輥筒式花生脫殼機脫殼部件優化設計與試驗

賈雅麗 馬璐萍

1、河北省農業機械鑒定總站 2、河北農業大學機電工程學院

引言

我國是花生生產大國，花生種植面積7500 多萬畝，產量達1700 萬噸，約占世界總產量40%左右[1]。花生種脫殼是花生播前備種的重要環節，脫殼后的花生種子質量直接影響出苗、生長和產量等[2]。目前，我國花生脫殼多采用打擊輥筒式脫殼結構[3-7]，但輥筒式花生脫殼機大都存在花生種仁損傷率高、花生莢果脫殼率低等問題。針對上述問題，本文對輥筒式花生脫殼機脫殼關鍵部件進行改進優化設計，以期實現花生種仁低損傷率、花生莢果高脫殼率脫殼。

1 脫殼輥筒改進優化

花生莢果及花生種仁顯脆性，脫殼工作時剛性的脫殼輥筒在擊破莢果外殼的同時也會對花生種造成一定損傷，如花生種仁破碎或花生種仁種皮脫落等。為提高脫殼輥筒的柔性，分別設計了橡膠套管式、尼龍套筒式和尼龍棒式三種脫殼輥筒（圖1），以探究不同材質的脫殼輥筒在花生種子脫殼時對莢果脫殼率和種仁損傷率的影響。脫殼輥筒由端板、輥筒軸和多個擠搓柱組成，橡膠套管式脫殼輥筒中的擠搓柱由柱芯和橡膠套筒兩部分組成（圖1，a），橡膠套筒的內孔與柱芯滑配連接；尼龍套筒式脫殼輥筒中的搓壓柱由柱芯和尼龍套筒組成（圖1，b），尼龍套筒的柱面徑向開設多條溝槽，各溝槽沿尼龍套筒的柱面周向均布，尼龍套筒的內孔與柱芯滑配連接且各尼龍套筒間運動相互獨立；尼龍棒式脫殼輥筒中各搓壓柱主要包括柱芯和與柱芯等長的圓形尼龍棒兩部分（圖1，c），柱芯的柱面徑向開設與尼龍棒等直徑的溝槽，使橡膠棒尼龍棒擠入開槽的柱芯。

圖1 脫殼輥筒

2 脫殼凹柵改進優化

為提高脫殼凹柵結構柔性，探究柔性脫殼凹柵對花生莢果脫殼率、花生種仁損傷率的影響，選取脫殼凹柵的柵條材質為鋁合金，如圖2 所示。細長的鋁合金棒具有一定強度和較好的撓性，可增加脫殼凹柵結構柔性，可通過增減脫殼凹柵加強筋數量實現脫殼凹柵結構整體柔性的調節。

3 脫殼試驗及結果分析

選取長度為35～37 mm、直徑10～14 mm、含水率12%～15%的花育23 花生莢果為研究對象，試驗樣機如圖3a 所示。通過測定喂入的花生莢果總質量及脫殼后完整花生種仁質量、損傷花生種仁質量、未脫殼莢果質量，計算可得花生莢果脫殼率和花生種仁損傷率[8]。試驗結果表明，當脫殼試驗中脫殼工作參數設置為脫殼輥筒轉速280 rpm、脫殼輥筒與脫殼凹柵間距在 200～250 mm、喂入量 0.5～0.6 kg/s時，橡膠套管式脫殼輥筒和單一加強筋的脫殼凹柵所組成的脫殼機構的花生莢果脫殼率為97.4%、花生種仁損傷率2.8%，脫殼效果最好，如圖3b 所示。

圖2 脫殼凹柵

圖3 花生種脫殼試驗