圆锥式巴旦木破壳分离机的设计

范修文 曾 勇 兰海鹏 李 勇 沈鹏科 孟 炜*

(1塔里木大学机械电气化工程学院， 新疆 阿拉尔 843300)(2现代农业工程重点实验室， 新疆 阿拉尔 843300)



圆锥式巴旦木破壳分离机的设计

范修文1,2曾 勇1兰海鹏1,2李 勇1,2沈鹏科1孟 炜1,2*

(1塔里木大学机械电气化工程学院， 新疆 阿拉尔 843300)(2现代农业工程重点实验室， 新疆 阿拉尔 843300)

针对现有坚果破壳分离机对巴旦木破壳效果不好、破碎率低的现实问题，在研究国内外现有的坚果破壳机械的基础上，设计一种新型的圆锥式巴旦木破壳分离机。该机主要有电动机、传动机构、进料机构、脱壳机构、分离机构、机架等组成。试验表明该机的适用性好，破壳率为大于90%，籽仁破损率为小于8%。

巴旦木； 破壳； 分离； 设计

巴旦木属世界古老栽培物种，是由野生物种进化而来的。我国种植巴旦木的栽培历史悠久，我国巴旦木种植地区主要集中在新疆喀什、和田等地，有5个家族，40多个品种。巴旦木总产量一直处于新疆干果产量的第一位，品质超过国外品种。新疆南部地区约有5. 3万hm2巴旦木树，巴旦木进入盛果期后，年产量超过万吨。目前，手工破壳的传统方式已不能满足规模化生产的需求，需要进行机械化破壳，机械化破壳能降低生产成本，可提高产出效益，而我国巴旦木破壳机还处于研发阶段。

目前，我国已研发一些坚果脱壳机械，例如：6BD-150型巴旦木破壳机、水平碾搓式银杏脱壳机、小型杏核破壳机和花生脱壳机等基本上都是采用机械剥壳法，这些方法在技术上还存在如下问题：脱壳率低，脱壳后的果仁破碎率高，损失大；机具性能不稳定，大部分脱壳机只满足一种干果的脱壳作业，而不能够用于其它干果的脱壳，普适性差，成本高，设备利用率低；目前巴旦木脱壳机械尚未形成规模生产，制造水平较低，制造成本大，导致巴旦木脱壳的加工成本增加。根据我国坚果破壳机的发展现状和存在的问题以及农产品加工对机械化要求，设计一种新型圆锥式巴旦木破壳机。该机能够适用不同品种的巴旦木破壳，无需分级就可进行破壳分离作业。

1 工作原理及机构

1.1 工作原理

如图1所示，该机主要有进料装置、凹板筛、破壳装置、分离装置、均布器、承接装置、电动机等组成。工作时，巴旦木从进料斗喂入到工作装置时，在均布器的作用下使巴旦木均匀落入到工作区，防止堵塞滚筒。在工作轴的带动下滚筒进行顺时针旋转，在滚筒外面的凹板筛被固定，由于滚筒装有橡胶螺旋筋条，在滚筒筋条的冲击力和摩擦力、巴旦木与凹板筛的摩擦力和巴旦木与巴旦木的挤压力的共同作用下实现巴旦木的壳仁脱离。脱壳后的巴旦木壳、仁混合物在自身重力、离心力、筋条与巴旦木壳、仁混合物之间的挤压力的作用下，通过凹板筛的间隙下落到接料板，再经过筛选，最终实现巴旦木壳和仁的分离。在巴旦木脱壳前期，主要是依靠滚筒筋条的打击脱壳，到脱壳后期，主要依靠巴旦木与巴旦木、巴旦木与筛板、巴旦木与滚筒的挤搓作用进行脱壳。在喂料斗上装有流量控制板，用以控制巴旦木的喂入量。脱壳滚筒固定在工作轴上，可通过定位螺母调节脱壳滚筒的上下位置，用以调节脱壳间隙的大小，来适应不同品种及其它坚果脱壳的需求和保证巴旦木的脱净率，减少巴旦木果仁的损伤率。

该破壳分离机的特点：结构简单，操作简便，滚筒上安装有均布器，起到均布导流作用，通过脱壳滚筒在工作轴上下位置的调整，可实现工作间隙大小的调整。

1.2 总体设计

该机与5.5kW以上的电动机配套使用。作业时，动力由皮带轮传至滚筒轴，带动滚筒旋转使其与凹板筛配合完成破壳。本机整体采用四部分结构，主要有动力系统、传动系统、破壳装置和分离装置。动力系统主要是为破壳提供充分动力；传动系统主要是将电动机输出动力传至滚筒轴；破壳装置主要是完成巴旦木的破壳；分离装置主要是完成破壳后巴旦木壳与仁的分离。其主要技术参数如表1所示。

1．进料装置2．进料装置支座3．凹板筛4．橡胶筋条5．破壳装置6．分离装置7．均布器8．承接装置9．从动轴10．电动机11．主动轴12．带轮

在脱壳滚筒上设计有螺旋橡胶筋条，在脱壳滚筒转动的同时，螺旋橡胶筋条也随之转动，巴旦木在螺旋筋条推动下，向下螺旋转动。这样能够保证巴旦木在受到筋条的打击挤搓，又能保证巴旦木仁与巴旦木壳分离后，尽量缩短巴旦木仁在脱壳区间的时间，达到减小巴旦木仁的受损伤机会。滚筒通过滚筒轴与螺母配合固定在滚筒轴上，并且滚筒在滚筒轴上的位置可调。

2.2 锥形凹板筛的设计

锥形凹板筛与脱壳滚筒同轴安装，锥形凹板筛在外面并固定在机架上，当脱壳滚筒与其表面的螺旋橡胶筋条同时转动，巴旦木在螺旋筋条推动下，在脱壳滚筒与锥形凹板筛的间隙中向下螺旋转动，巴旦木受到螺旋筋条的打击、搓擦，以及在锥形凹板筛和脱壳滚筒的挤压作用下实现壳仁分离。巴旦木壳通过锥形凹板筛是孔隙落到接料板上，同时锥形筛能够延长巴旦木在脱壳工作区内的停留时间，从而达到完全破壳的目的。锥形凹板筛示意图如图3所示。

表1 圆锥式巴旦木破壳机主要设计参数

2 主要零部件的设计

2.1 脱壳滚筒

脱壳滚筒结构为倒置的圆锥形，脱壳滚筒示意图如图2所示。

1．滚筒筋条2．滚筒3．连接圆盘4．轴套图2 脱壳滚筒结构图

图3 锥形凹板筛的结构图

脱壳滚筒转速是决定巴旦木脱壳质量与脱壳效率的关键因素。在滚筒直径不变的情况下，转速越大，离心力越大，巴旦木脱壳脱的越干净，生产效率越高，但易造成巴旦木果仁的损伤。

3 试验设计与分析

3.1 试验条件

目前新疆巴旦木主要有纸皮巴旦木、薄皮巴旦木、鹰嘴巴旦木( 厚皮) 和双仁巴旦木等4个品种。巴旦木的品种不同，其物理特性也会有些差别，本试验中采用的巴旦木是新疆阿克苏地区产的薄皮巴旦木和鹰嘴巴旦木(厚皮)。考核指标是破壳率和籽仁破损率，试验机是自制的圆锥式巴旦木破壳机。

3.2 试验结果及分析

表2 薄皮巴旦木试验结果

表3 鹰嘴巴旦木试验结果

从以上重复试验数据看出薄皮巴旦木的破壳率平均值为92%，籽仁破损率为7. 5%；鹰嘴巴旦木(厚皮)的破壳率平均值为91. 2%，籽仁破损率为7%；达到了设计要求。

4 结论

4.1 试验表明该巴旦木破壳机的破壳率为大于90%，籽仁破损率为小于8%。

4.2 该巴旦木破壳机脱壳率高，果仁的破碎率低，实用性广，可实现壳仁分离。

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Design of Cone Type Almond Shell Breaking Machine

Fan Xiuwen1,2Zeng Yong1Lan Haipeng1,2Li Yong1,2Shen Pengke1Meng Wei1,2*

(1 College of Mechanic and Electrical Engineering, Tarim University, Alar, Xinjiang843300)

(2 Key Laboratory of Mordern Agricultural Engineering, Alar, Xinjiang 843300)

Aiming at the practical problems that nut shell breaking separator show poor effect and low breakage rate when used in almond shell breaking effect. According to the domestic and foreign existing nut shell breaking machine, we design a cone type almond shell breaking separator. The machine mainly consists of motor, drive mechanism, feed mechanism, selling mechanism, separation mechanism, and the frame form. Experiments show that this machine is of excellent applicability. Shell breaking rate is higher than 90%. The kernel damage rate is lower than 8%.

almond; shelling; separation; design

2014-09-11

塔里木大学校长基金硕士项目(TDZKSSZD201403)；大学生创新创业训练计划项目(201410757045)。

范修文(1981-)，男，讲师，硕士，研究方向为农业机械与装备。 E-mail:fanwenwen-1@163.com

E-mail:932858795@qq.com

1009-0568(2015)02-0086-04

S226.4

A

10.3969/j.issn.1009-0568.2015.02.016