螺旋对辊式扇贝分级机的设计

孔德刚++袁永伟++李珊珊++刘江涛

摘要：指出了扇贝分级以人工方式为主，不仅分级效率低而且劳动强度大，分级精度受到人为因素的影响。结合扇贝的壳体结构特征，创新性地研制出了一种螺旋对辊式扇贝分级机，该分级机通过分级辊上的阶段性深浅变化的螺旋槽，不仅能够实现扇贝按壳长进行分级，同时能够对扇贝的移动起到推动作用，防止卡贝现象的发生。分级等级为四级，分级效率在400 kg/h以上，分级精度大于96%，破损率小于1%，很好地满足了扇贝后续加工的需求。

关键词：扇贝；分级机；螺旋对辊；倾角调整

中图分类号：TS254

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12026202

1引言

扇贝是我国主要养殖经济贝类之一，养殖历史悠久，发展迅速，产量高，品种多样。其闭壳肌亦称“贝柱”，具有重要的食用价值和经济价值，深受广大消费者的喜爱[1]。扇贝分级对于后续加工或鲜活售卖都起着重要的作用。目前，扇贝分级多数采用人工方式，不仅分级效率低而且劳动强度大，分级精度还严重受到人为因素的影响，而专门用于扇贝分级的成熟设备相对匮乏，不能满足批量精确分级要求。对于研制出高效率、高精度、低损伤率的扇贝分级机显得尤为必要。

扇贝贝壳扇形，两壳几乎对称，外形特征参数主要包括：壳高、殼长、壳厚。通过大量扇贝形状特征分析，得出壳长稍大于壳高，壳长与贝柱的尺寸正相关（图1）。无论从外观还是后期加工壳长都起着决定性的作用，因此选择壳长作为分级的标准显得更为科学[2]。

图1扇贝形态性状

成贝壳长60 mm左右，壳厚24 mm左右，体重在16～38 g范围内。一般从海里打捞上来的扇贝壳长45～65 mm，结合水产品市场上的调查和扇贝特征性状的分析，设定分级等级为四级，一级：≥60 mm；二级：60～55 mm；三级：55～50 mm；四级：≤50 mm。

2扇贝分级总体方案确定

通过对海湾扇贝的各特征性状及分级机理的研究，利用相关试验，针对性的提出了螺旋对辊式扇贝分级方法，该方法在保证扇贝分级精度的前提下尽可能的提高分级效率，降低破损率，分级效率在400 kg/h以上。整机主要由机架、上料装置、分级装置、输送装置和倾角调整装置组成。机架位于整机下端；分级装置倾斜布置在机架正上方，后端过销轴与机架转动连接，前端通过倾角调整装置与机架连接；上料装置位于分级装置后上方。工作原理：将零散的扇贝放置在上料装置上，上料装置上装有振动电机，通过振动电机的高频振动使得扇贝逐个从料斗下端均匀下落。料斗口正对分级对辊中间，扇贝掉落到背向转动的两分级辊间向下滑落，分级辊上开有螺旋槽用于扇贝分级，壳长在分级范围内的掉落到对应的输送装置内，实现扇贝的分级要求（图2）。

3螺旋分级辊的设计

3.1螺旋分级辊结构设计

采用对辊分级是利用扇贝自身的形态形状，两壳几乎对称，壳体轮廓沿壳厚方向成圆弧状，当扇贝放置到背向对辊间时能够保持直立状态，且耳部朝上。由于对辊以一定倾角方式，在自重分力的作用下，扇贝在对辊间向下滑落。对辊上开有阶段式螺旋槽，螺旋槽的深度采用由浅及深，再由深及浅的方式加工，如图3所示。

当开有阶段式螺旋槽对称配合时就会形成椭圆孔，椭圆孔的长轴和短轴尺寸随辊子的转动不断发生着变化，变化趋势由小变大，再由大变小，会出现一个长轴和短轴的峰值，此时长轴尺寸用于限定扇贝的壳长，短轴尺寸稍大于扇贝壳厚，当扇贝壳长小于长轴尺寸最大值时，便会落入相应的级别，这样便实现了扇贝分级目的。同时辊子在转动过程中，螺旋槽依照螺旋传动原理也会推动扇贝往下输送的作用，避免了螺旋槽在分级时卡槽的情况出现。不同的级别对应的螺旋槽尺寸不同。本装置分四级，采用三阶分级槽，最后一级从对辊下端落下。

3.2分级辊组数目的确定

为了保证扇贝分级机整体分级效率在400 kg/h以上，需要确定螺旋分级对辊的数量。

3.2.1单组对辊分级效率的理论计算

通过前期试验，上料料斗在振动电机作用下，扇贝每分钟平均掉落数量为55个，此工况下扇贝在辊间滑落分级过程顺畅，没有出现堆叠挤压现象。根据GB/T21443-2008海湾扇贝相关数据，扇贝的平均重量在25 g左右，单组分级辊扇贝分级效率为：P=55×60×25=82.5 kg。

3.2.2所需分级辊组数目的确定

按照分级效率在600 kg/h以上的生产要求，P总=4P=412.5 kg，采用5组分级辊即可满足生产率的要求。分级辊组设为5组时，一方面可满足生产率的要求，另一方面空间占用面积不大，便于运输和安置。

2017年6月绿色科技第12期

孔德刚，等：螺旋对辊式扇贝分级机的设计

机电与工程

4结论

螺旋对辊式扇贝分级机利用扇贝自身结构特征采用螺旋对辊方式对扇贝进行分级，通过分级辊上的阶段性深浅变化的螺旋槽，不仅能够实现扇贝按壳长进行分级，同时能够对扇贝的移动起到推动作用，防止卡贝现象的发生。通过样机的多次试验得出，该扇贝分级机的分级效率在400kg/h以上，分级精度大于96%，破损率小于1%，很好的满足了扇贝后续加工的需求。

参考文献：

[1]

李成林，宋宗环，胡炜，等.山东省扇贝养殖产业现状分析与发展对策[J].海洋科学，2011，35（3）：92～98.

[2]吴红雷，弋景刚，张志军，等.海湾扇贝性状分析及V型轮辊式分级机设计[J].食品与机械，2015，31（3）：111～114.