撕扯振动式嫩板栗脱蒲机试验研究

毕海军，曹成茂,范雅魁，徐良旭

(1.安徽农业大学 工学院,合肥 230036；2.金寨县农业机械推广站，安徽 金寨 237300)



撕扯振动式嫩板栗脱蒲机试验研究

毕海军1，曹成茂1,范雅魁1，徐良旭2

(1.安徽农业大学 工学院,合肥 230036；2.金寨县农业机械推广站，安徽 金寨 237300)

撕扯振动式嫩板栗脱蒲机脱蒲的剥净率和损伤率受各种因素的影响,为了得到较高的剥净率和较低的损伤率,需要根据不同的工艺参数进行优化。以撕扯振动式嫩板栗脱蒲机为研究对象，研究锯齿式辊子与沟槽式辊子之间间距、柔性振动辊子转速及倒入嫩板栗个数对脱蒲率的影响，采用单因素试验和正交试验方法安排撕扯振动式嫩板栗脱蒲机脱蒲试验。结果表明：单因素试验中锯齿形辊子与沟槽式辊子间间距为50mm时脱蒲效果最好；在正交试验中，锯齿形辊子与沟槽式辊子间间距为50mm、柔性振动辊子转速为560r/min、脱蒲时倒入嫩板栗个数为40个时效果最好。

嫩板栗脱蒲机；撕扯振动式；单因素试验；正交试验

0 引言

目前，市场上板栗脱蒲机械在脱蒲时对板栗成熟度要求高，尚不能适应七八成熟板脱蒲，表现在脱净率低、损伤率高，远远达不到生产要求。七八成熟的板栗脱蒲，只能依靠手工脱蒲，其效率低、劳动强度大，严重制约了板栗产业的发展，影响了栗农收入和生产积极性[1]。为此，设计了一种撕扯振动式嫩板栗脱蒲机。此款机器在脱蒲时，为了提高脱蒲率，必须根据喂料的多少，选择不同的锯齿式辊子与沟槽式辊子之间的间距及锥齿轮轴转速。脱蒲过程中影响脱蒲脱净率和损伤率的因素众多，不考虑因素之间相互影响和相互制约，采用单因素法对影响脱蒲的要素进行优选。正交试验设计是寻求最优化方案的一种统计方法，其特点是针对各因素取定几个水平，按均匀搭配的原则安排试验并对试验结果进行统计分析，得到最优化的水平搭配[2]。

1 撕扯振动式嫩板栗脱蒲机

撕扯振动式嫩板栗脱蒲机由进料斗、撕扯室、可移动挡板、机架、振动室、接料斗、电动机、锥齿轮轴、锯齿式辊子及沟槽式辊子等组成，如图1和图2所示。

1.进料斗 2.撕扯室 3.可移动挡板 4.机架 5.振动室 6.接料斗 7.电动机 8.锥齿轮轴

图2 撕扯振动式嫩板栗板栗脱蒲机样机结构图

嫩板栗由人工喂入进料口之后，通过重力作用运动到脱蒲室内。工作时，由锯齿形辊子上的锯齿在嫩板栗球上撕扯，再由沟槽式辊子对板栗球轻微搓揉；随后，板栗球落入振动室内，在揉性振动辊子的旋转振动和揉性振动尼龙棒与揉性橡胶棒之间的挤压作用下，实现板栗子与板栗蒲分离并落入到接料斗中。

2 单因素试验

2.1 试验目的及内容

通过对撕扯振动式嫩板栗脱蒲机重要参数进行单因素试验，分析研究柔性振动辊子转速对剥净率和损伤率率的影响[3]。

2.2 试验样品

试验所用嫩板栗采摘自安徽省大别山地区六七成熟板栗。

2.3 试验仪器设备

1)本研究中设计的撕扯振动式嫩板栗脱蒲机。

2)变频器。

2.4 试验因素

影响撕扯振动式嫩板栗脱蒲机的工艺参数有很多，如嫩板栗放置时间、每次倒入嫩板栗的量、柔性振动辊子转速、锯齿式辊子与沟槽式辊子之间间距等对脱蒲效果都有影响；但由于受到试验条件的限制，本试验只研究沟槽式辊子与锯齿式辊子之间间距对撕扯振动式嫩板栗脱蒲机剥净率和损伤率的影响。

2.5 试验安排

以嫩板栗倒入的量、柔性振动辊子转速为不同的试验条件，控制连接着三相电动机的变频器频率，三相电动机与锥齿轮轴通过皮带传动，传动比为1：2，调整辊子的转速，转速分别取280、420、560、700r/min, 安排在不同的间距下，进而得出剥净率和损伤率与沟槽式辊子与锯齿式辊子之间间距的关系。试验安排如表1所示。

表1 试验安排

续表1

2.6 试验结果分析

考虑在不同的嫩板栗倒入个数和锯齿式辊子与沟槽式辊子间间距的条件下，分别以剥净率和损伤率为指标，以柔性振动辊子转速为因素做单因素试验，结果如图3所示。

图3 试验结果

根据表1的安排，在不同的嫩板栗倒入个数和柔性振动辊子转速条件下，分别以剥净率和损伤率为指标，以锯齿式辊子与沟槽式辊子间间距为因素做单因素试验。随着试验条件不同，各组的试验结果差距比较大，试验11中的剥净率为95%，试验1中的剥净率为61%；但从整体的影响趋势来看，剥净率都是随着沟槽式辊子与锯齿式辊子间间距的增加而增加。当间距增加到一定时，剥净率维持在某个水平上，损伤率都是随着间距增加而逐渐降低，之后又缓慢地上升。在不同的试验条件下，因素水平的变化对指标的影响较小。当锯齿式辊子与沟槽式辊子间距为50mm时脱蒲效果最好[4-7]。

3 正交试验与结果分析

3.1 试验目的及内容

通过对撕扯振动式嫩板栗脱蒲机重要参数进行正交试验，得出撕扯振动式嫩板栗脱蒲机工作的最佳工艺参数，最终确定最佳参数组合。

3.2 试验样品

试验所用的嫩板栗采摘自安徽省大别山地区，剔除袋中夹杂的石子和树叶。

3.3 试验设备

1)本研究中设计的撕扯振动式嫩板栗脱蒲机。

2)变频器。

3.4 试验因素

影响嫩板栗脱蒲机的工艺参数很多，如嫩板栗放置时间、柔性振动辊子转速、锯齿式辊子与沟槽式辊子之间间距、锯齿式辊子上锯齿倾斜角度、沟槽式辊子沟槽的高度，以及脱蒲力、脱蒲时倒入板栗个数等都对脱蒲效果有影响；但由于试验条件限制，本试验只研究脱蒲时倒入板栗个数、柔性振动辊子转速、锯齿式辊子与沟槽式辊子之间间距、对撕扯振动式嫩板栗脱蒲机的剥净率和破损率的影响。

1)沟槽式辊子与锯齿式辊子间间距：基于前面的单因素试验结果，剥净率随着间距的增加而增加，而破损率虽然一直在减小，但数值变化并不大。因此，此次试验分别取沟槽式辊子与锯齿式辊子间间距分别为30、40、50、60mm，分别用A1、A2、A3、A4表示。

2)柔性振动辊子转速：同样基于前面的单因素试验结果，剥净率随着辊子转速的增加而增加，破损率反而是随着辊子转速的增加而减小。因此，本次试验分别取辊子转速为280、420、560、700r/min，分别用B1、B2、B3、B4表示。试验时，将锥齿轮主轴通过皮带传动直接与电动机相联接，锥齿轮轴与柔性振动辊子通过锥齿轮传动，齿数比为1，传动比为1，并通过调节变频器频率来获得试验所需的转速。

(3)脱蒲时候倒入板栗的个数：同样基于前面的单因素试验结果，剥净率倒入嫩板栗个数的增加先增加后减小，损伤率随着辊子与栅栏之间间距的增加先增加后减小。因此，本次试验每次倒入嫩板栗个数为10、20、30、40，分别用C1、C2、C3、C4表示。

3.5 正交因素水平表

正交因素水平如表2所示。

表2 正交因素水平表

3.6 试验方法

根据试验因素及水平的选取，本试验选择标准正交表L16(44),4底数表示因素的水平数，上标4表示列数。表头设计及其试验结果如表3所示。

表3 试验结果

续表3

3.7 结果分析

通过直观分析，从剥净率、破损率极差的比较可以看出：两个指标的各因素的主次顺序依次为B、A、C、D和C、B、A、D。A因素的四水平当中，剥净率A3的指标均值最高，破损率A3的指标均值最小。B因素的四水平当中，剥壳率B3的指标均值最高，破损率B3的指标均值最小；C因素的四水平当中，脱蒲率C4的指标均值最高，破损率C4的指标均值最小。综合分析因素的结果，最优的因素水平组合是A3B3C4。根据分析结果在A3B3C4组合下再次进行试验，测得剥净率为97.6%,破损率为1%。因此，最优的因素组合是A3B3C4[8-9]。

3.8 方差分析结果

对剥净率、破损率数据进行方差分析，结果如表4、表5所示。

表4 剥净率方差分析表

表5 损伤率的方差分析表

从表4、表5可以看出：当显著性水平为10.00时，柔性辊子转速B的显著值为9.03(<10.00),锯齿式辊子与沟槽式辊子间间距A显著值为28.76(>10.00)，倒入个数C的显著值为13.86(>10.00)。因此，辊子与沟槽式辊子间间距对剥净率影响显著，脱蒲时候嫩板栗倒入个数与柔性辊子转速影响不显著；显著值的大小顺序为BC>A[10]。

4 结论

1)通过单因素试验，得出了锯齿形辊子与沟槽式辊子间间距对嫩板栗蒲剥净率和损伤率的影响规律。当锯齿形辊子与沟槽式辊子间间距为50mm时，脱蒲效果最好。

2)通过正交试验分析，得出了撕扯振动式嫩板栗脱蒲机脱蒲性能的最优水平组合因素是A3B3C4，即锯齿形辊子与沟槽式辊子间间距为50mm，柔性振动辊子转速为560r/min，脱蒲时倒入嫩板栗个数为40个[10-11]。

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Experimental Study of the Performance for the Effect of Less Mature Chestnut Husker

Bi Haijun1, Cao Chengmao1, Fan Yakui1, Xu Liangxu2

(1.Anhui Agricultural University School of Technology, Hefei 230036,China； 2.Jinzhai County Administration of Agricultural Machinery， Jinzhai 237300, China)

Vibrating tear tender chestnut peeling off the net rate and injury rate REMOVAL Po Po is affected by various factors, in order to obtain a higher stripping ratio and lower net rate of injury , we need to be optimized depending on the process parameters. Use tear off vibrating tender chestnut Pu machine as the research object, rolled-up between the roller and the grooved roller spacing , flexible vibrating roller speed , into the impact of the number of quality of tender chestnut Po removal rate , single- factor test and orthogonal test schedule tear off vibrating tender chestnut Po Po test machine off . The results showed that among single-factor test serrated rollers and trench roller spacing 50mm off when Po best .In optimum between serrated rollers and trench roller spacing 50mm , flexible vibrating roller speed 560r/min, when the tender was poured off Po chestnut number 40 when the best.

less mature chestnut husker; tear vibrating; single-factor test; orthogonal test

2016-08-03

国家自然资金面上项目(51475002)

毕海军(1989-)，男，合肥人，硕士研究生，(E-mail)839985020@qq.com。

曹成茂(1964-)，男，安徽六安人，教授，硕士生导师，博士，(E-mail)caochengmao@sina.com。

S226.4

A

1003-188X(2017)10-0169-05