平歐大榛子脫粒機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

孫志剛 劉仁廣 叢億軍

摘要：傳統(tǒng)平歐大榛子脫粒均采用手工扒皮脫粒，成本高、用工荒等問題越來越突出。針對(duì)現(xiàn)有脫粒機(jī)存在的技術(shù)問題，研制一種扒皮效率高、品種適應(yīng)強(qiáng)的大榛子扒皮脫粒裝備。試驗(yàn)表明;該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定良好，脫粒均勻干凈，能有效篩分榛果，具有脫粒效率高、完整度好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：平歐大榛子;脫粒機(jī);設(shè)計(jì);試驗(yàn);

遼東山區(qū)特別是渾江兩岸地區(qū)因其特殊的地理、氣候條件，特別適合平歐大榛子生長(zhǎng)，其中，最具代表性的地區(qū)是桓仁縣五里甸子鎮(zhèn)老黑山村。2007年老黑山村開始栽植平歐大榛子，現(xiàn)已發(fā)展到240 hm2，并以老黑山村為核心向周邊地區(qū)不斷擴(kuò)展，示范輻射面積達(dá)1333 hm2，年產(chǎn)量300多萬kg。在平歐大榛子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，有著“全國(guó)看遼寧、遼寧看桓仁、桓仁看老黑山”的說法，老黑山村已發(fā)展成為全國(guó)平歐大榛子生產(chǎn)銷售的集散地，擁有一定的全國(guó)大果鮮榛子市場(chǎng)定價(jià)權(quán)。

1 平歐大榛子生產(chǎn)面臨的主要問題

隨著平歐大榛子的規(guī)?；N植，成本高、用工荒等問題越來越突出。以平歐大榛子脫粒環(huán)節(jié)為例，傳統(tǒng)脫粒方式就是人工扒皮脫粒，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度高、占用農(nóng)時(shí)多，而且作業(yè)效率低、脫粒效果差。按熟練工人每天扒皮脫粒10 h計(jì)算，每天最多只能扒皮脫粒25～30 kg，平均人工成本4元/kg左右，則300多萬kg需要人工成本1 200多萬元。僅脫粒環(huán)節(jié)就需要如此大的人工成本，必然擠占平歐大榛子的利潤(rùn)空間，影響大榛子的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，極易出現(xiàn)增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象，影響種植戶種植效益和脫貧增收，阻礙大榛子產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。研制并推廣一種扒皮效率高、品種適應(yīng)強(qiáng)的平歐大榛子扒皮脫粒裝備，為降低大榛子生產(chǎn)成本、促進(jìn)種植戶增效增收提供機(jī)械化解決方案，是現(xiàn)實(shí)所需、迫在眉睫。

2 現(xiàn)有大榛子脫粒機(jī)存在的技術(shù)問題及改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

目前市場(chǎng)上已有榛子脫粒機(jī)，但其去殼裝置普遍存在擁堵、能耗高、開啟不便、清理維修難等問題，同時(shí)，去殼后的榛果被直接排到機(jī)器外，缺少機(jī)械化篩分過程，無法對(duì)脫粒后的榛果大小進(jìn)行等級(jí)分類。不同等級(jí)混在一起捆綁式銷售，無法實(shí)現(xiàn)按質(zhì)論價(jià)和優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，不僅降低產(chǎn)品整體品質(zhì)，而且影響整體經(jīng)濟(jì)效益。而依靠人工實(shí)現(xiàn)分選或利用專門分選機(jī)進(jìn)行篩選，會(huì)增加不必要的成本，且分選質(zhì)量無法保證。針對(duì)當(dāng)前榛子脫粒機(jī)存在的技術(shù)問題，開展實(shí)地調(diào)研和科學(xué)研究，有針對(duì)性地改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善性能，確定技術(shù)設(shè)計(jì)方案。

2.1 工作流程

大榛子脫粒機(jī)工作流程圖如圖1所示。

2.2 設(shè)計(jì)思路

1） 基本架構(gòu)。大榛子脫粒機(jī)主要由機(jī)架、動(dòng)力裝置、去殼裝置、篩分裝置、篩分驅(qū)動(dòng)裝置5個(gè)部分組成。

2） 動(dòng)力選擇。為保證平歐大榛子脫粒機(jī)工作效率，參考國(guó)內(nèi)同類榛子脫粒機(jī)具，確定以3 kW電機(jī)作為動(dòng)力。

3） 結(jié)構(gòu)選材。采用整體式機(jī)身，以方便運(yùn)輸，同時(shí)，保證機(jī)身剛度，減輕機(jī)身重量。

4） 傳動(dòng)方式。整機(jī)選擇帶傳動(dòng)方式，主電機(jī)輪轉(zhuǎn)速2 800 r/min，主動(dòng)輪直徑55 mm，從動(dòng)輪直徑240 mm，傳動(dòng)比0.229。

5） 參數(shù)設(shè)置。確定大榛子脫粒機(jī)的關(guān)鍵部件——去殼裝置內(nèi)沙輥的布置、勻料件的設(shè)置、篩選裝置的設(shè)置等參數(shù)。

3 大榛子脫粒機(jī)總體設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

平歐大榛子脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2a所示，圖2b為去殼裝置內(nèi)沙輥局部視圖。

3.2 技術(shù)原理

以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，工作時(shí)通過皮帶輪帶動(dòng)去殼裝置中的沙輥軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的沙輥軸上帶有勻料件，將大榛子傳輸?shù)綆в斜Ｗo(hù)套的沙輥中進(jìn)行脫粒。脫粒后的榛殼通過榛殼篩分件排出，榛果下落至大孔榛果篩分件和小孔榛果篩分件中，其中，大榛果留在大孔榛果篩分件中，小榛果則留在小孔榛果篩分件中。最后，大小不同的榛果通過各自通道排出機(jī)器外。

3.3 性能指標(biāo)

平歐大榛子脫粒機(jī)總體性能指標(biāo)如表1所示。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)

1） 去殼裝置沙輥軸上的沙輥采用錯(cuò)位設(shè)計(jì)，能均勻擠壓大榛子并使其脫殼干凈。沙輥上設(shè)有保護(hù)套，可避免因擠壓力過大而破壞榛果的完整性。

2） 在進(jìn)料口下方設(shè)計(jì)安裝了勻料件，可把進(jìn)料口處的大榛子均勻送至去殼裝置，減小了沙輥軸的工作阻力。

3） 機(jī)具外罩的固定螺栓設(shè)有保護(hù)套，即能起到固定作用，也便于機(jī)具清理與維修。

4） 榛果篩分件均采取向下傾斜設(shè)計(jì)方式，以利于榛殼、榛果順利排出。大孔榛果篩分件和小孔榛果篩分件兩側(cè)設(shè)有擋板，可使榛殼、榛果沿特定方向排出并便于收集。大孔榛果篩分件與小孔榛果篩分件出口方向不同，便于收集大小不同的榛果。篩分件出口處擋板向內(nèi)收口，有助于榛果排出。

4 試驗(yàn)及效果

通過實(shí)地作業(yè)試驗(yàn)，檢驗(yàn)脫粒機(jī)工作可靠性及作業(yè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況，為機(jī)具改進(jìn)提供依據(jù)。

4.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

2018年9月10日，在鐵嶺興農(nóng)農(nóng)機(jī)制造有限公司進(jìn)行平歐大榛子脫粒機(jī)性能試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)條件

作業(yè)機(jī)具：平歐大榛子脫粒機(jī)1臺(tái);供試材料：未脫粒平歐大榛子4 000 kg;實(shí)測(cè)工具：地秤、計(jì)時(shí)器、聲級(jí)計(jì)。

4.3 測(cè)定項(xiàng)目

對(duì)平歐大榛子脫粒機(jī)的純工作小時(shí)生產(chǎn)率、脫粒率和噪聲進(jìn)行性能測(cè)定。

4.4 測(cè)定結(jié)果及分析

試驗(yàn)過程中樣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，按照使用說明書規(guī)定進(jìn)行使用、調(diào)整、保養(yǎng)。樣機(jī)達(dá)到正常作業(yè)狀態(tài)后，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)定。

1） 純工作小時(shí)生產(chǎn)率

將準(zhǔn)備好的未脫粒榛子連續(xù)均勻喂入，記錄時(shí)間和作業(yè)量， 按公式（1）計(jì)算純工作小時(shí)生產(chǎn)率，測(cè)定3次， 取其平均值。

式中：E為純工作小時(shí)生產(chǎn)率，kg/h;W為加工的榛子質(zhì)量，kg;t為工作時(shí)間，h。在純工作小時(shí)生產(chǎn)率試驗(yàn)中，分別連續(xù)喂入1 000 kg、1 500 kg、2 000 kg，記錄脫粒作業(yè)時(shí)間和加工質(zhì)量，計(jì)算脫粒機(jī)純小時(shí)生產(chǎn)率平均值。其結(jié)果見表2。

2） 脫粒率

在大榛子出口處分3次隨機(jī)取樣，每次取樣不少于 2 kg，人工挑選出脫殼的榛子稱重，按公式（2）計(jì)算脫粒率。

式中：λ為脫粒率，%;n為脫粒的榛子質(zhì)量，kg;P為樣品榛子總質(zhì)量，kg。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

3） 噪聲檢驗(yàn)

脫粒機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在同一水平面上，選擇距聲源1 m、地面1.5 m處且相隔90 °的4個(gè)點(diǎn)，用聲級(jí)計(jì)各測(cè)1次噪聲，分別測(cè)得噪聲數(shù)據(jù)為73.1 dB，72.6 dB，72.4 dB和73.8 dB，取其最大值為73.8 dB。

綜上，從運(yùn)行效果看，該機(jī)結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，連接可靠。從脫粒效果看，脫粒均勻干凈，可對(duì)脫粒后的榛仁進(jìn)行有效篩分，具有脫粒效率高、完整度好等特點(diǎn)，能夠滿足總體設(shè)計(jì)要求和作業(yè)質(zhì)量要求。

5 結(jié)語

針對(duì)現(xiàn)有平歐大榛子脫粒機(jī)存在的技術(shù)問題，研制一種新的平歐大榛子脫粒機(jī)。試驗(yàn)表明;該機(jī)以電機(jī)為動(dòng)力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定性良好。從脫粒效果看，脫粒均勻干凈，榛果篩分有效，滿足設(shè)計(jì)要求。有待充分驗(yàn)證后大力推廣應(yīng)用，為當(dāng)?shù)卮箝蛔赢a(chǎn)業(yè)發(fā)展提供機(jī)械化支撐，充分發(fā)揮機(jī)械化在平歐大榛子生產(chǎn)中的節(jié)本增效作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 田金榜.5TYX-8型可移動(dòng)式玉米精選脫粒機(jī)的開發(fā)與研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2009.

[2] 姚秀仕.大榛子種植發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].綠色科技，2019（7）：105-106.

[3] 曹永巡.雜交歐榛的栽培管理[J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2009（12）：47.