郭磊

（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）

1 核桃物料特性試驗(yàn)研究

針對(duì)新疆種植面積最大的兩個(gè)品種（溫185，扎343）進(jìn)行了破殼試驗(yàn)，采用平行和垂直擠壓式破殼和打擊式破殼。在溫185和扎343的破殼試驗(yàn)中，打擊方式破殼得到的一露仁和二露仁（高露仁）的比例均較其他兩種擠壓方式高，其中尤以溫185明顯。此試驗(yàn)證明通過打擊方式進(jìn)行破殼更有利于得到高露仁核桃。打擊破殼后產(chǎn)生的核桃殼破裂不完全的比例較小，核桃仁不易卡在殼中。通過打擊方式破殼所得到的碎殼（小于1/4殼）比例較大，扎343的殼特性脆，明顯破碎比例大，碎片小，通過打擊破殼后有利于殼仁分離徹底，表1、表2為物料破殼特性試驗(yàn)。

表1 扎343核桃破殼效果

表2 溫185核桃破殼效果

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，打擊方式破殼能得到較多的高露仁，破殼后的核桃殼較碎，破殼的綜合效果優(yōu)于擠壓破殼。核桃的品種與其破殼取仁效果密切相關(guān)，溫185核桃的破殼效果優(yōu)于扎343核桃。

根據(jù)核桃物理幾何參數(shù)通過有限元分析軟件ANSYS建立了核桃的有限元模型，分析在垂直于核桃縫合面短軸方向、在沿核桃縫合面長(zhǎng)軸和沿核桃縫合面短軸方向上受力的應(yīng)力和應(yīng)變分布狀態(tài)。可知在垂直于核桃縫合面短軸方向加載方式下核桃的應(yīng)力、應(yīng)變主要出現(xiàn)在垂直于核桃縫合面短軸方向曲面頂部，這樣會(huì)導(dǎo)致核桃殼局部破裂，不利于破殼；在沿核桃縫合面長(zhǎng)軸方向加載時(shí)，應(yīng)力、應(yīng)變的分布范圍較廣且有一定的方向性，利于核桃有效破殼。

2 整機(jī)設(shè)計(jì)

根據(jù)核桃的殼仁剝離力學(xué)特性及擊打式破殼加載方向，設(shè)計(jì)自動(dòng)定向核桃擊打破殼機(jī)（圖1），該機(jī)工作流程分為：提料→導(dǎo)向→去除多余→拾取→鎖緊→擊打→擊打退回→鎖緊釋放→拾取退回，共9個(gè)步驟。該機(jī)適用于溫185，扎343，新新2，新豐品種的核桃破殼，主要由機(jī)架、料斗、導(dǎo)輥驅(qū)動(dòng)裝置、環(huán)形提料機(jī)構(gòu)、夾持動(dòng)作控制裝置、破殼轉(zhuǎn)子、鎖緊動(dòng)作控制裝置、擊打動(dòng)作控制裝置、張緊機(jī)構(gòu)、出料斗、分離導(dǎo)流板、導(dǎo)向提料槽等組成。

圖1 同步式氣動(dòng)核桃破殼裝置結(jié)構(gòu)

3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

4 存在問題及解決方案

（1）在生產(chǎn)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)部分品種的核桃殼與仁未能很好的分離，部分核桃殼上仍有殘余的核桃仁，這些殼仁未分離的物料只能通過殼仁分離機(jī)后再通過人工進(jìn)行二次剝離；同時(shí)樣機(jī)的關(guān)鍵動(dòng)作部件工作穩(wěn)定性欠佳，以及制造成本較高。針對(duì)這些問題制定了進(jìn)一步改進(jìn)方案：在對(duì)核桃物料的品種、大小的篩選上做進(jìn)一步的分析與試驗(yàn)，通過改進(jìn)前端核桃大小分級(jí)、喂料、輸送、分選等系統(tǒng)，提高生產(chǎn)率和破殼效果。

（2）料箱上料環(huán)節(jié)存在核桃堆積現(xiàn)象，應(yīng)提高料槽內(nèi)多余核桃的剔除率以降低設(shè)備整體故障率，提高生產(chǎn)率，降低設(shè)備生產(chǎn)成本。

圖2 核桃破殼機(jī)樣機(jī)及試機(jī)情況

5 結(jié)論

為提高破殼率，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)進(jìn)一步開展對(duì)于非球體的大小分級(jí)技術(shù)、高速輸送過程中的核桃定向輸送技術(shù)及定向破殼技術(shù)、鎖緊機(jī)構(gòu)快速鎖緊與釋放技術(shù)、機(jī)械式自動(dòng)控制技術(shù)、核桃擊打式破殼機(jī)加工制造技術(shù)以及不同品種、不同殼厚及不同尺寸核桃破殼參數(shù)的適應(yīng)性研究。