同步氣動式核桃破殼裝置的設(shè)計與研究

郭磊

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所，新疆烏魯木齊830091）

1 核桃物料特性試驗研究

針對新疆種植面積最大的兩個品種（溫185，扎343）進行了破殼試驗，采用平行和垂直擠壓式破殼和打擊式破殼。在溫185和扎343的破殼試驗中，打擊方式破殼得到的一露仁和二露仁（高露仁）的比例均較其他兩種擠壓方式高，其中尤以溫185明顯。此試驗證明通過打擊方式進行破殼更有利于得到高露仁核桃。打擊破殼后產(chǎn)生的核桃殼破裂不完全的比例較小，核桃仁不易卡在殼中。通過打擊方式破殼所得到的碎殼（小于1/4殼）比例較大，扎343的殼特性脆，明顯破碎比例大，碎片小，通過打擊破殼后有利于殼仁分離徹底，表1、表2為物料破殼特性試驗。

表1 扎343核桃破殼效果

表2 溫185核桃破殼效果

通過試驗數(shù)據(jù)得出，打擊方式破殼能得到較多的高露仁，破殼后的核桃殼較碎，破殼的綜合效果優(yōu)于擠壓破殼。核桃的品種與其破殼取仁效果密切相關(guān)，溫185核桃的破殼效果優(yōu)于扎343核桃。

根據(jù)核桃物理幾何參數(shù)通過有限元分析軟件ANSYS建立了核桃的有限元模型，分析在垂直于核桃縫合面短軸方向、在沿核桃縫合面長軸和沿核桃縫合面短軸方向上受力的應(yīng)力和應(yīng)變分布狀態(tài)。可知在垂直于核桃縫合面短軸方向加載方式下核桃的應(yīng)力、應(yīng)變主要出現(xiàn)在垂直于核桃縫合面短軸方向曲面頂部，這樣會導(dǎo)致核桃殼局部破裂，不利于破殼；在沿核桃縫合面長軸方向加載時，應(yīng)力、應(yīng)變的分布范圍較廣且有一定的方向性，利于核桃有效破殼。

2 整機設(shè)計

根據(jù)核桃的殼仁剝離力學(xué)特性及擊打式破殼加載方向，設(shè)計自動定向核桃擊打破殼機（圖1），該機工作流程分為：提料→導(dǎo)向→去除多余→拾取→鎖緊→擊打→擊打退回→鎖緊釋放→拾取退回，共9個步驟。該機適用于溫185，扎343，新新2，新豐品種的核桃破殼，主要由機架、料斗、導(dǎo)輥驅(qū)動裝置、環(huán)形提料機構(gòu)、夾持動作控制裝置、破殼轉(zhuǎn)子、鎖緊動作控制裝置、擊打動作控制裝置、張緊機構(gòu)、出料斗、分離導(dǎo)流板、導(dǎo)向提料槽等組成。

圖1 同步式氣動核桃破殼裝置結(jié)構(gòu)

3 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

4 存在問題及解決方案

（1）在生產(chǎn)試驗中發(fā)現(xiàn)部分品種的核桃殼與仁未能很好的分離，部分核桃殼上仍有殘余的核桃仁，這些殼仁未分離的物料只能通過殼仁分離機后再通過人工進行二次剝離；同時樣機的關(guān)鍵動作部件工作穩(wěn)定性欠佳，以及制造成本較高。針對這些問題制定了進一步改進方案：在對核桃物料的品種、大小的篩選上做進一步的分析與試驗，通過改進前端核桃大小分級、喂料、輸送、分選等系統(tǒng)，提高生產(chǎn)率和破殼效果。

（2）料箱上料環(huán)節(jié)存在核桃堆積現(xiàn)象，應(yīng)提高料槽內(nèi)多余核桃的剔除率以降低設(shè)備整體故障率，提高生產(chǎn)率，降低設(shè)備生產(chǎn)成本。

圖2 核桃破殼機樣機及試機情況

5 結(jié)論

為提高破殼率，在實際生產(chǎn)中應(yīng)進一步開展對于非球體的大小分級技術(shù)、高速輸送過程中的核桃定向輸送技術(shù)及定向破殼技術(shù)、鎖緊機構(gòu)快速鎖緊與釋放技術(shù)、機械式自動控制技術(shù)、核桃擊打式破殼機加工制造技術(shù)以及不同品種、不同殼厚及不同尺寸核桃破殼參數(shù)的適應(yīng)性研究。