊁齿轮齿条式㊁橡胶带式和绳带式等ꎮ剥麻装置通常设计两套ꎬ有单滚筒式和双滚筒式等ꎮ横向喂入式剥麻机实现了苎麻物料连续喂入ꎬ操作简单ꎬ工效较高ꎬ解决了人力反拉式剥麻机劳动强度大㊁安全性能差的问题ꎮ但该技术仍存在纤维夹持不牢固㊁装置难以小型化等问题ꎮ图７㊀典型横向喂入式剥麻机Ｆｉｇ.７㊀Ｔｙｐｉｃａｌｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｅｅｄｉｎｇ图８㊀连续夹持输送式剥麻机Ｆｉｇ.８㊀Ｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｌａｍｐｉｎｇａｎｄｃｏｎｖｅｙｉｎｇ横向喂入式剥麻机主要有中国农业科学院麻类研究所研制的大型横向喂入式苎麻剥麻机[３１]㊁连续夹持输送式剥麻机[３２](如图８所示)以及湖北省咸宁市农业科学院农机研究所研制的６ＴＭ１６０型横喂式双向自动苎麻三脱机[３３](如图９所示)ꎮ横喂式双向自动苎麻三脱机的结构包括喂麻装置㊁机械手㊁夹持与输送机构㊁两套三脱机构㊁托收机构㊁液压系统㊁动力及传动机构㊁控制系统和机架等ꎮ该机利用折㊁刮㊁挤的工作原理实现苎麻茎秆的纤维㊁麻骨和胶质的三脱过程ꎮ作业过程中ꎬ叶片滚筒相互啮合反向对辊式旋转ꎬ折刮去除茎秆的表皮㊁麻骨和部分胶质ꎬ而挤压光滚则安装在入口和出口处并对辊式旋转ꎬ起到进一步分离纤维与麻骨以及挤压出纤维内胶质的作用ꎮ上述横向喂入式苎麻剥制机械的工作原理基本相同ꎬ苎麻茎秆前进方向与剥麻滚筒旋转方向垂直或有一定的夹角ꎬ通过剥麻滚筒对苎麻纤维的摩擦击打作业实现苎麻纤维的分离工序ꎬ尽管３５第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势采用的夹持输送链的形式㊁类型和结构形式等不尽相同ꎬ但都可以实现剥麻作业ꎬ然而ꎬ这些设备仍存在一些问题ꎬ如纤维损失率较高或麻骨去除不彻底等ꎬ需要进一步改进和完善ꎮ注:１ 动力及传动装置ꎻ２ 液压系统ꎻ３ 机架ꎻ４ 第１剥麻机构ꎻ５ 喂麻装置ꎻ６ 第２剥麻机构ꎮ图９㊀６ＴＭ１６０型横喂式双向自动苎麻剥麻机Ｆｉｇ.９㊀６ＴＭ１６０ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ－ｆｅｅｄｉｎｇｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｕｔｏｍａｔｉｃｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒ２.２.５㊀螺旋式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所发明了一种用于处理苎麻茎秆的分离设备[３４](如图１０所示)ꎬ创新性的采用螺旋碾压部件ꎬ与滚筒分离部件相结合进行苎麻剥制ꎬ兼顾苎麻作物多用途利用ꎬ有望成为一种新型苎麻剥麻机ꎬ但未见生产样机ꎮ注:１ 螺旋碾压分离部件ꎻ２ 纤维抛甩部件ꎻ３ 防护罩ꎻ４ 输送部件ꎻ５ 麻骨收集部件ꎻ６ 机架ꎻ７ 动力ꎮ图１０㊀苎麻茎秆螺旋式分离设备示意图Ｆｉｇ.１０㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｒａｍｉｅｓｔａｌｋｓｐｉｒａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ３㊀麻类作物相关机械设备仿真研究现状苎麻剥麻机的仿真研究主要涉及以下方面:机械结构建模和运动学仿真㊁力学特性分析㊁苎麻茎秆与机械的相互作用模拟等ꎮ通过绘图软件对苎麻剥麻机的机械结构进行三维建模ꎬ包括各个部件的几何形状㊁尺寸和组装关系等ꎬ可在计算机环境中准确地重现剥麻机的实际结构ꎮ然后ꎬ利用运动学和动力学仿真软件(如ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ㊁Ａｄａｍｓ等)对机械运动进行模拟和分析ꎬ包括剥麻滚筒的旋转㊁传动装置的运动等ꎮ通过运动学和动力学仿真ꎬ可了解机械各部件之间的相对运动关系㊁运动速度和加速度等参数ꎮ其次ꎬ研究人员利用有限元分析软件(如ＡＮＳＹＳ㊁ＡＢＡＱＵＳ)对苎麻剥麻机工作性能进行模拟和分析ꎮ有限元分析可以通过将机械结构离散为有限个小单元ꎬ利用数值方法计算这些单元的应力㊁应变和变形等力学参数ꎮ通过模拟分析ꎬ可以评估剥麻机在不同工作负荷下的受力情况㊁变形情况以及可能存在的强度和刚度问题ꎮ此外ꎬ研究人员还可以使用多体动力学仿真软件(如ＡＤＡＭＳ)对苎麻茎秆与剥麻机之间的相互作用进行模拟和分析ꎮ这种仿真可以考虑茎秆在剥麻过程中的弯曲㊁挤压㊁摩擦等因素ꎬ预测茎秆与机械接触的力学行为和力学特性ꎮ通过先进仿真技术的应用和研究ꎬ研究人员可以深入理解苎麻剥麻机的工作原理㊁性能特性和机械与苎麻茎秆之间的相互作用ꎬ为剥麻机的设计㊁改进和优化提供理论指导和技术支持ꎮ仿真研究可以减少试验试错成本ꎬ提高设计效率ꎬ为苎麻剥麻机的性能和效率提升提供重要参考ꎮ４５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷。
苎麻剥麻装置设计【摘要】：在对苎麻的机械物理特性深入了解的基础上，通过一系列的连续动作如挤压、弯折、打击等，一次实现剥麻机对麻茎的剥制，减轻剥麻的劳动强度。
剥麻机的推广，使机械剥麻代替人工剥麻，提高劳动生产率，降低生产成本，给麻农带来巨大的经济效益，促进苎麻产业的迅速发展。
【关键词】：剥麻机；弹性压辊；齿轮调隙机构；工程塑料中国分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0120037-01目前我国苎麻种植正在由分散经营、小面积生产逐步向区域化和规模化集中种植方向发展。
而规模化种植的苎麻及时收获就必须有高效、质优的收剥加工机械作保证。
研制适合我国农艺要求的高效苎麻剥麻机，解决苎麻剥制的关键技术问题，提高苎麻收剥加工自动化程度和工效，有利于实现整体提升麻类机械化水平，提高苎麻纤维的收剥质量，增强苎麻织品参与国际市场竞争的能力。
随着我国农业的集约化和工业化生产步伐加快，特别是优质苎麻生产基地的建立，对苎麻收获加工机具需求十分强烈，麻类收获加工机具已凸现出新的要求。
因此满足苎麻生产的需求，解决目前苎麻生产上呼声最高的”收剥难”问题，研制高效苎麻剥麻机尤为必要。
它将作为发展苎麻生产的技术载体和支撑条件，为推动我国农业结构调整和苎麻产业的发展发挥重要作用。
本设计在研究苎麻机械物理特性的基础上，探索一次喂入式剥麻机的工作原理，通过对现有剥麻机的分析研究，在前人的实践基础上做相应的改进和创新，设计出高效、省力、安全、性能可靠的剥麻机，以满足广大麻农的迫切需求。
1. 剥麻机的整体设计为方便剥麻机在麻类作物种植地区的大面积推广使用，在结构和传动部分设计是尽量考虑选材和制造的通用性及方便性，以便降低生产、使用和维护费用。
剥麻机的工作原理如图1-1，图1-2所示：1导向板2麻纤维3浮动拉麻压辊4主动拉麻压辊5剥麻挡板6喂入辊7剥麻滚筒8带麻皮和麻骨的原麻。
剥麻机的工作过程：麻杆由喂入口喂入，喂料板前端的梯形槽底部有一排短尖刀片将会划破麻杆下部的麻皮，然后进入喂入辊，喂入辊挤压麻杆使表皮和芯骨之间产生相对滑移，剥麻挡板的梯形槽与喂料板的梯形槽对应，其前端也有一排刀片，麻杆送入时划破其上部，之后进入剥麻滚筒，由于V滚＞V喂（速度比大约为 6 ：1），剥麻滚筒打碎麻骨，剥去麻皮，麻纤维被卷入拉麻压辊；当麻杆尾部通过喂入辊后，由于V滚＞V拉（速度比大约为6 ：1），麻杆迅速进入下一级剥麻滚筒，在拉麻压辊的拉力作用下，麻骨和麻皮被刮掉，纤维沿导向板输出。
核桃去皮机毕业设计核桃去皮机毕业设计近年来，随着人们对健康生活的追求，核桃的消费量逐渐增加。
然而，核桃的去皮过程却是一项繁琐且费时的工作，需要大量的人力和时间。
为了解决这一问题，我决定以核桃去皮为主题进行毕业设计，设计一台能够自动去皮的核桃去皮机。
首先，我进行了大量的市场调研和用户需求分析。
通过与核桃种植户和核桃加工厂的交流，我了解到他们最希望的是一台能够高效、自动化操作的核桃去皮机。
因此，我将以提高去皮效率为设计目标，同时考虑到机器的稳定性和易用性。
在设计过程中，我采用了机械和电子相结合的方式。
首先，我设计了一个能够容纳核桃的料斗，并通过传送带将核桃送入机器内部。
接下来，我设计了一个刀片系统，能够准确地切割核桃的外壳。
为了确保切割的准确性和稳定性，我采用了高精度的传感器和控制系统，能够根据核桃的大小和形状自动调整切割位置和力度。
除了去皮的功能外，我还为核桃去皮机添加了一些附加功能。
例如，我在机器的底部设计了一个储存盒，用于收集去皮后的核桃仁。
此外，我还在机器的控制面板上添加了一些按钮和显示屏，方便用户进行操作和监控。
在设计完成后，我进行了一系列的测试和改进。
首先，我使用了不同大小和形状的核桃进行测试，确保机器能够适应各种情况。
其次，我测试了机器的去皮效率和稳定性，通过不断优化刀片系统和控制系统，使机器的去皮效果更加理想。
最终，我成功地设计出了一台高效、稳定且易于操作的核桃去皮机。
这台机器不仅能够大大提高核桃去皮的效率，还能减少人力成本和时间成本。
通过这个毕业设计，我不仅提升了自己的技术能力，还为核桃行业的发展做出了一份贡献。
总之，核桃去皮机毕业设计是我在大学期间的一项重要任务。
通过市场调研、用户需求分析和设计改进，我成功地设计出了一台高效、稳定且易于操作的核桃去皮机。
这个设计不仅满足了核桃种植户和核桃加工厂的需求，还为核桃行业的发展带来了新的机遇和挑战。
我相信，随着这个设计的实施和推广，核桃的去皮过程将变得更加便捷和高效。
捍卫生活品质 推动产业升级探讨108《轻工标准与质量》2021年第2期劈麻反拉式苎麻剥麻机的设计朱炯光1 郭克君2*（1.佛山职业技术学院，广东佛山 528137 ；2.国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨 150086）摘要：针对国内现有苎麻剥麻机存在的剥麻纤维质量低、麻条损耗大、人工劳动强度大等问题，分析纯手工剥麻的优点，结合机械自动化技术，设计了劈麻反拉式苎麻剥麻机。
根据苎麻茎秆尺寸和力学性能，分解纯手工剥麻动作，使用机械自动化技术，完成了反拉剥麻机构及反拉剥麻控制系统的设计。
试验表明：劈麻反拉式苎麻剥麻机能达到预期设计效果：麻骨能整根与麻纤维分离，剥麻效率能达到500根/小时。
关键词：苎麻；苎麻剥麻机；劈麻反拉式；自动化；设计中图分类号： S563.1 文献标识码：A DOI ：10.19541/ki.issn 1004-4108.2021.02.028苎麻俗称“中国草”，是我国传统的特色农业经济作物，在我国有着近4700年的种植历史，目前其种植面积和产量分别占世界总种植面积和总产量的90%以上[1-3]。
苎麻每年可收剥3次～4次，纤维收剥的用工量大。
目前苎麻纤维收剥作业占整个生产过程中用工量的80%左右，而且剥麻的成本约占整个收剥作业的60%以上[4,5]。
苎麻纤维的剥制历来是个难题，必需经过剥制加工获得苎麻纤维才能供麻纺企业使用。
目前，国内苎麻剥麻机以滚筒式为主，通过在滚筒上安装L 型刀片挤压打碎麻骨，利用旋转滚筒的间隙将麻骨去除以保留麻纤维。
滚筒式苎麻剥麻机的两个最大的缺点是麻条损耗大，打碎的麻骨易残留在麻纤维里。
这两个问题造成打出的苎麻纤维品质等级低，达不到收购苎麻纤维公司的一等品标准，对农户收入造成影响，从市场和种植户来说需要有新的苎麻剥麻机器去解决苎麻纤维品质等级低的问题。
为解决这个问题，考虑到农村劳动力不足，结合PLC 技术，设计了自动劈麻反拉式新型苎麻剥麻机。
一、摘要本次毕业设计是关于核桃剥壳机的设计。
首先对核桃剥壳机作了简单的概述；接着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的各主要零部件进行了校核。
本次设计主要由上料装置、分类装置、传送装置、剥壳通道、主体钢结构、剥壳轮、动力源装置等部件组成。
最后简单的说明了安装与维护。
目前，核桃剥壳机主要具备结构紧凑、操作简便、性能稳定可靠、核桃仁破碎率低、分选好、损失率低等优点。
为了更好的满足实际工作要求，设计者们还应努力尝试设计出能应对多种核桃外形、实现最大自动化生产的机械设备。
近年来出现各种功能独特的食品机械，在这方面我国与国外先进水平的差距确实存在，但是正在不断缩小。
国内在设计制造特种食品机械的过程中也积累了大量的实际经验。
本次核桃剥壳机设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误。
权当一次难得的实践过程，希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。
关键词：核桃剥壳机；选型设计；主要部件；养护维修。
全套图纸加153893706二、AbstractThis graduation design is the design of the walnut shelling machine. First of all on the walnut sheller is summarized; and then analyzed the selection principle and the calculation method of each part of components and parts; and then according to these design criteria and selection calculation method according to the givenparameters selection design; then the checking computations about main component parts selection. This design is mainly composed of feeding device, transmission device, and classification device, channel, the main steel structure, shucking wheel, power source device and other components. Finally, a simple description of the installation and maintenance.At present, the walnut shelling machine has compact structure, easy operation, stable and reliable performance, walnut kernel broken rate is low, good sorting, loss rate etc.. In order to better meet the requirements of practical work, the designer should also try to design a mechanical equipment automation production to the various shape, walnut. Mechanical food unique function in recent years, the domestic and foreign advanced level gap exists, but is shrinking. In the process of design and manufacture of special domestic food machinery has accumulated lots of experience.The walnut sheller design represents the general process of design, there are all kinds of loopholes and errors inevitably. As a rare practice, hope to have the certain reference value to theselection of the design in the future.Keywords: Walnut peeling machine; design; components; maintenance.三、目录一、摘要 (1)二、Abstract (2)三、目录 (4)四、绪论 (6)（一）原始参数 (6)（二）设计解决的问题 (7)五、核桃剥壳机设计概述 (8)（一）核桃剥壳机主传动部分（上料、分类、传送、通道、钢结构、剥壳轮、动力源、传动轴、减震垫）的工作原理 (8)1．上料装置 (9)2．分类装置 (9)3．传送装置 (9)4．剥壳通道 (9)5．主体钢结构 (9)6．动力源 (9)7．剥壳轮 (10)8．传动轴 (10)9．减震垫 (10)（二）核桃剥壳机的工艺原理 (10)六、核桃剥壳机的设计计算 (12)（一）已知原始数据及工作条件 (12)（二）计算步骤 (12)1．外形尺寸的确定: (12)2．皮带轮驱动力计算 (12)3．传动功率计算 (15)4．电动机功率计算 (16)5．传动皮带张力计算 (17)6．皮带轮最大扭矩计算 (17)7．万向脚轮 (18)8．轴的作用及类型 (21)9．轴与剥壳轮的配合结构 (26)10．轴与传送轮的配合结构 (27)11．轴的计算及校核： (28)12．轮的计算与校核 (38)13．轴、轮连接螺栓的效核 (41)14．减速机的选用 (42)15．减震装置 (45)16．制动装置......................................................................... 错误!未定义书签。
毕业综合实践课题名称：全自动多功能去皮机械课题摘要一、目的：（1）通过本次毕业设计，综合运用机械和其它先修课程的理论和实际知识，及 2 个月的实践所学，系统掌握产品的设计规律，能独立完成产品的设计。
（2）学会从产品功能和要求出发，合理的进行力学计算和材料、标准件的运用，正确计算零件的工作能力，确定其尺寸, 形状及结构。
并综合考虑制造工艺、使用、维修经济和安全问题，培养产品的设计能力。
（3 ）通过本设计，学习正确运用标准、规范手册和查阅科技文献资料以及计算机应用及专业课软件的应用，培养自身的设计能力。
（4 ）要求采用计算机输入本次设计结果（图纸、设计计算说明书）。
二、内容：题目为一套全自动多功能去皮机械设计，包括设备外开执行机构，要求独立完成以下内容：（1）施工图一套（含总装图、零部件图、图纸目录及相关技术文件）；（2）设计计算说明书一份；一、步骤及要求：1、设计准备：阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件，通过查看实物，相关资料了解产品及技术资料。
2、以容器数据表作为设计条件，确定设计思路，对执行机构作运动学和动力学分析。
3、施工图的绘制要求（CAD辅助绘图）。
4、机构动力计算。
5、编写说明书（用计算机输入）。
6、设计总结。
结构特点及应用范围：1、由主构架、刀具、驱动系统、测量系统、控制器、及传感器组成，机械主体采用铝合金制作，具有以下特点：自动化程度高，使用寿命长，耐腐蚀，操作便捷，稳定可靠；2 、采用高分辨率摄像机扫描菠萝表面计算刀具去皮轨迹，使用单片机软件完成去皮机控制部分。
关键词：机器人摄像识别伺服单片机目次第一章引言第二章课题的来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2.1 课题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.2 课题的内容、要求及影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5第三章设计方案的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63.1 全自动多功能去皮机的总设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63.2 全自动多功能去皮机的总设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2.1 全自动多功能去皮机的总设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2.2 全自动多功能去皮机的控制原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8第四章去皮机各标准件的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 4.1 去皮机支撑架的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84.2 去皮机驱动方式的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯94.3 去皮机传动方式的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯104.4 去皮机识别系统的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯124.5 去皮机的其它零部件的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12第五章去皮机非标准件的设计计算与加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 5.1 小臂的设计计算与加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯135.1.1 零件分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯135.1.2 零件计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯135.1.3 零件的工艺分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯145.1.4 确定生产类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯155.1.5 确定毛胚种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯155.1.6 确定加工零件图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯155.1.7 工艺规程设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯155.2 大臂的设计计算与加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯185.3 其它零部件的设计计算与加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18第六章控制系统软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 6.1 预期的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 6.2 实现的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22第一章引言感谢您翻阅本设计计算说明书，本书仅作为温州职业技术学院毕业设计颗题理论与实践考核综合作业课题的设计计算说明随着我国社会主义市场经济的逐步建立，科学技术的飞速进步和教育体制改革的不断深化，对于我们机械制造与自动化专业的学生来说，更需要通过理论联系实际，提高设计能力，掌握正确的设计思想和工作方法，并能不断更新自己的知识面，引入新的设计思路和现代化的设计方法。
Nong Cun Ke Ji蓖麻籽脱粒机的研制高杰1,依马木玉1,赵俊明1,木拉提•莫尅2(1.新疆中收农牧机械有限公司，乌鲁木齐830000;2.阜康市农业技术推广站，阜康831500)摘要：本文介绍了由新疆中收农牧机械有限公司研 制的BM -2型蓖麻籽脱粒机的结构、主要技术参数、 工作原理、主要部件特点，为BM -2型蓖麻籽脱粒机 的推广提供技术支持。
关键词：蓖麻籽;脱粒机;结构特点蓖麻是一种独特的生物资源，素有“绿色石油” 的美誉。
蓖麻籽含油率46%耀56%袁由于蓖麻油具有 特殊的稳定性，因而已成为当今航天最好的润滑用 油。
蓖麻油分子中含有可供利用的官能团一羟基、双键、醋基，是目前自然界中唯一有此特征的植 物油脂，而且矿物油无法提炼及合成此类物质。
独 特的分子结构使得蓖麻油具有一个突出的特点， 即在500耀600益高温下，不氧化、不变质、不燃烧， 在-18益不凝固。
蓖麻油分子结构的特殊性赋予以 蓖麻油为基础原料的化学加工的多样性，它是重要 的化工、医药原料。
世界每年蓖麻油需求量80万耀 100万吨，折合每年需求蓖麻籽190万耀240万吨。
我国蓖麻种植面积33.3万公顷左右，是世界上三 大蓖麻生产国之一。
新疆种植蓖麻地区主要分布在 南疆的和田、阿克苏、巴州及北疆的伊犁、塔城地 区，其中，伊犁蓖麻种植面积占到全疆种植面积的 70%。
目前，这些蓖麻的收获及打籽还基本处于原 始的手工作业状态。
新疆中收农牧机械有限公司为解决蓖麻籽脱粒 问题，通过多次调研，再结合新疆本地实际种植情 况，研制开发出BM -2型蓖麻籽脱粒机。
一、结构原理收稿日期：2017-07-28作者简介：高杰（1973年10月-)，男，大学本科，工程师，主要从事农牧业机械研究工作。
蓖麻籽脱粒机包括进料斗、输送斗、机架、主输 送链、风机、杂余链、动力轴、杂余槽、上下筛组合、上 下筛驱动连杆、籽粒升运器、凹板、脱粒滚筒、调节 杆、翻动轮、物料滑板、张紧轴、电机等。
8林业机械与木工设备第45卷aerial systems demonstrations -pushing the leading edge in firemapping[J].Geocarto International,2011,26(2) ：103 - 111.[3]马瑞升，马舒庆，王利平，等.微型无人驾驶飞机火情监测系统及其初步试验[J]，气象科技，2008，36( 1) :100 -104.[4]张廷斌，唐菊兴，刘登忠.卫星遥感图像空间分辨率适用性分析[J].地球科学与环境学报，2006，28(1) :79 - 82.[5]唐晏.基于无人机采集图像的植被识别方法研究[D].成都:成都理工大学，2014:2-10.[6] Merino L,Caballero F,Martinez - de Dios J. R,et al. A CooperativePerception System for Multiple UAVs: Application to Automatic De-tection of Forest Fires[ J].Journal of Field Robotics，2006，23 (3/4) ：165 -184.[7]杜建华，髙仲亮，舒立福.森林火灾探测扑救中的无人机技术及其应用[J].森林防火，2013 (4) :52 -54.[8]郭伟，昂海松，张思玉.小型无人机林火监测与图像处理技术[J].森林防火，2014(4) :26 -29.[9]何诚，张明远，杨光，等.无人机搭载普通相机林火识别技术研究[*1].林业机械与木工设备，2015,43(4):27 -30 +36.[10]张增，王兵，伍小洁，等.无人机森林火灾监测中火情检测方法研究[J].遥感信息，2015，30( 1) :107 -110 +124.[11 ]南海涛.森林火灾动态监测预警技术方案的研究[J].森林工程，2012,28(6) :57 -61.[12]李德仁，李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报:信息科学版，2014,39(5) :505 -513+540.[13]何诚，张思玉，姚树人.旋翼无人机林火点定位技术研究[J].测绘通报，2014(12) :24 - 27.[14]张楠，姜树海.消防机器人研究进展及其在森林消防中应用前景[J].世界林业研究，2015，28(2) :42 -47.[15] Merino L, Caballero F, Martinez - de -Dios J. R, et al. An Unmanned Aircraft System for Automatic Forest Fire Monitoring andMeasurement^ J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems,2012,65(1) ：533 -548.[16]朴东赫，吴建国.西南地区森林防火火源管理的对策措施[J ].森林防火，2010(2) :12-14.[17]陆博迪，孟迪文，陆鸣，等.无人机在重大自然灾害中的应用与探讨[J].灾害学，2011，26(4) :122 - 126.[18]张园，陶萍，梁世祥，等.无人机遥感在森林资源调查中的应用[J].西南林业大学学报，2011,31(3) :49 -53.[19]金伟，葛宏立，杜华强，等.无人机遥感发展与应用概况[J].遥感信息，2009(1 ):88 -92.[20]李滨，王宏宇，杨笑天.无人机系统在森林防火方面的应用及其发展[J].电子技术，2015(5) :15 -18.[21]马瑞升，杨斌，张利辉，等.微型无人机林火监测系统的设计与实现[〗].浙江农林大学学报，2012,29(5):783 -789.[22]李宁.基于网络传输的四旋翼飞行器在森林防火中的应用研究[D].济南:山东大学硕士学位论文，2015:66 -69.[23]王英勋，李新军，王建平，等.航空器新宠-纵览无人机系统技术变革[J].航空制造技术，2009 (14):26 -31.(责任编辑王琦）•行业内外•“新型苎麻剥麻削皮技术装备的研究幵发项目方案论证会”在哈尔滨林机所举行2017年1月19日，哈尔滨林机所组织召开2017中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金“新型 苎麻剥麻削皮技术装备的研究开发”项目方案论证会，对项目研究、设计方案进行了可行性论证。
收稿日期:2018-05-10蓖麻蒴果力学特性试验及仿真研究侯俊铭,李金澎,何涛,杨勇,白晶波,姚恩超(沈阳农业大学工程学院,沈阳110161)摘要:为探究蓖麻蒴果破壳力变化规律及破裂机理,以1987品种、通蓖7号、通蓖9号及通蓖11号为研究对象,首先计算其球度,并采用WDW-2型微机电子万能试验机进行准静压力学特性试验,测得4个含水率下的蓖麻蒴果在顶部加载及中部加载下的破壳力,并根据试验结果将破壳过程分为达到破壳力、外种皮破裂及籽粒破损三个阶段。
试验结果表明:品种对球度无显著影响;品种对破壳力有显著影响,1987品种蒴果破壳力最小,通蓖7号及通蓖11号次之,通蓖9号最大;含水率对破壳力有极显著影响,破壳力与含水率呈二次曲线关系;加载方式对破壳力有显著影响。
其次将蓖麻蒴果视为球体,计算其在51.26N 的作用下球心应力为0.80MPa。
最后以通蓖11号蒴果为例,对破壳各阶段进行有限元分析。
结果表明:顶部加载下达到破壳力时室与室结合破坏,在内侧形成缺口,外种皮破裂时裂纹在缺口处延伸,单室蒴果在法向最大轴线处种皮破裂,籽粒破损时籽粒裂纹在法向最大轴线处形成;中部加载下达到破壳力时,外种皮破裂阶段与顶部加载相同,籽粒破损阶段裂纹出现在切向最大轴线处。
仿真分析得到的裂纹与试验结果一致,中心点处应力计算值与仿真结果比值为1.17。
研究结果可为蓖麻蒴果脱壳机关键部件的设计提供参考。
关键词:蓖麻蒴果;破壳力;有限元;破裂机理中图分类号:S565.6文献标识码:A文章编号:1000-1700(2018)05-0574-10Experimental and Finite Element Analysis ofMechanical Properties of Castor FruitHOU Jun-ming,LI Jin-peng,HE Tao,YANG Yong,BAI Jing-bo,YAO En-chao(College of Engineering,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161,China)Abstract :In order to explore the changing rule of breaking force and breaking mechanism of castor shelling,the varieties ofVariety 1987,Tongbi 7,9and 11were taken as the research object in this article.The sphericity of castor fruit was calculated firstly,and the quasi-static pressure characteristics to measure the shell breaking force at the top and middle loading of the castor fruit at 4moisture contents was measured by WDW-2microcomputer electronic universal testing machine.According to the experimental result,the broken process was divided into three stages:the breaking force,the exocarp rupture and the grain damage.The result showed that the variety has no significant effect on sphericity,but it has a significant effect on the breaking force.The lowest breaking force was Variety 1987,followed by Tongbi 7and Tongbi 11,and Tongbi 9was the largest one.The moisture content had a very significant effect on the breaking force.It was quadratic curve relationship between the breaking force and the moisture content.The loading method had a significant effect on the breaking force.Next,the castor fruit was regarded as a sphere,and its center stress under the force of 51.26N was calculated to be 0.80MPa.Finally,using Tongbi 11as the mechanical model,finite element analysis was performed on various stages of shell breaking.The results showed that the chamber-to-chamber combination was broken when the top-loading reached the breaking force.The notch was formed at the inside and extend at the gap where is the maximum axis of normal in single chamber capsule when the exocarp rupture,andthe seed cracks formed at the maximum axis of the normal direction when the grain was damaged.Under the middle loading,the breaking force and the exocarp rupture had the same phenomenon as the top loading,but the seed crack appeared at the maximum tangential axis when the grain was damaged.The crack obtained by simulation analysis was consistent with the test result,and the ratio of stress calculation value at the center point to simulation result was 1.17.The study may provide reference for research on the design of the key parts of the castor shelling machine.Key words :castor fruit;breaking force;finite element simulation;fracture mechanism侯俊铭,李金澎,何涛,等.蓖麻蒴果力学特性试验及仿真研究[J].沈阳农业大学学报,2018,49(5):574-583.沈阳农业大学学报,2018,49穴5雪:574-583Journal of Shenyang Agricultural Universityhttp ://DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2018.05.009侯俊铭等院蓖麻蒴果力学特性试验及仿真研究第5期--蓖麻蒴果是世界十大油料作物之首,含油量极高,可达45%~54%,远高于其他油料作物,是重要的航空润滑油原料,有着不可替代的地位,也可用于生物能源、聚合物及精细化工等方面的制备,视为可再生的“石油”资源[1-3]。
麻类剥制机具百科物理知识点归纳麻类剥制机具是一种用于加工麻类植物（如大麻、亚麻等）的专用机械设备。
在麻类的加工过程中，麻纤维的剥离是非常重要的一环，而麻类剥制机具则能有效地剥离麻纤维，提高生产效率。
它的主要原理和工作过程涉及到一些物理知识点，本文将对这些知识点进行归纳阐述。
一、麻类剥制机具的原理和构造麻类剥制机具的基本原理是通过物理力学的原理来完成麻纤维的剥离。
其主要组成部分包括机身、剥离辊、摩擦辊、输送带等。
1. 机身：麻类剥制机具的机身一般由钢材制成，具有足够的强度和刚性，以承受剥离过程中的压力和力矩。
2. 剥离辊：剥离辊是麻类剥制机具的核心部件，一般由高强度合金材料制成。
剥离辊上有许多锋利的划刀，用于将麻类的纤维层与茎杆部分分离。
3. 摩擦辊：摩擦辊与剥离辊相对摩擦，用于增加剥离的摩擦力和牵引力，进一步促使麻纤维与茎杆的分离。
4. 输送带：输送带是用于将麻类的茎杆送入剥离辊和摩擦辊之间，使其能够与剥离辊和摩擦辊互相接触，完成剥离和分离。
二、麻类剥制机具的工作过程麻类剥制机具的工作过程可以分为进料、剥离、分离和排渣等几个步骤。
1. 进料：将麻类的茎杆通过输送带送入剥离辊和摩擦辊之间。
剥离辊和摩擦辊的转速会根据物料的特性进行适当调整，使茎杆不断地与剥离辊和摩擦辊相互摩擦。
2. 剥离：在剥离辊的作用下，茎杆的外皮被剥离下来，与纤维层分离。
剥离辊的锋利划刀切削茎杆表面，使其形成裂纹和切口，进而分离出麻纤维。
3. 分离：在剥离辊和摩擦辊的共同作用下，麻纤维与茎杆彻底分离。
摩擦辊通过与剥离辊的摩擦产生的牵引力，将剥离下的麻纤维带离剥离辊，并将其送往下一道工序。
4. 排渣：剥离辊和摩擦辊的表面会沾附一部分麻纤维残余物和细小颗粒，需要进行定期清理和排渣。
这样可以保证剥离辊和摩擦辊的正常运行，提高剥离效率和品质。
三、麻类剥制机具的物理知识点1. 剥离力学：麻类剥制机具的工作原理涉及到剥离力学。
剥离辊上的划刀通过锐利的切割作用剥离茎杆的外皮，摩擦辊通过与茎杆的摩擦增加摩擦力和牵引力，进一步促使麻纤维的剥离和分离。
