一種核桃分級破殼設(shè)備的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

田智輝，盧軍黨，王亞妮，王　維，鄒　超，劉東琴，王　佩

（陜西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，陜西咸陽　712000）

一種核桃分級破殼設(shè)備的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

田智輝，盧軍黨，王亞妮，王維，鄒超，劉東琴，王佩

（陜西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，陜西咸陽712000）

為了提高核桃破殼的加工水平，促進(jìn)核桃深加工行業(yè)的發(fā)展，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種核桃分級破殼裝置，可以實(shí)現(xiàn)核桃的分級破殼作業(yè)。通過試驗(yàn)，對破殼機(jī)的主要工作參數(shù)進(jìn)行了確定，得到了較為合理的破殼方案，為核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考。

分級；破殼機(jī)；破殼輥；破殼率

0　引言

核桃是世界著名的四大堅(jiān)果之一，也是重要的經(jīng)濟(jì)作物。我國是核桃的主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積居世界第一，產(chǎn)量居世界第2位。近年來，在國家政策的推動(dòng)下，核桃產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展速度迅猛。但是，核桃的加工設(shè)備發(fā)展卻相對滯后，成為制約我國核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。在核桃的初加工設(shè)備中，核桃破殼取仁是核桃進(jìn)行深加工的基礎(chǔ)，我國的核桃破殼取仁主要由人工完成，生產(chǎn)效率低、成本高、勞動(dòng)量大、衛(wèi)生條件差［1-2］。因此，研究設(shè)計(jì)了一種核桃分級破殼設(shè)備，目的在于提高核桃破殼加工水平，促進(jìn)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1　核桃分級破殼機(jī)結(jié)構(gòu)原理及總體布局

通過對核桃產(chǎn)區(qū)的調(diào)研，對現(xiàn)有新品種核桃的直徑、核桃殼的厚度進(jìn)行了測量，最后確定了核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)思路。

1.1結(jié)構(gòu)原理［3-5］

核桃分級破殼機(jī)結(jié)構(gòu)原理見圖1。

圖1　核桃分級破殼機(jī)結(jié)構(gòu)原理

1.2工作原理

電機(jī)（3）帶動(dòng)2個(gè)破殼輥（6）相對旋轉(zhuǎn)，核桃從入料斗（1）進(jìn)入分級裝置，分級裝置由若干柵條組成分機(jī)柵板（8），其間隙從小到大，直徑較小的核桃先掉落，較大的核桃靠重力作用向前滾動(dòng)，從較大的空隙處掉落。掉落下的核桃進(jìn)入導(dǎo)向漏斗（7），漏斗口正對2個(gè)破殼輥的間隙位置。2個(gè)破殼輥相對旋轉(zhuǎn)，對不同尺寸的核桃進(jìn)行擠壓破殼，破殼后的核桃從出料口（4）落出機(jī)體。

2　破殼機(jī)主要工作部件設(shè)計(jì)

2.1分級裝置設(shè)計(jì)

由于核桃的外形尺寸差異較大，為了便于對不同直徑的核桃進(jìn)行破殼，必須先進(jìn)行分級處理。分級裝置由10根柵條組成，平行焊接在機(jī)架上，組成分級柵板。分級柵板中各柵條間隙逐漸變小，即分級柵板上端分級間隙小，下端分級間隙大。核桃的直徑一般在20～40 mm，因此設(shè)計(jì)柵條的最小間隙處為20 mm，最大間隙為45 mm。分級柵板與水平面呈30°傾角，核桃可以順著分級柵板向下滾動(dòng)，直徑較小的核桃先掉落，較大的核桃靠重力作用向前滾動(dòng)，在較大的間隙處掉落，實(shí)現(xiàn)對核桃的分級作用。在分級裝置下面焊接有導(dǎo)向漏斗，導(dǎo)向漏斗上端與分級平面同寬，下端逐漸變窄至45 mm。核桃可以順著導(dǎo)向漏斗落入2個(gè)破殼輥之間。

2.2破殼裝置的設(shè)計(jì)

核桃破殼輥的結(jié)構(gòu)原理見圖2。

圖2　核桃破殼輥的結(jié)構(gòu)原理

破殼裝置由2個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的破殼輥組成，利用2個(gè)輥之間的破殼間距差來實(shí)現(xiàn)核桃破殼。2個(gè)破殼輥平行分布于導(dǎo)向漏斗下方10 mm處。破殼輥上有5種尺寸弧形凹槽，從左到右凹槽逐漸變小?；⌒伟疾蹖挾纫来螢?0，35，30，25，20 mm，深度依次為12，10，8，5，3 mm，2個(gè)破殼輥之間的間隙為15 mm。經(jīng)分級裝置分級后的核桃，由導(dǎo)向漏斗分別進(jìn)入對應(yīng)的破殼區(qū)域，實(shí)現(xiàn)不同尺寸核桃的破殼。

3　試驗(yàn)情況

3.1試驗(yàn)材料

選用陜西渭南產(chǎn)香鈴核桃，9月上旬采收，外形尺寸大小范圍為20～40 mm，核桃殼的厚度范圍在1.3～2.4 mm，核桃殼仁間隙范圍為0.5～1.5 mm，含水率控制在14%左右［6］。

3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

考慮到破殼機(jī)的破殼效果與核桃喂入量、破殼輥的轉(zhuǎn)速、破殼間隙有著密切的聯(lián)系，因此在投料試驗(yàn)中，對這3個(gè)重要參數(shù)分別進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在不考慮交互作用的情況下，采用L9（34）正交表安排試驗(yàn)進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，分析核桃喂入量（A）、破殼輥轉(zhuǎn)速（B）、破殼間隙（C）對核桃破殼效果的影響，優(yōu)選出較為合適的核桃分級破殼參數(shù)。

試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1　試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)中，首先固定其中2個(gè)參數(shù)，對第3個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行試驗(yàn)。如當(dāng)核桃喂入量為3 kg/min，破殼輥轉(zhuǎn)速為150 r/min時(shí)，分別對破殼間隙為13，15，17 mm進(jìn)行3次試驗(yàn)，研究其對核桃的破殼效果，即高破殼率和碎仁率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)觀察。

3.3試驗(yàn)效果及結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)情況，3個(gè)相關(guān)參數(shù)對破殼率和碎仁率均有不同程度的影響，綜合考慮破殼率和碎仁率的情況下，在破殼輥轉(zhuǎn)速為250 r/min，核桃喂入量為3 kg/min，破殼間隙為15 mm時(shí)，破殼的綜合效果最佳。此時(shí)破殼率可達(dá)94%以上，碎仁率在5%以下。

4　結(jié)論

（1）經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可以實(shí)現(xiàn)核桃的分級和破殼一體化操作，破殼率和碎仁率都基本滿足當(dāng)前核桃破殼作業(yè)的要求。

（2）核桃破殼除了文中所述的影響因素外，也與核桃品種、核桃殼仁含水率、破殼表面的摩擦系數(shù)等因素有關(guān)，文中未涉及到這些方面的研究討論，在今后的工作中需要進(jìn)一步試驗(yàn)改進(jìn)。

［1］李忠新，楊軍，楊莉玲，等.核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備 ［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2008（12）：27-29.

［2］王維，賀功民，王亞妮.3FJ-001型核桃分級機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) ［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2014（5）：155-157.

［3］王維，賀功民，田智輝，等.變間距擠壓式核桃破殼機(jī)的研制 ［J］.中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014（11）：174-176.

［4］王亞妮，田智輝，王佩，等.核桃殼仁混合物滾筒分級機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) ［J］.包裝與食品機(jī)械，2015（3）：33-40.

［5］史建新，辛動(dòng)軍.國內(nèi)外核桃破殼取仁機(jī)械的現(xiàn)狀及問題探討 ［J］.新疆農(nóng)機(jī)化，2001（6）：29-32.

［6］李忠新，楊軍，楊莉玲，等.一種核桃破殼取仁設(shè)備的研究 ［J］.中國農(nóng)機(jī)化，2011（3）：104-106.

［7］余少華，李亞平，張娜，等.新疆薄皮核桃果仁去皮方法的研究 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2008（12）：74-76.◇

Design and Experimental Study of a Walnut Grading Shell Breaking Device

TIAN Zhihui，LU Jundang，WANG Ya'ni，WANG Wei，ZOU Chao，LIU Dongqin，WANG Pei
（Shaanxi Institution of Agricultural Mechanism，Xianyang，Shaanxi 712000，China）

In order to improve the processing level of walnut shell breaking and promote the development of deep processing industry，this study designs a walnut grading shell breaking device，which can realize the classification of walnut.Through the experiment，the main working parameters of the shell breaking machine are determined，and a reasonable shell breaking scheme is obtained，which provided reference for the design of the walnut shell breaking machine.

grading；shell breaking machine；breaking shell roller；breaking shell rate

S226.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.045

1671-9646（2016）06b-0061-02

2016-05-09

田智輝（1986— ），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械。