小型核桃脱壳分选一体机的设计

张敏，陈莉，祁文迪，赵兴强

（1.青岛大学机电工程学院，山东青岛，266000；2.泰山学院机械与建筑工程学院，山东泰安，271000；3.青岛大学自动化学院，山东青岛，266000）

0 引言

核桃的营养价值极高，每100克的核桃仁里面含有的脂肪大约为63克～76克，而其脂肪的主要成分为亚油酸甘油酯、亚麻酸以及油酸甘油酯，这些都是人体所必需的脂肪酸，目前中国是世界上核桃栽培面积最大的国家，全国24个省（区）都有栽培和分布，核桃种植面积和产量均己居世界首位。核桃破壳取仁，不仅可使核桃仁升值，还可将分离出来的核桃壳进行处理，这样可以提高利用率，增加收入。核桃壳药用价值也很高，有很多功效，它可以治疗慢性咽炎，准核桃壳煮水还可以治疗胃溃疡，但是，目前国内市场上出售的核桃仁要么依靠人工进行手工破壳，生产率太低，而且现在市场雇工的费用高，增加了核桃的加工成本；要么依靠大型机械化加工生产线，购买机器成本较高，一般加工商负担不起，因此，迫切需要一种适用于小作坊且对破壳后的核桃壳仁进行分离的机器。

1 产品介绍

设计的此款一体机如图1所示，它具有脱壳、分离、分选和分级功能。开始把核桃放进料斗，核桃从料斗经过筛选分别进入不同尺寸的挤压通道进入脱壳箱进行剥壳的工作，在剥壳箱内，核桃经过弹性滚轴挤压作用使核桃进行剥壳。剥完壳后，就把核桃壳和仁分开了，脱完壳的核桃受重力下落就进入了一个分选箱，分选箱将核桃壳仁混合物分为三部分，大块壳仁、小块壳仁、和特别小壳仁无非利用的三部，分前两部分会分别落入传送带，传送带设有小的挡板，壳仁混合物随传送带升高，核桃在空中会受到重力下落，再加上风机的吹动，核桃壳仁和核桃壳受力的影响被分离开，核桃壳仁被分离开。整个过程核桃机占用空间较小，且具有剥壳、分离、分选和分级功能。可应用于小企业或者应用于家庭，剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便，结构简单、操作方便大大减少了劳动力，提高劳动成本。

图1 核桃硬壳脱壳分选一体机

1.1 脱壳结构

脱壳装置如图2所示。采用3排对向的滚轴对核桃进行挤压破壳，每一对向排列的滚轴呈上宽下窄的梯形排列方式，根据对周边地区山核桃尺寸及其大小分类的调查研究，设定每对对向排列滚轴间距为1.5cm-1.8cm,1.8cm-2.1cm,2.1-2.4cm之间，这样设计可以保证一定范围尺寸的核桃都可以进行脱壳，较大尺寸的从每对向滚轴的上半部分脱壳，较小的受重力下落到相适应的间距，受到挤压破壳。

图2 脱壳装置

1.2 分选分级结构

分选分级机构如图3所示。当剥完壳的核桃仁和核桃皮的混合体进入到分选装置中，并落到最上层筛网上，筛网成一定角度的倾斜并且在电机的带动下震动，在筛网振动装置作用下，第1层筛网上的山核桃的壳仁混合的比较小的部分从网眼漏至第下层筛网上，大块的一部分山核桃壳仁混和物通过最上层筛网筛选并通过连通筛网的出料口落入传送带，同理小部分从另一出料口落入传送带，特别小的通过下层筛网进入抽屉，后期可以人工分拣或者倒掉。

图3 分选分级机构1

当混合体落入传送带，传送带设有小的挡板，壳仁混合物随传送带升高，在最高点被抛出，核桃在空中会受到重力下落，再加上风机的吹动，核桃壳仁和核桃壳受力的影响被分离开，核桃壳较轻则落入外盒子，而核桃仁较重则落入内侧盒子，每批次的核桃和不同品种核桃质量存在差异，可以根据核桃壳仁的分离情况，可以适当调整风机角度。如图4所示。

图4 分选分级机构2

2 创新性分析

最传统的核桃去壳方法是借用核桃夹、核桃锤等，人工用手剥。此方法耗时长、需要的人力也多，核桃仁的成本也就随之增加。为了降低生产成本，节省人力物力和财力，提高工作的效率，中国专利公开了一种“核桃破壳装置及其应用方法”（申请号为：201711108285.0），中国专利公开的另一种“核桃脱壳机”（申请号为：201810690782.4）。但它们若投入生产，需要的成本高，小型企业负担不起，另外没有分拣装置，大小核仁若要区分开需要继续加工，所以产品仍需改进。

核桃壳仁的价值较高，利用率比较低，需要走农产品深加工路线的地区，本文设计的一体机可以替代人力，集核桃脱壳—分选—分级于一体，占用空间小，提高了加工效率，减少成本支出，而且不像大型加工生产线那样需要投入太多资金，可应用于小企业或者应用于家庭，提高收入，市场前景广阔。