劉 佳，楊莉玲，沈曉賀，朱占江，劉 奎，祝兆帥

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091）

0 引言

我國核桃栽培面積和總產(chǎn)量均居世界首位，據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，我國核桃種植面積533．33 萬hm2（8000 萬畝），產(chǎn)量200 余萬噸，然而核桃空癟率高的問題嚴(yán)重制約了核桃原料的銷售價(jià)格，影響了核桃的商品性以及企業(yè)、農(nóng)戶的信譽(yù)。目前新疆核桃種植基本上還處在小農(nóng)個(gè)體經(jīng)營，而甘肅、陜西、四川、云南以及山西、河北、遼寧等地的核桃?guī)缀醵挤N在山上，田間管理粗放不規(guī)范，由于核桃種植過程中營養(yǎng)、水分供應(yīng)不足，另外加上農(nóng)戶為了能盡快將核桃采收了賣掉，往往提前對(duì)核桃進(jìn)行采摘，不能嚴(yán)格按照核桃成熟時(shí)間進(jìn)行采摘，使得核桃不成熟、核桃仁不飽滿，空癟核桃較多[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于種植、管理及采收不當(dāng)導(dǎo)致空癟核桃約占15%～20%。經(jīng)過脫青皮、清洗、烘干后的核桃中不僅含有空癟核桃，還含有一部分破碎的核桃殼。這些雜質(zhì)嚴(yán)重影響了核桃的商品性，核桃風(fēng)選機(jī)成為解決這一問題的關(guān)鍵。然而，目前市場(chǎng)上的核桃風(fēng)選機(jī)質(zhì)量層次不齊，嚴(yán)重影響了空癟核桃的清選效果。風(fēng)選系統(tǒng)是核桃風(fēng)選機(jī)的關(guān)鍵部件，風(fēng)選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響整機(jī)風(fēng)選效果、效率和整機(jī)能耗。為此，本文以新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所自主研發(fā)的6XG-2000 型空癟核桃風(fēng)選機(jī)為樣機(jī)[2]，進(jìn)行設(shè)備風(fēng)選系統(tǒng)的優(yōu)化試驗(yàn)，以期得到風(fēng)選系統(tǒng)最佳參數(shù)，為核桃風(fēng)選機(jī)整機(jī)優(yōu)化提供依據(jù)。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

空癟核桃風(fēng)選機(jī)由機(jī)架、振動(dòng)篩、彈簧、振動(dòng)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、分選系統(tǒng)組成。分選系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、沉降箱、閉風(fēng)器、吸風(fēng)道、進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)板、卸風(fēng)板等組成[3]。工作時(shí)，核桃、空殼、干癟的核桃以及雜質(zhì)從振動(dòng)篩一端喂入，在振動(dòng)篩的作用下，物料被均勻分布在篩面上并向前運(yùn)動(dòng)，向前運(yùn)動(dòng)的過程中經(jīng)過吸風(fēng)道，由吸風(fēng)道中產(chǎn)生的吸入氣流將懸浮的核桃空殼、干癟核桃以及雜質(zhì)從核桃中分離出來，隨氣流一起上升進(jìn)入吸風(fēng)道，當(dāng)進(jìn)入沉降箱時(shí)，由于沉降箱的面積突然擴(kuò)大，風(fēng)速迅速降低，再加上慣性分離隔板的作用，使氣流迅速轉(zhuǎn)向，空殼、干癟的核桃以及雜質(zhì)依靠自身的重力與氣流分離開，落在傾斜的滑板上通過閉風(fēng)器排出機(jī)體外，核桃隨著振動(dòng)篩的振動(dòng)排出機(jī)體外。

2 風(fēng)選系統(tǒng)主要參數(shù)優(yōu)化

風(fēng)選系統(tǒng)的主要參數(shù)是調(diào)風(fēng)板開度和卸風(fēng)板開度[4]。試驗(yàn)選取主風(fēng)管道調(diào)風(fēng)板開度α、卸風(fēng)板開度β開展影響流場(chǎng)風(fēng)速及誤差率的試驗(yàn)，研究調(diào)風(fēng)板開度及斜風(fēng)板開度對(duì)風(fēng)速和風(fēng)選效果的影響規(guī)律，以期找到最佳參數(shù)。

誤差率的試驗(yàn)以1 kg 新新2 核桃為一個(gè)單元，進(jìn)行設(shè)備風(fēng)選試驗(yàn)，將設(shè)備風(fēng)選出的空殼率和人工挑選的空殼率進(jìn)行對(duì)比，從而得出設(shè)備風(fēng)選的誤差率[4]。

試驗(yàn)設(shè)備為新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所自主研發(fā)的空癟核桃風(fēng)選機(jī)，設(shè)備配備風(fēng)機(jī)功率5．5 kW，轉(zhuǎn)速2 900 r/min，風(fēng)量4 012～7 419 m3/h。振篩風(fēng)機(jī)功率0．25 kW，振頻1 500 r/min，激振力3 000 N，風(fēng)箱長820 mm，寬82 mm。試驗(yàn)儀器包括卷尺、風(fēng)速儀等；試驗(yàn)材料為新新2 核桃；選取進(jìn)料口截面中部5 個(gè)點(diǎn)測(cè)量風(fēng)速，每個(gè)點(diǎn)相距110 mm，數(shù)據(jù)取5 個(gè)點(diǎn)的平均值。設(shè)備調(diào)風(fēng)板和卸風(fēng)板參數(shù)示意見圖2。

2.1 調(diào)風(fēng)板開度對(duì)進(jìn)料口風(fēng)速及誤差率的影響

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步選擇卸風(fēng)板開度為10°，進(jìn)料口調(diào)風(fēng)板高度為4 cm，以調(diào)風(fēng)板開度為自變量，進(jìn)料口風(fēng)速為應(yīng)變量開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。可以看出，0°～90°范圍內(nèi)隨著主風(fēng)板開度的增多，風(fēng)速逐漸增大，從曲線斜率看30°～75°增速較快，75°～90°增速有所放緩，在75°～90°之間，風(fēng)速接近最佳的分離風(fēng)速（18 m/s 左右）[5-6]，說明卸風(fēng)板開度為10°時(shí)，調(diào)風(fēng)板開度最佳參數(shù)為75°～90°?？紤]到對(duì)風(fēng)速的充分利用性，一般在核桃風(fēng)選過程中將調(diào)風(fēng)板調(diào)至85°左右。

同樣，卸風(fēng)板開度為10°，進(jìn)料口調(diào)風(fēng)板高度為4 cm 時(shí)，以調(diào)風(fēng)板開度為自變量，以風(fēng)選誤差率為應(yīng)變量開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4?？梢钥闯?，調(diào)風(fēng)板開度在75°以內(nèi)時(shí)，隨著調(diào)風(fēng)板開度增加，誤差率減小，但當(dāng)調(diào)風(fēng)板開度75°～90°時(shí)，誤差率都為0．7%。

為了確定調(diào)風(fēng)板開度的最佳參數(shù)，再次開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5，隨著調(diào)風(fēng)板開度增加，誤差率先減小后增大，當(dāng)調(diào)風(fēng)板開度在87°時(shí)，誤差率最低為0．4%。為此，可以確定，當(dāng)卸風(fēng)板開度為10°，進(jìn)料口調(diào)風(fēng)板高度為4 cm 時(shí)，調(diào)風(fēng)板開度在87°時(shí)，誤差率最低，為最佳參數(shù)。

2.2 卸風(fēng)板開度對(duì)進(jìn)料口風(fēng)速及誤差率的影響

選定主風(fēng)管道調(diào)風(fēng)板開度87°，進(jìn)料口調(diào)風(fēng)板高度4 cm，以卸風(fēng)板開度為自變量，進(jìn)料口風(fēng)速為應(yīng)變量開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖6?？梢钥闯?，隨著卸風(fēng)板開度增大，風(fēng)速逐漸減小，整體來說，卸風(fēng)板開度對(duì)風(fēng)速的影響程度小于調(diào)風(fēng)板開度，起到對(duì)風(fēng)速的微調(diào)作用。

同樣的，選定主風(fēng)管道調(diào)風(fēng)板開度87°，進(jìn)料口調(diào)風(fēng)板高度4 cm，以卸風(fēng)板開度為自變量，設(shè)備風(fēng)選誤差率為應(yīng)變量開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖7?？梢钥闯?，隨著卸風(fēng)板開度增大，誤差率整體呈增大的趨勢(shì)，卸風(fēng)板開度為10°時(shí)，誤差率最低。

3 結(jié)論

通過調(diào)風(fēng)板開度和卸風(fēng)板開度對(duì)風(fēng)速和誤差率的影響試驗(yàn)，得到其最佳參數(shù)分別為75°～90°和0°～15°，為了檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果的合理性，開展驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)調(diào)風(fēng)板開度和卸風(fēng)板開度分別為87°和10°時(shí)，此時(shí)清選效果最佳，分離腔進(jìn)料口風(fēng)速為18 m/s，誤差率為0．4%。另外，由于在清選分離過程主風(fēng)管道調(diào)節(jié)板開度對(duì)分離腔內(nèi)風(fēng)速影響較大，所以在進(jìn)行清選分離時(shí)，應(yīng)先對(duì)清選系統(tǒng)主風(fēng)管道進(jìn)行調(diào)節(jié)，將主風(fēng)管道調(diào)風(fēng)板開度α 調(diào)整為75°～90°之間，再對(duì)卸風(fēng)板進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般卸風(fēng)板開度調(diào)節(jié)至0°～15°以內(nèi)。