螺旋對(duì)輥式扇貝分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)

孔德剛++袁永偉++李珊珊++劉江濤

摘要：指出了扇貝分級(jí)以人工方式為主，不僅分級(jí)效率低而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，分級(jí)精度受到人為因素的影響。結(jié)合扇貝的殼體結(jié)構(gòu)特征，創(chuàng)新性地研制出了一種螺旋對(duì)輥式扇貝分級(jí)機(jī)，該分級(jí)機(jī)通過分級(jí)輥上的階段性深淺變化的螺旋槽，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)扇貝按殼長(zhǎng)進(jìn)行分級(jí)，同時(shí)能夠?qū)ι蓉惖囊苿?dòng)起到推動(dòng)作用，防止卡貝現(xiàn)象的發(fā)生。分級(jí)等級(jí)為四級(jí)，分級(jí)效率在400 kg/h以上，分級(jí)精度大于96%，破損率小于1%，很好地滿足了扇貝后續(xù)加工的需求。

關(guān)鍵詞：扇貝；分級(jí)機(jī)；螺旋對(duì)輥；傾角調(diào)整

中圖分類號(hào)：TS254

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12026202

1引言

扇貝是我國(guó)主要養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)貝類之一，養(yǎng)殖歷史悠久，發(fā)展迅速，產(chǎn)量高，品種多樣。其閉殼肌亦稱“貝柱”，具有重要的食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[1]。扇貝分級(jí)對(duì)于后續(xù)加工或鮮活售賣都起著重要的作用。目前，扇貝分級(jí)多數(shù)采用人工方式，不僅分級(jí)效率低而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，分級(jí)精度還嚴(yán)重受到人為因素的影響，而專門用于扇貝分級(jí)的成熟設(shè)備相對(duì)匱乏，不能滿足批量精確分級(jí)要求。對(duì)于研制出高效率、高精度、低損傷率的扇貝分級(jí)機(jī)顯得尤為必要。

扇貝貝殼扇形，兩殼幾乎對(duì)稱，外形特征參數(shù)主要包括：殼高、殼長(zhǎng)、殼厚。通過大量扇貝形狀特征分析，得出殼長(zhǎng)稍大于殼高，殼長(zhǎng)與貝柱的尺寸正相關(guān)（圖1）。無論從外觀還是后期加工殼長(zhǎng)都起著決定性的作用，因此選擇殼長(zhǎng)作為分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)顯得更為科學(xué)[2]。

圖1扇貝形態(tài)性狀

成貝殼長(zhǎng)60 mm左右，殼厚24 mm左右，體重在16～38 g范圍內(nèi)。一般從海里打撈上來的扇貝殼長(zhǎng)45～65 mm，結(jié)合水產(chǎn)品市場(chǎng)上的調(diào)查和扇貝特征性狀的分析，設(shè)定分級(jí)等級(jí)為四級(jí)，一級(jí)：≥60 mm；二級(jí)：60～55 mm；三級(jí)：55～50 mm；四級(jí)：≤50 mm。

2扇貝分級(jí)總體方案確定

通過對(duì)海灣扇貝的各特征性狀及分級(jí)機(jī)理的研究，利用相關(guān)試驗(yàn)，針對(duì)性的提出了螺旋對(duì)輥式扇貝分級(jí)方法，該方法在保證扇貝分級(jí)精度的前提下盡可能的提高分級(jí)效率，降低破損率，分級(jí)效率在400 kg/h以上。整機(jī)主要由機(jī)架、上料裝置、分級(jí)裝置、輸送裝置和傾角調(diào)整裝置組成。機(jī)架位于整機(jī)下端；分級(jí)裝置傾斜布置在機(jī)架正上方，后端過銷軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，前端通過傾角調(diào)整裝置與機(jī)架連接；上料裝置位于分級(jí)裝置后上方。工作原理：將零散的扇貝放置在上料裝置上，上料裝置上裝有振動(dòng)電機(jī)，通過振動(dòng)電機(jī)的高頻振動(dòng)使得扇貝逐個(gè)從料斗下端均勻下落。料斗口正對(duì)分級(jí)對(duì)輥中間，扇貝掉落到背向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩分級(jí)輥間向下滑落，分級(jí)輥上開有螺旋槽用于扇貝分級(jí)，殼長(zhǎng)在分級(jí)范圍內(nèi)的掉落到對(duì)應(yīng)的輸送裝置內(nèi)，實(shí)現(xiàn)扇貝的分級(jí)要求（圖2）。

3螺旋分級(jí)輥的設(shè)計(jì)

3.1螺旋分級(jí)輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用對(duì)輥分級(jí)是利用扇貝自身的形態(tài)形狀，兩殼幾乎對(duì)稱，殼體輪廓沿殼厚方向成圓弧狀，當(dāng)扇貝放置到背向?qū)侀g時(shí)能夠保持直立狀態(tài)，且耳部朝上。由于對(duì)輥以一定傾角方式，在自重分力的作用下，扇貝在對(duì)輥間向下滑落。對(duì)輥上開有階段式螺旋槽，螺旋槽的深度采用由淺及深，再由深及淺的方式加工，如圖3所示。

當(dāng)開有階段式螺旋槽對(duì)稱配合時(shí)就會(huì)形成橢圓孔，橢圓孔的長(zhǎng)軸和短軸尺寸隨輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)不斷發(fā)生著變化，變化趨勢(shì)由小變大，再由大變小，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)軸和短軸的峰值，此時(shí)長(zhǎng)軸尺寸用于限定扇貝的殼長(zhǎng)，短軸尺寸稍大于扇貝殼厚，當(dāng)扇貝殼長(zhǎng)小于長(zhǎng)軸尺寸最大值時(shí)，便會(huì)落入相應(yīng)的級(jí)別，這樣便實(shí)現(xiàn)了扇貝分級(jí)目的。同時(shí)輥?zhàn)釉谵D(zhuǎn)動(dòng)過程中，螺旋槽依照螺旋傳動(dòng)原理也會(huì)推動(dòng)扇貝往下輸送的作用，避免了螺旋槽在分級(jí)時(shí)卡槽的情況出現(xiàn)。不同的級(jí)別對(duì)應(yīng)的螺旋槽尺寸不同。本裝置分四級(jí)，采用三階分級(jí)槽，最后一級(jí)從對(duì)輥下端落下。

3.2分級(jí)輥組數(shù)目的確定

為了保證扇貝分級(jí)機(jī)整體分級(jí)效率在400 kg/h以上，需要確定螺旋分級(jí)對(duì)輥的數(shù)量。

3.2.1單組對(duì)輥分級(jí)效率的理論計(jì)算

通過前期試驗(yàn)，上料料斗在振動(dòng)電機(jī)作用下，扇貝每分鐘平均掉落數(shù)量為55個(gè)，此工況下扇貝在輥間滑落分級(jí)過程順暢，沒有出現(xiàn)堆疊擠壓現(xiàn)象。根據(jù)GB/T21443-2008海灣扇貝相關(guān)數(shù)據(jù)，扇貝的平均重量在25 g左右，單組分級(jí)輥扇貝分級(jí)效率為：P=55×60×25=82.5 kg。

3.2.2所需分級(jí)輥組數(shù)目的確定

按照分級(jí)效率在600 kg/h以上的生產(chǎn)要求，P總=4P=412.5 kg，采用5組分級(jí)輥即可滿足生產(chǎn)率的要求。分級(jí)輥組設(shè)為5組時(shí)，一方面可滿足生產(chǎn)率的要求，另一方面空間占用面積不大，便于運(yùn)輸和安置。

2017年6月綠色科技第12期

孔德剛，等：螺旋對(duì)輥式扇貝分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)

機(jī)電與工程

4結(jié)論

螺旋對(duì)輥式扇貝分級(jí)機(jī)利用扇貝自身結(jié)構(gòu)特征采用螺旋對(duì)輥方式對(duì)扇貝進(jìn)行分級(jí)，通過分級(jí)輥上的階段性深淺變化的螺旋槽，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)扇貝按殼長(zhǎng)進(jìn)行分級(jí)，同時(shí)能夠?qū)ι蓉惖囊苿?dòng)起到推動(dòng)作用，防止卡貝現(xiàn)象的發(fā)生。通過樣機(jī)的多次試驗(yàn)得出，該扇貝分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率在400kg/h以上，分級(jí)精度大于96%，破損率小于1%，很好的滿足了扇貝后續(xù)加工的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]

李成林，宋宗環(huán)，胡煒，等.山東省扇貝養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析與發(fā)展對(duì)策[J].海洋科學(xué)，2011，35（3）：92～98.

[2]吳紅雷，弋景剛，張志軍，等.海灣扇貝性狀分析及V型輪輥式分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械，2015，31（3）：111～114.