范修文 曾 勇 蘭海鵬 李 勇 沈鵬科 孟 煒*

(1塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)(2現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 阿拉爾 843300)

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圓錐式巴旦木破殼分離機(jī)的設(shè)計(jì)

范修文1,2曾 勇1蘭海鵬1,2李 勇1,2沈鵬科1孟 煒1,2*

(1塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)(2現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 阿拉爾 843300)

針對(duì)現(xiàn)有堅(jiān)果破殼分離機(jī)對(duì)巴旦木破殼效果不好、破碎率低的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的堅(jiān)果破殼機(jī)械的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種新型的圓錐式巴旦木破殼分離機(jī)。該機(jī)主要有電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、脫殼機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。試驗(yàn)表明該機(jī)的適用性好，破殼率為大于90%，籽仁破損率為小于8%。

巴旦木； 破殼； 分離； 設(shè)計(jì)

巴旦木屬世界古老栽培物種，是由野生物種進(jìn)化而來(lái)的。我國(guó)種植巴旦木的栽培歷史悠久，我國(guó)巴旦木種植地區(qū)主要集中在新疆喀什、和田等地，有5個(gè)家族，40多個(gè)品種。巴旦木總產(chǎn)量一直處于新疆干果產(chǎn)量的第一位，品質(zhì)超過(guò)國(guó)外品種。新疆南部地區(qū)約有5. 3萬(wàn)hm2巴旦木樹，巴旦木進(jìn)入盛果期后，年產(chǎn)量超過(guò)萬(wàn)噸。目前，手工破殼的傳統(tǒng)方式已不能滿足規(guī)?；a(chǎn)的需求，需要進(jìn)行機(jī)械化破殼，機(jī)械化破殼能降低生產(chǎn)成本，可提高產(chǎn)出效益，而我國(guó)巴旦木破殼機(jī)還處于研發(fā)階段。

目前，我國(guó)已研發(fā)一些堅(jiān)果脫殼機(jī)械，例如：6BD-150型巴旦木破殼機(jī)、水平碾搓式銀杏脫殼機(jī)、小型杏核破殼機(jī)和花生脫殼機(jī)等基本上都是采用機(jī)械剝殼法，這些方法在技術(shù)上還存在如下問(wèn)題：脫殼率低，脫殼后的果仁破碎率高，損失大；機(jī)具性能不穩(wěn)定，大部分脫殼機(jī)只滿足一種干果的脫殼作業(yè)，而不能夠用于其它干果的脫殼，普適性差，成本高，設(shè)備利用率低；目前巴旦木脫殼機(jī)械尚未形成規(guī)模生產(chǎn)，制造水平較低，制造成本大，導(dǎo)致巴旦木脫殼的加工成本增加。根據(jù)我國(guó)堅(jiān)果破殼機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題以及農(nóng)產(chǎn)品加工對(duì)機(jī)械化要求，設(shè)計(jì)一種新型圓錐式巴旦木破殼機(jī)。該機(jī)能夠適用不同品種的巴旦木破殼，無(wú)需分級(jí)就可進(jìn)行破殼分離作業(yè)。

1 工作原理及機(jī)構(gòu)

1.1 工作原理

如圖1所示，該機(jī)主要有進(jìn)料裝置、凹板篩、破殼裝置、分離裝置、均布器、承接裝置、電動(dòng)機(jī)等組成。工作時(shí)，巴旦木從進(jìn)料斗喂入到工作裝置時(shí)，在均布器的作用下使巴旦木均勻落入到工作區(qū)，防止堵塞滾筒。在工作軸的帶動(dòng)下滾筒進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在滾筒外面的凹板篩被固定，由于滾筒裝有橡膠螺旋筋條，在滾筒筋條的沖擊力和摩擦力、巴旦木與凹板篩的摩擦力和巴旦木與巴旦木的擠壓力的共同作用下實(shí)現(xiàn)巴旦木的殼仁脫離。脫殼后的巴旦木殼、仁混合物在自身重力、離心力、筋條與巴旦木殼、仁混合物之間的擠壓力的作用下，通過(guò)凹板篩的間隙下落到接料板，再經(jīng)過(guò)篩選，最終實(shí)現(xiàn)巴旦木殼和仁的分離。在巴旦木脫殼前期，主要是依靠滾筒筋條的打擊脫殼，到脫殼后期，主要依靠巴旦木與巴旦木、巴旦木與篩板、巴旦木與滾筒的擠搓作用進(jìn)行脫殼。在喂料斗上裝有流量控制板，用以控制巴旦木的喂入量。脫殼滾筒固定在工作軸上，可通過(guò)定位螺母調(diào)節(jié)脫殼滾筒的上下位置，用以調(diào)節(jié)脫殼間隙的大小，來(lái)適應(yīng)不同品種及其它堅(jiān)果脫殼的需求和保證巴旦木的脫凈率，減少巴旦木果仁的損傷率。

該破殼分離機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，滾筒上安裝有均布器，起到均布導(dǎo)流作用，通過(guò)脫殼滾筒在工作軸上下位置的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)工作間隙大小的調(diào)整。

1.2 總體設(shè)計(jì)

該機(jī)與5.5kW以上的電動(dòng)機(jī)配套使用。作業(yè)時(shí)，動(dòng)力由皮帶輪傳至滾筒軸，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)使其與凹板篩配合完成破殼。本機(jī)整體采用四部分結(jié)構(gòu)，主要有動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、破殼裝置和分離裝置。動(dòng)力系統(tǒng)主要是為破殼提供充分動(dòng)力；傳動(dòng)系統(tǒng)主要是將電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力傳至滾筒軸；破殼裝置主要是完成巴旦木的破殼；分離裝置主要是完成破殼后巴旦木殼與仁的分離。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1．進(jìn)料裝置2．進(jìn)料裝置支座3．凹板篩4．橡膠筋條5．破殼裝置6．分離裝置7．均布器8．承接裝置9．從動(dòng)軸10．電動(dòng)機(jī)11．主動(dòng)軸12．帶輪

在脫殼滾筒上設(shè)計(jì)有螺旋橡膠筋條，在脫殼滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，螺旋橡膠筋條也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，巴旦木在螺旋筋條推動(dòng)下，向下螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣能夠保證巴旦木在受到筋條的打擊擠搓，又能保證巴旦木仁與巴旦木殼分離后，盡量縮短巴旦木仁在脫殼區(qū)間的時(shí)間，達(dá)到減小巴旦木仁的受損傷機(jī)會(huì)。滾筒通過(guò)滾筒軸與螺母配合固定在滾筒軸上，并且滾筒在滾筒軸上的位置可調(diào)。

2.2 錐形凹板篩的設(shè)計(jì)

錐形凹板篩與脫殼滾筒同軸安裝，錐形凹板篩在外面并固定在機(jī)架上，當(dāng)脫殼滾筒與其表面的螺旋橡膠筋條同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，巴旦木在螺旋筋條推動(dòng)下，在脫殼滾筒與錐形凹板篩的間隙中向下螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，巴旦木受到螺旋筋條的打擊、搓擦，以及在錐形凹板篩和脫殼滾筒的擠壓作用下實(shí)現(xiàn)殼仁分離。巴旦木殼通過(guò)錐形凹板篩是孔隙落到接料板上，同時(shí)錐形篩能夠延長(zhǎng)巴旦木在脫殼工作區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，從而達(dá)到完全破殼的目的。錐形凹板篩示意圖如圖3所示。

表1 圓錐式巴旦木破殼機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2 主要零部件的設(shè)計(jì)

2.1 脫殼滾筒

脫殼滾筒結(jié)構(gòu)為倒置的圓錐形，脫殼滾筒示意圖如圖2所示。

1．滾筒筋條2．滾筒3．連接圓盤4．軸套圖2 脫殼滾筒結(jié)構(gòu)圖

圖3 錐形凹板篩的結(jié)構(gòu)圖

脫殼滾筒轉(zhuǎn)速是決定巴旦木脫殼質(zhì)量與脫殼效率的關(guān)鍵因素。在滾筒直徑不變的情況下，轉(zhuǎn)速越大，離心力越大，巴旦木脫殼脫的越干凈，生產(chǎn)效率越高，但易造成巴旦木果仁的損傷。

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

3.1 試驗(yàn)條件

目前新疆巴旦木主要有紙皮巴旦木、薄皮巴旦木、鷹嘴巴旦木( 厚皮) 和雙仁巴旦木等4個(gè)品種。巴旦木的品種不同，其物理特性也會(huì)有些差別，本試驗(yàn)中采用的巴旦木是新疆阿克蘇地區(qū)產(chǎn)的薄皮巴旦木和鷹嘴巴旦木(厚皮)。考核指標(biāo)是破殼率和籽仁破損率，試驗(yàn)機(jī)是自制的圓錐式巴旦木破殼機(jī)。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

表2 薄皮巴旦木試驗(yàn)結(jié)果

表3 鷹嘴巴旦木試驗(yàn)結(jié)果

從以上重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出薄皮巴旦木的破殼率平均值為92%，籽仁破損率為7. 5%；鷹嘴巴旦木(厚皮)的破殼率平均值為91. 2%，籽仁破損率為7%；達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

4.1 試驗(yàn)表明該巴旦木破殼機(jī)的破殼率為大于90%，籽仁破損率為小于8%。

4.2 該巴旦木破殼機(jī)脫殼率高，果仁的破碎率低，實(shí)用性廣，可實(shí)現(xiàn)殼仁分離。

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Design of Cone Type Almond Shell Breaking Machine

Fan Xiuwen1,2Zeng Yong1Lan Haipeng1,2Li Yong1,2Shen Pengke1Meng Wei1,2*

(1 College of Mechanic and Electrical Engineering, Tarim University, Alar, Xinjiang843300)

(2 Key Laboratory of Mordern Agricultural Engineering, Alar, Xinjiang 843300)

Aiming at the practical problems that nut shell breaking separator show poor effect and low breakage rate when used in almond shell breaking effect. According to the domestic and foreign existing nut shell breaking machine, we design a cone type almond shell breaking separator. The machine mainly consists of motor, drive mechanism, feed mechanism, selling mechanism, separation mechanism, and the frame form. Experiments show that this machine is of excellent applicability. Shell breaking rate is higher than 90%. The kernel damage rate is lower than 8%.

almond; shelling; separation; design

2014-09-11

塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金碩士項(xiàng)目(TDZKSSZD201403)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410757045)。

范修文(1981-)，男，講師，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備。 E-mail:fanwenwen-1@163.com

E-mail:932858795@qq.com

1009-0568(2015)02-0086-04

S226.4

A

10.3969/j.issn.1009-0568.2015.02.016