低破碎葵花脫籽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)*

黃曉鵬,萬(wàn)芳新,汪山剛

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,甘肅蘭州 730070)

低破碎葵花脫籽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)*

黃曉鵬,萬(wàn)芳新,汪山剛

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,甘肅蘭州 730070)

葵花籽是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物,近年來(lái)產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。脫籽是葵花生產(chǎn)加工中的一道關(guān)鍵工序。機(jī)械化程度低制約了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的提高。針對(duì)現(xiàn)有葵花脫籽機(jī)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種低破碎葵花脫籽機(jī),確定了整機(jī)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種齒釘螺旋形脫籽輥。通過(guò)單因素試驗(yàn),對(duì)葵花脫籽機(jī)的脫籽性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討了影響葵花脫籽效果的關(guān)鍵因素,為葵花脫籽機(jī)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)參數(shù)優(yōu)化奠定了理論依據(jù)。

葵花脫籽機(jī);脫籽輥;低破碎;設(shè)計(jì);試驗(yàn)

0 引 言

葵花籽具有營(yíng)養(yǎng)豐富,含有大量的食用纖維,能夠降低癌癥的發(fā)病率,還可以提取油脂、蛋白質(zhì)、綠原酸等優(yōu)點(diǎn),近幾年產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1-3]。在英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,向日葵已形成產(chǎn)業(yè)化、集群化種植模式。同時(shí)采用機(jī)械化生產(chǎn),并逐步向智能化、系統(tǒng)化收獲方式轉(zhuǎn)變[4-6]。

脫籽是葵花生產(chǎn)加工中的一道關(guān)鍵工序,目前我國(guó)廣大種植農(nóng)戶還是多采用人工敲打方式,生產(chǎn)效率低下,限制了產(chǎn)業(yè)規(guī)模和效益[1]。雖然市場(chǎng)上各種類型葵花脫籽機(jī)很多,但脫籽效果不佳,主要體現(xiàn)在:脫凈率低、含雜率、損傷率高、脫籽過(guò)程中向日葵盤卡在脫籽滾筒中,從而使脫籽機(jī)中途停機(jī)等問(wèn)題。

針對(duì)現(xiàn)有葵花脫籽機(jī)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種低破碎葵花脫籽機(jī),并進(jìn)行試驗(yàn)研究,為葵花籽機(jī)械化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 葵花脫籽機(jī)的設(shè)計(jì)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由傳動(dòng)裝置、脫籽裝置、清選裝置、機(jī)架、外殼、進(jìn)料口、出料口等幾部分組成。機(jī)架由50×50圓鋼相互焊接而成,動(dòng)力源既可以用電動(dòng)機(jī)又可以由汽油機(jī)帶動(dòng),脫籽裝置包括脫籽輥和弧形柵條,清選裝置采用分級(jí)振動(dòng)篩清選方式,振動(dòng)篩由三層篩構(gòu)成,第一層網(wǎng)篩網(wǎng)孔較大,主要分離大雜,第二層網(wǎng)篩由相互交錯(cuò)的細(xì)鋼絲構(gòu)成,主要分離葵花籽,第三層網(wǎng)篩網(wǎng)眼細(xì)密,主要分離微小雜余,在三層的網(wǎng)篩邊緣分別設(shè)置有大雜、葵花籽、微小雜余三個(gè)出料口,振動(dòng)篩振動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一端與旋轉(zhuǎn)軸連接,另一端與分級(jí)篩連接。

圖1 葵花脫籽機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)

工作時(shí),電動(dòng)機(jī)或汽油機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)安裝在外殼內(nèi)的脫籽輥高速旋轉(zhuǎn),葵花盤由進(jìn)料口喂入。脫籽輥為軸流式,葵花盤在外殼內(nèi)壁導(dǎo)向板的作用下軸向移動(dòng),在脫籽輥、凹板的搓擦、沖擊作用下將葵花籽脫出,通過(guò)凹板間隙落入振動(dòng)清選裝置,脫完籽的葵花盤沿軸向由出料口排出。動(dòng)力經(jīng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)清選裝置振動(dòng)篩振動(dòng),通過(guò)三層分級(jí)篩,將大雜、葵花籽和微小雜余分離。

1.2 脫籽裝置的設(shè)計(jì)

脫籽裝置是葵花脫籽機(jī)的核心部件,決定了脫凈率、損傷率等性能指標(biāo)的優(yōu)劣。本機(jī)脫籽裝置由脫籽輥、弧形柵條以及拉伸彈簧組成。其中脫籽輥由脫籽柵條和焊接在脫籽柵條的搓齒釘組成,且焊接在脫籽柵條的搓齒釘排列成螺旋形狀;弧形柵條由若干根圓弧形狀的圓鋼組成;脫籽輥與弧形柵條之間的間隙通過(guò)拉伸彈簧可調(diào),間距一般為30 mm。脫籽裝置的結(jié)構(gòu)圖2所示。

圖2 脫籽裝置結(jié)構(gòu)圖

1.3 清選裝置的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的低破碎葵花脫籽機(jī)清選裝置包括振動(dòng)分級(jí)篩、振動(dòng)機(jī)構(gòu)和振動(dòng)篩固定機(jī)構(gòu)等。其中,分級(jí)篩由篩體和三層篩網(wǎng)組成。篩體由板厚為2 mm的薄鋼板焊接而成的,在三層的網(wǎng)篩邊緣分別設(shè)置有出料口,振動(dòng)篩振動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一端與旋轉(zhuǎn)軸連接,另一端與分級(jí)篩連接,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 清選裝置構(gòu)造示意圖

工作時(shí),通過(guò)脫籽裝置后的籽?；旌衔镞M(jìn)入做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)分級(jí)篩,分級(jí)篩的第一層將體積比較大的含雜物留在篩面上,而葵花籽和體積小含雜物就通過(guò)第一層網(wǎng)篩進(jìn)入第二層網(wǎng)篩,第二層網(wǎng)篩將葵花籽留在篩面上,而體積小的含雜物通過(guò)第二層網(wǎng)篩進(jìn)入第三層網(wǎng)篩,隨著分級(jí)篩的振動(dòng),大含雜物通過(guò)第一層網(wǎng)篩出料口排出脫籽機(jī)之外,葵花籽通過(guò)第二層網(wǎng)篩出料口進(jìn)入集料箱,體積小含雜物通過(guò)第三層網(wǎng)篩排出脫籽機(jī)之外。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)指標(biāo)

脫凈率:葵花脫籽中,脫出葵花籽數(shù)量占總葵花籽質(zhì)量的比率。如式(1):

式中:η為脫凈率,%;n1為脫出來(lái)的籽粒數(shù)量,kg;n2為未脫出來(lái)的籽粒數(shù)量,kg;

損傷率:在葵花脫籽中,脫出籽粒破損的數(shù)量與脫出籽?？倲?shù)量的比值。如式(2):

式中:η為損傷率,%;n1為脫出來(lái)的籽粒總數(shù)量,kg; n2為脫出籽粒中破損的數(shù)量,kg;

清選凈度:在葵花脫籽中,脫出籽粒的質(zhì)量與脫出籽?；旌衔?包括雜質(zhì))質(zhì)量的比值。如式(3):

式中:η為損傷率,%;n1為脫出來(lái)的籽粒的質(zhì)量,kg;

n2為籽粒中雜物的質(zhì)量,kg。

2.2 試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.2.1 脫籽柵條數(shù)量對(duì)脫籽效果的影響

當(dāng)脫籽輥轉(zhuǎn)速為700 r/min、脫籽輥與弧形柵板間隙為30 mm、喂入量為200 kg/h、含水率為28%時(shí),脫籽效果隨脫籽柵條數(shù)量的變化如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)指標(biāo)隨脫籽柵條個(gè)數(shù)變化圖

由圖4均值變化折線可以看出,當(dāng)脫籽柵條數(shù)量為5時(shí),葵花籽的脫凈率和清選凈度的均值接近94%,脫凈率和清選凈度平均值明顯高于脫籽柵條數(shù)為4、6、7的脫凈率和清選凈度的均值,而此時(shí)其損傷率均值也低于脫籽柵條數(shù)為4、6、7時(shí)損傷率的均值,所以當(dāng)取脫籽柵條數(shù)量為5時(shí),脫籽輥脫籽效果較好。

2.2.2 脫籽輥與弧形柵板間隙對(duì)脫籽效果的影響

當(dāng)脫籽柵條數(shù)量為5、脫籽輥轉(zhuǎn)速為700 r/min、喂入量為200 kg/h、葵花盤含水量為28%時(shí),脫籽效果隨脫籽輥與弧形柵板間隙的變化如圖5所示。

由圖5均值變化折線可知,當(dāng)脫籽輥與弧形柵板間隙從10 mm開始逐漸增大時(shí),脫凈率和清選凈度均增大,間隙為30 mm時(shí),脫凈率和清選凈度達(dá)到最大值,隨后在間隙35 mm處,脫凈率和清選凈度均比間隙在30 mm處要小。在間隙為10 mm和15 mm處,葵花籽的損傷率處于最大值,然后隨著脫籽輥與弧形柵板間隙增大,損傷率逐漸減小,當(dāng)間隙達(dá)到35 mm時(shí),損傷率達(dá)到最小值。間隙為30 mm時(shí)的脫凈率和清選凈度達(dá)到最大值,其損傷率大于35 mm時(shí)的損傷率,但相差較小。由此可得出結(jié)論:當(dāng)脫籽柵條、脫籽輥轉(zhuǎn)速、喂入量以及葵花盤含水量一定的情況下,脫籽輥與弧形柵板之間間隙為30 mm時(shí),葵花脫籽機(jī)的整體脫籽效果較優(yōu)。

圖5 試驗(yàn)指標(biāo)隨脫籽輥與弧形柵板間隙變化圖

2.2.3 脫籽輥轉(zhuǎn)速對(duì)脫籽效果的影響

當(dāng)脫籽柵條數(shù)量為5、脫籽輥與弧形柵板間隙為30 mm、喂入量為200 kg/h、葵花盤含水量為28%時(shí),脫籽效果隨脫籽輥轉(zhuǎn)速的變化如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)指標(biāo)隨脫籽輥轉(zhuǎn)速的變化圖

由圖6中的脫凈率、損傷率和清選凈度均值變化折線可知,當(dāng)脫籽輥的轉(zhuǎn)速?gòu)?50 r·min-1開始逐漸增大時(shí),脫凈率、清選凈度以及損傷率均增大,當(dāng)脫籽輥的轉(zhuǎn)速增大到700 r·min-1時(shí),葵花脫籽機(jī)的脫凈率、清選凈度以及損傷率均達(dá)到最大值,脫籽輥轉(zhuǎn)速在700 r·min-1,脫凈率和清選凈度接近97%,而損傷率約為2.2%,均高于轉(zhuǎn)速在其它數(shù)值時(shí)的損傷率,因此不能夠判定脫籽輥轉(zhuǎn)速在700 r·min-1時(shí)對(duì)脫籽效果最佳。

3 總 結(jié)

(1)針對(duì)現(xiàn)有葵花脫籽機(jī)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種低破碎葵花脫籽機(jī),確定了整機(jī)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種齒釘螺旋形脫籽輥。

(2)以脫凈率、損傷率、清選凈度為試驗(yàn)指標(biāo),通過(guò)單因素試驗(yàn),探討了脫籽柵條個(gè)數(shù)、脫籽輥與弧形柵板間隙、脫籽輥轉(zhuǎn)速等因素對(duì)葵花脫籽機(jī)的脫籽性能的影響,為結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。

[1] 王廷生,陳廣德,李 艷.甘南縣向日葵生產(chǎn)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(7):169-170.

[2] 宋遠(yuǎn)平.提高向日葵結(jié)實(shí)率的幾項(xiàng)技術(shù)措施[J].雜糧作物, 2010,30(1):43.

[3] 趙貴興,鐘 鵬,陳 霞,等.我國(guó)向日葵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].食品工業(yè),2011(10):76-77.

[4] F.KaraosmanogI lua,G.Kurta,T.OE zaktas.Long term CI engine test of sun ower oil[J].Renewable Energy 19(2000),219-221.

[5] Belluco W,De Chiffre L.Surface integrity and part accuracy in reaming and tapping stainless steel with new vegetable based cutting oils.Tribology Internationa,2002(135):865-870.

[6] Cetin M H,Ozcelik B,Kuram E,Demirbas E.2011.Evaluation of vegetable based cutting fluids with extreme pressure and cutting parameters in turning of AISI 304L by Taguchi method.Journal of Cleaner Production,2011(19): 2049-2056.

Design and Test of Low Crushing Sunflower Thresher

HUANG Xiao-peng,WAN Fang-xin,WANG Shan-gang
(Engineering College,Gansu Agriculture University,Lanzhou Gansu 730070,China)

Sunflower seed is an important economic crop which has been developed rapidly in recent years.The de-seeding is a key process in the production of sunflower seeds.The low mechanization degree has restricted the improvement of productivity and economic benefit.Aiming at the problems existing in the sunflower thresher,a low-crushing sunflower thresher was designed in this paper.The whole structure was determined,and the tooth type spiral threshing roller was designed.By single factor test,experimental research was carried out on the performance of the sunflower thresher,the key factors that would influence the effect of thresher were also studied,which could establish the theoretical basis for the parameter optimization on the thresher structure.

sunflower thresher;threshing roller;low crushing;design;test

S817.12

A

1007-4414(2015)05-0071-03

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.023

2015-09-19

甘肅省教育廳高校科研項(xiàng)目(編號(hào):2013A-059)

黃曉鵬(1975-),男,甘肅臨洮人,教授,博士,研究方向:農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備制造。