擠壓揉搓式板栗脫殼機設計方案

擠壓揉搓式板栗脫殼機的設計 -機電論文 擠壓揉搓式板栗脫殼機的設計 黃金艷王剛 （臨沂大學機械工程學院，山東 臨沂276005） 【摘要】近年來板栗深加工產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，對于板栗仁的需求使得板栗脫殼 機械應運而生，市場上現(xiàn)有的板栗脫殼機都有其各自的缺點。 通過對現(xiàn)有板栗脫 殼方法的研究［2-6］，以提高脫殼率和整仁率為目的，將擠壓脫殼法與揉搓法有 機結合，得到擠壓揉搓式板栗脫殼機。該機主要由擠壓輥筒和揉搓輥筒構成， 并 在擠壓輥筒的滾動面上設計了滾花處理，以增加輥筒與板栗接觸的粗糙度。該機 無論是從組成結構、工作原理還是技術參數(shù)等方面分析，具有結構簡單、使用方 便、功能強以及制造成本低等優(yōu)點。 關鍵詞板栗；輥筒；擠壓；揉搓；脫殼 0引言 中國特產(chǎn)的板栗分布廣泛，品質優(yōu)良。它的風味雋美，甜香可口，宋代詩人 范成大曾用詩句“柴爛山梨紅皺棗，總輸易栗十分甜”來贊美板栗的味道。 不僅 如此，板栗的食用方法多樣，且富含蛋白質、維生素 C和多種礦物質，具有保 健的功效，營養(yǎng)和經(jīng)濟價值都很高，深受大眾的喜愛 ［1］。 近些年來，我國的板栗種植面積和板栗的產(chǎn)量都飛速增加。然而，新鮮板栗 不易貯存，極易發(fā)生霉變腐爛從而造成經(jīng)濟上的巨大損失， 想要解決這一問題并 且獲得更高的經(jīng)濟收益必須進行深加工處理， 其中去殼處理是第一步也是非常重 要的一步。由于缺乏成熟的板栗脫殼去衣機械，阻礙了板栗的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 1脫殼方法的選擇 目前的板栗脫殼方法主要有灼燒法、 激光法、 化學腐蝕法、微波法和機械法。 其中前四種方法由于具有加工成本咼， 結構復雜, 安全性低等缺點，并不適合個 體戶以及小型板栗加工企業(yè)使用， 而機械脫殼法結構簡單、使用方便、成本低廉 易推廣。機械脫殼法包括剪切法、擠壓法、沖撞法、揉搓法、撕扯法等 [6]。 板栗與其它堅果不同，在它的外殼與栗仁之間還有一層紅衣與之緊密結合， 無法直接進行機械脫殼。在機械脫殼之前先將板栗進行外殼表面劃割，然后進行 板栗干燥處理以使板栗脫水從而使板栗的紅衣與外殼結合而與栗仁分離。 經(jīng)過干 燥后的板栗殼較脆經(jīng)適當擠壓會自然裂， 但殼仁不易分離。因此本機選用擠壓與 揉搓結合的方法，使經(jīng)過表面劃割和干燥后的板栗先受到擠壓輥筒的擠壓作用破 殼，再進入揉搓輥筒實現(xiàn)殼仁分離。 2總體設計 該機主要由擠壓輥筒、揉搓輥筒以及安裝在機架下部的電動機，主動輪及傳 動皮帶，加之安裝在機架上的進料斗、機殼、風機、篩網(wǎng)、出殼口、出仁口、緩 沖板等構成。要點是擠壓輥筒的滾動面上滾花處理， 以增加輥筒與板栗接觸的粗 糙度，并在與擠壓輥筒相對的機殼內壁上裝有軋板 （軋板通過螺栓連接在機殼內 壁上，通過調整螺栓可調節(jié)軋板與擠壓輥筒之間間隙）。該機設計了兩個傳動軸， 傳動軸I安裝在機架上，電動機驅動傳動軸I運轉并使安裝在其上的揉搓輥筒工 作，揉搓輥筒內部安裝有螺旋筋板，出料調節(jié)板安裝在揉搓輥筒側面。 揉搓輥筒 安裝在傳動軸n上,傳動軸u的動力由安裝在傳動軸I一端的主動輪， 通過皮帶 傳給安裝在傳動軸u—端的從動輪。 位于傳動軸n上的擠壓輥筒上，裝有機殼和 進料斗，二者用小螺桿連為一體；主動輪與從動輪間套有皮帶防護罩； 機架下部 制作了栗仁出仁口和栗殼的出殼口。其中機殼、進料斗、出殼口、出仁口、皮帶 防護罩，緩沖板均連接固定在機架上。這樣，就構成一個擠壓揉搓式板栗脫殼機。 使用時，將經(jīng)過劃割、干燥和分級處理后的板栗從板栗脫殼機頂部的進料斗 均勻不間斷的送入（若一次性進料太多，會造成板栗堵塞在料斗的進料口處無法 順利進入工作腔內進行破殼），在輥筒的旋轉力作用下，物料先通過擠壓輥筒與 機殼內壁軋板形成的間隙受到擠壓作用， 從而使栗殼破裂，然后垂直下落進入揉 搓輥筒，在揉搓輥筒內板栗受到擠壓、碰撞、打擊等作用使得栗殼與栗仁分離， 接著通過調節(jié)出料調節(jié)板使栗殼、 栗仁混合物從揉搓輥筒內排出，經(jīng)由緩沖板落 向網(wǎng)篩，在殼仁混合物下落過程中，殼仁混合物受到來自風機的氣流作用， 質量 較輕的栗殼及殼渣被吹入出殼口，質量重的板栗仁由出料斗排出。從而實現(xiàn)了板 栗的脫殼以及殼仁分離。 圖T擠壓揉搓式板栗脫豈機結構簡圖 Fig.1 Structure diagram of squeezed rub style chestnut shelling machine J進持斗憶擠圧幌詞汎躱蘆蜒簡.出対調節(jié)屜土嬪沖枷r丨】門 : 口出出匕口浮氏機；10.諸輪；lh可調軋扳；12.?擠壓輕簡；1二揉就輕謁:4咚代 I 3主要技術參數(shù) 3.1材料選擇 由于所加工的板栗硬度較低，故本板栗脫殼機構所用的機殼以及擠壓輥筒、 緩沖板、揉搓輥筒均采用45鋼即可滿足使用要求［4］。而與擠壓輥筒配合工作的 軋板則采用工程塑料，原因是45鋼硬度較高彈性較差，對板栗的擠壓力較大； 工程塑料硬度較低彈性較好，對板栗的擠壓力較 45鋼小。若輥筒和軋板都采用 45鋼，板栗的破殼率較高，但同時板栗仁的破損率也高；若都使用工程塑料， 則會造成破殼不充分。故擠壓輥筒選擇 45鋼材料，軋板采用工程塑料，這樣配 合使用板栗的破殼率較高，而破損率較低。 3.2擠壓輥筒的速度 擠壓輥筒的速度對于板栗脫殼效率和栗仁的破損率有著非常重要的影響。速 度過高可以提高板栗的破殼率，但同時也會造成大量的栗仁破損； 速度過低則會 造成破殼不充分，從而影響脫殼率。經(jīng)過試驗，當擠壓輥筒的速度大于340r/min 時會使栗仁破損率大大增加，所以應控制好擠壓輥筒的轉速。 3.3電動機選擇 在本設計中，考慮到實際情況，主軸轉速在 300r/mi n 左右為宜。電磁調速 電動機能在規(guī)定的調速范圍內實現(xiàn)均勻的、連續(xù)的、無級調速，并能輸出額定轉 矩，在運行中當負載轉矩變動時（下轉第 150頁）（上接第120頁）可通過控制 器的負反饋控制系統(tǒng)使輸出轉速基本不變， 所以選用電磁調速電動機來提高板栗 脫殼機工作的穩(wěn)定性。因此選用YCT132-4B型電磁調速電動機來驅動轉軸工作。 其速度調節(jié)區(qū)間為125?1400r/min，額定轉矩9.5N ? m,功率為.5kW。 4破殼試驗效率與其他原理的機械式板栗脫殼機的比較 經(jīng)試驗得出，本擠壓揉搓式板栗脫殼機的平均脫殼率為 95%，整仁率為90%， 擠壓式板栗脫殼機的平均脫殼率為 81%，整仁率86%，揉搓式板栗脫殼機的平 均脫殼率為85%，整仁率84%。通過比較可知，本擠壓揉搓式板栗脫殼機大大 提高了板栗的脫殼率且?guī)缀鯖]有降低整仁率。顯然本擠壓揉搓式板栗脫殼機的綜 合性能是最好的。 5總結 本文的創(chuàng)新點是進行了板栗脫殼機構的優(yōu)化設計，將傳統(tǒng)的擠壓脫殼法與揉 搓法有效的結合起來，首先采用輥筒擠壓使干燥后的板栗破殼，然后通過揉搓、 相互碰撞使栗仁栗殼分離，最后通過篩網(wǎng)和風機實現(xiàn)殼仁分離，大大的提高了板 栗脫殼率。當然板栗的干燥程度對于板栗脫殼率的影響顯著， 適當干燥板栗對于 提高板栗的脫殼率和降低破損率是至關重要的。 參考文獻 [1] 張宇和 柳鎏，梁維堅,張育明?中國果樹志?板栗：M].榛子卷.北京沖國林 業(yè)出版社，2005 . [2] 張黎驊，張文，茍文.麻風果脫殼機的設計與試驗研究 [J].西南大學學 報,2010,32(9):148-151 . [3] 黃武強,吳韶棠，陳永嘉，等.手動銀杏脫殼機的設計與試驗 [J].仲愷農 業(yè)工程學院學報,2009,22(1):24-27 . [4] 朱立學，羅錫文,劉少達.軋輥-軋板式銀杏脫殼機的優(yōu)化設計與試驗[J]. 農業(yè)工程學報,2008,24(8):139-142 . [5] 楊雪銀.基于有限元方法的板栗破殼機理的研究 [D].武漢:華中農業(yè)大 學,2005. [6] 袁越錦，徐英英,黨新安，等.板栗脫殼技術與破殼機理研究現(xiàn)狀及發(fā)展 趨勢[J].食品工業(yè)科技,2008,29(10):301-304 . [7] 王濤,李粵,符志宏，等.果殼分離機械研究發(fā)展狀況綜述[J].中國農機 化,2012,5:27-29 . [J].農業(yè) [8] 張榮榮，李小昱,王為.基于揉搓方法的板栗破殼性能的試驗研究 工程學報，2007,23(5):177-179 . [責任編輯：薛俊歌]