螺旋對輥式扇貝分級機的設計

孔德剛++袁永偉++李珊珊++劉江濤

摘要：指出了扇貝分級以人工方式為主，不僅分級效率低而且勞動強度大，分級精度受到人為因素的影響。結合扇貝的殼體結構特征，創新性地研制出了一種螺旋對輥式扇貝分級機，該分級機通過分級輥上的階段性深淺變化的螺旋槽，不僅能夠實現扇貝按殼長進行分級，同時能夠對扇貝的移動起到推動作用，防止卡貝現象的發生。分級等級為四級，分級效率在400 kg/h以上，分級精度大于96%，破損率小于1%，很好地滿足了扇貝后續加工的需求。

關鍵詞：扇貝；分級機；螺旋對輥；傾角調整

中圖分類號：TS254

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12026202

1引言

扇貝是我國主要養殖經濟貝類之一，養殖歷史悠久，發展迅速，產量高，品種多樣。其閉殼肌亦稱“貝柱”，具有重要的食用價值和經濟價值，深受廣大消費者的喜愛[1]。扇貝分級對于后續加工或鮮活售賣都起著重要的作用。目前，扇貝分級多數采用人工方式，不僅分級效率低而且勞動強度大，分級精度還嚴重受到人為因素的影響，而專門用于扇貝分級的成熟設備相對匱乏，不能滿足批量精確分級要求。對于研制出高效率、高精度、低損傷率的扇貝分級機顯得尤為必要。

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

圖1扇貝形態性狀

成貝殼長60 mm左右，殼厚24 mm左右，體重在16～38 g范圍內。一般從海里打撈上來的扇貝殼長45～65 mm，結合水產品市場上的調查和扇貝特征性狀的分析，設定分級等級為四級，一級：≥60 mm；二級：60～55 mm；三級：55～50 mm；四級：≤50 mm。

2扇貝分級總體方案確定

通過對海灣扇貝的各特征性狀及分級機理的研究，利用相關試驗，針對性的提出了螺旋對輥式扇貝分級方法，該方法在保證扇貝分級精度的前提下盡可能的提高分級效率，降低破損率，分級效率在400 kg/h以上。整機主要由機架、上料裝置、分級裝置、輸送裝置和傾角調整裝置組成。機架位于整機下端；分級裝置傾斜布置在機架正上方，后端過銷軸與機架轉動連接，前端通過傾角調整裝置與機架連接；上料裝置位于分級裝置后上方。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電機，通過振動電機的高頻振動使得扇貝逐個從料斗下端均勻下落。料斗口正對分級對輥中間，扇貝掉落到背向轉動的兩分級輥間向下滑落，分級輥上開有螺旋槽用于扇貝分級，殼長在分級范圍內的掉落到對應的輸送裝置內，實現扇貝的分級要求（圖2）。

3螺旋分級輥的設計

3.1螺旋分級輥結構設計

采用對輥分級是利用扇貝自身的形態形狀，兩殼幾乎對稱，殼體輪廓沿殼厚方向成圓弧狀，當扇貝放置到背向對輥間時能夠保持直立狀態，且耳部朝上。由于對輥以一定傾角方式，在自重分力的作用下，扇貝在對輥間向下滑落。對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。

當開有階段式螺旋槽對稱配合時就會形成橢圓孔，橢圓孔的長軸和短軸尺寸隨輥子的轉動不斷發生著變化，變化趨勢由小變大，再由大變小，會出現一個長軸和短軸的峰值，此時長軸尺寸用于限定扇貝的殼長，短軸尺寸稍大于扇貝殼厚，當扇貝殼長小于長軸尺寸最大值時，便會落入相應的級別，這樣便實現了扇貝分級目的。同時輥子在轉動過程中，螺旋槽依照螺旋傳動原理也會推動扇貝往下輸送的作用，避免了螺旋槽在分級時卡槽的情況出現。不同的級別對應的螺旋槽尺寸不同。本裝置分四級，采用三階分級槽，最后一級從對輥下端落下。

3.2分級輥組數目的確定

為了保證扇貝分級機整體分級效率在400 kg/h以上，需要確定螺旋分級對輥的數量。

3.2.1單組對輥分級效率的理論計算

通過前期試驗，上料料斗在振動電機作用下，扇貝每分鐘平均掉落數量為55個，此工況下扇貝在輥間滑落分級過程順暢，沒有出現堆疊擠壓現象。根據GB/T21443-2008海灣扇貝相關數據，扇貝的平均重量在25 g左右，單組分級輥扇貝分級效率為：P=55×60×25=82.5 kg。

3.2.2所需分級輥組數目的確定

按照分級效率在600 kg/h以上的生產要求，P總=4P=412.5 kg，采用5組分級輥即可滿足生產率的要求。分級輥組設為5組時，一方面可滿足生產率的要求，另一方面空間占用面積不大，便于運輸和安置。

2017年6月綠色科技第12期

孔德剛，等：螺旋對輥式扇貝分級機的設計

機電與工程

4結論

螺旋對輥式扇貝分級機利用扇貝自身結構特征采用螺旋對輥方式對扇貝進行分級，通過分級輥上的階段性深淺變化的螺旋槽，不僅能夠實現扇貝按殼長進行分級，同時能夠對扇貝的移動起到推動作用，防止卡貝現象的發生。通過樣機的多次試驗得出，該扇貝分級機的分級效率在400kg/h以上，分級精度大于96%，破損率小于1%，很好的滿足了扇貝后續加工的需求。

參考文獻：

[1]

李成林，宋宗環，胡煒，等.山東省扇貝養殖產業現狀分析與發展對策[J].海洋科學，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型輪輥式分級機設計[J].食品與機械，2015，31（3）：111～114.