擠壓揉搓式板栗脫殼機的設(shè)計

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1、擠壓揉搓式板栗脫殼機的設(shè)計 黃金艷 王 剛 （臨沂大學(xué)機械工程學(xué)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(yīng) 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(jié) 合 ，得到 擠 壓 揉 搓 式 板 栗 脫殼 機 。 該 機 主 要 由擠 壓 輥 筒 和

2、 揉 搓 輥 筒 構(gòu) 成 ，并 在 擠 壓 輥 筒 的 滾 動 面 上設(shè) 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(jié) 構(gòu) 、工 作 原 理 還 是 技 術(shù) 參 數(shù) 等 方 面 分 析 ，具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、使 用 方 便、功 能 強 以 及 制 造 成 本 低等 優(yōu) 點 。 【關(guān) 鍵 詞 】板 栗 ；輥 筒 ；擠 壓 ；揉 搓 ；脫殼 【Abstract】Chestnut deep processing industry in recent years, the booming demand for c

3、hestnut chestnut shelling machinery for making emerged on the market chestnut shelling machine has its own drawbacks. Through the study of existing methods chestnut shelling [2-6], shelling rate and to increase the rate of the purpose of the whole kernel will squeeze and knead method shelling la

4、w combine to get squeezed rub style chestnut shelling machine. It consists of squeeze rollers and roller constitute rub and squeeze roller rolling surface knurled handle designed to increase the contact roller with chestnut roughness. Whether it is in terms of the composition of the aircra

5、ft structure, working principle or technical parameters analysis, has a simple structure, easy to use, powerful and low cost manufacturing. 【Key words】Chestnut；Roller；Extrusion；Rub；Shelling 0 引 言 力 作 用 下 ，物料先通過擠壓輥筒與機殼內(nèi)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(nèi)板 栗 受 到 擠 壓 、碰 撞 、打擊等作用使得

6、栗殼與栗仁分離 ，接著通過調(diào)節(jié)出 料調(diào)節(jié)板使栗殼 、栗 仁 混合物從揉搓輥筒內(nèi)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(fēng)機的氣流作用 ， 質(zhì)量較輕的栗殼 及殼渣被吹入出殼口 ， 質(zhì)量重的板栗仁由出料斗排 中國特產(chǎn)的板栗分布廣泛 ，品 質(zhì) 優(yōu) 良 。 它 的 風(fēng) 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(zhì) 、維 生 素 C 和 多 種 礦 物 質(zhì) ，具 有 保 健 的 功 效 ，

7、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 。 出 。 從而實現(xiàn)了板栗的脫殼以及殼仁分離 。 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(xué) 腐 蝕 法 、微 波 法 和 機 械 法 。 其中前四種方法

8、由于具有加工成本高 ，結(jié) 構(gòu) 復(fù) 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(jié) 構(gòu) 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(jié) 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(jié)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

9、，但殼仁不易分離 。 因此本機選用擠壓與揉搓結(jié)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 。 圖 1 擠壓揉搓式板栗脫殼機結(jié)構(gòu)簡圖 Fig.1 Structure diagram of squeezed rub style chestnut shelling machine 1.進 料 斗 ；2.擠 壓 輥 筒 ；3.揉 搓 輥 筒 ；4.出 料 調(diào) 節(jié) 板 ；5.緩 沖 板 ；6.篩 網(wǎng) ；7.出 殼 口 ；8.出 仁 口 ；9.風(fēng) 機 ；10.帶 輪 ；11.可 調(diào) 軋 板 ；12.擠 壓 輥 筒 ；1

10、3.揉 搓 輥 筒 ；14.螺 旋 筋 板. 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 材 料 選 擇 由于所加工的板栗硬度較低 ，故本板栗脫殼機 構(gòu)所用的機殼以及 3 3.1 總 體 設(shè) 計 2 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

11、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 。 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(fēng) 機 、篩 網(wǎng) 、出 殼 口 、出 仁 口 、緩 沖 板 等 構(gòu) 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(nèi)壁上 裝 有 軋 板 （軋板通過螺栓 連接在機殼內(nèi)壁上 ，通過調(diào)整螺栓可調(diào)節(jié)軋 板與擠壓輥筒之間間隙 ）。 該機設(shè)計了

12、兩個傳動軸 ，傳 動 軸Ⅰ安 裝 在 機 架 上 ， 電動機驅(qū)動傳動軸Ⅰ運轉(zhuǎn)并使安裝在其上的 揉 搓 輥 筒 工 作 ，揉 搓輥筒內(nèi)部安裝有螺旋筋板 ，出料調(diào)節(jié)板安裝在揉搓輥 筒 側(cè) 面 。 揉 搓 輥筒安裝在傳動軸Ⅱ上 ，傳 動 軸Ⅱ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Ⅱ一 端 的 從 動 輪 。 位 于 傳 動 軸Ⅱ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

13、仁 口 、皮 帶 防 護 罩 ，緩沖板均連接固 定 在 機 架 上 。 這 樣 ，就構(gòu)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(nèi)進行破殼 ）， 在 輥 筒 的 旋 轉(zhuǎn) 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

14、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(yīng)控制好擠壓輥筒的轉(zhuǎn)速 。 電 動 機 選 擇 在 本 設(shè) 計 中 ， 考慮到實際情況 ， 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 300r/min 左 右 為 宜 。 電磁調(diào)速電動機能在規(guī) 定的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)均勻的 、連 續(xù) 的 、無 級 調(diào) 速 ，并能輸出額定轉(zhuǎn)矩 ，在運行中當負載轉(zhuǎn)矩變動 時 （下 轉(zhuǎn) 第 150 頁 ） 3.3 科技視界 Science & Technology Vision 120 Science & Technology Vision 科

15、技 視 界 科技·探索·爭鳴 機械與電子 成與對方用戶的連接 ，建 立 通 信 信 道 。 信 息 經(jīng) 信關(guān)按協(xié)議處理后送往交換機 ， 交換機將數(shù)據(jù)送往兩個 16 路 調(diào) 制 器 ，調(diào)制器完成對數(shù)據(jù)的信息處理 、基 帶 處 理 、擴 頻 調(diào) 制 后 ， 形 成 中 頻 為 70MHz 的已調(diào)合路信號 （2 個 中 頻 ，各 含 16 路 ），送 往 中 頻 合 路 器 ，合路后經(jīng)上變頻處理成 S 波 段 信 號 ，經(jīng) 高 功 率 放 大 （HPA）后 ， 由 S 波段天線發(fā)向衛(wèi)星 。 衛(wèi)星收到信關(guān)站所發(fā)的信號后 ，進 行 放 大 、變 頻 ，處 理 成 頻 率 為 L1/L2 的

16、射頻信號發(fā)向用戶 。 用戶端接收到衛(wèi)星所 發(fā)來的微弱信號后 ，經(jīng) 低 噪 放 （LNA）、變 頻 處 理 成 頻 率 為 70MHz 的 中 頻 信 號 ，經(jīng) 解 調(diào) 、信 道 處 理 、信息還原后得到對方所發(fā)的 語 音 、數(shù) 據(jù) 、短 消息等信息格式 。 終端接入流程舉例 ，見 圖 5。 結(jié) 束 語 4 圖 4 系 統(tǒng) 工 作 原 理 基 于 “北 斗 ”的衛(wèi)星移動通信試驗系統(tǒng)研究開發(fā)是利用現(xiàn)有衛(wèi)星 的冗余資源開發(fā)的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng) 。 “北 斗 ”是我國唯一在軌運行的 擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 L 波 段 衛(wèi) 星 系 統(tǒng) ，該試驗系統(tǒng)利用 其 有 限 的 寶貴資源需要進行

17、研究和試驗 ，為將來發(fā)展衛(wèi)星通 信領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)奠 定了一定的理論和實踐基礎(chǔ) 。 S 【參 考 文 獻 】 ［1］李 銳.對衛(wèi)星通信及衛(wèi)星信道的論述[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品 ，2009(13). ［2］譚 述 森.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與思考[J]. 宇 航 學(xué) 報 ，2008(02). ［3］張 婷,張 健,董 晶 晶.北斗終端的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢淺談 [J]. 數(shù) 字 通 信 世 界 ，2011 (06). ［4］陳 向 東.北斗民用前景分析[J]. 衛(wèi) 星 與 網(wǎng) 絡(luò) ，2011(05). ［5］江 彩 英, 黃 永 玉,謝 丹,郭 曉 佳.北斗衛(wèi)星應(yīng)急 通信傳輸試點建設(shè)

18、 [J].氣 象 科 技 ， 2013(05). ［責(zé) 任 編 輯 ：曹 明 明 ］ 圖 5 移動用戶間呼叫基本流程 （上 接 第 104 頁 ） 學(xué)會數(shù)學(xué)知識也會用數(shù)學(xué)知識指導(dǎo)實踐的合格 的 當 代 大 學(xué) 生 。 S 138-140. ［5］易 同 貿(mào).高職經(jīng)濟數(shù)學(xué)課程改革與研究[J].科 教 文 匯,2014,21:39-40. ［6］鄭 學(xué) 高,黃 燕 蘋,劉 傳 遞 ,等 .論數(shù)學(xué)建模與素質(zhì)教育 [J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)報 :社 會 科 學(xué) 版,2005,9:146-148. ［7］陸 建 秀,馮 滿 云,付 小 勇.高職院校學(xué)生的數(shù)學(xué)建模競賽與素質(zhì)教育 [J

19、].職 教 論 壇,2010,17:63-64. ［8］林 莊.數(shù)學(xué)建模教學(xué)與素質(zhì)教育[J].引 進 與 咨 詢,2005,12:44-45. ［9］梅 銀 珍 ,王 鵬 ,高 玉 斌 .淺談數(shù)學(xué)教育與素質(zhì)教育 [J].中 北 大 學(xué) 學(xué) 報 :社 會 科 學(xué) 版,2005,21(3):96-97. 【參 考 文 獻 】 ［1］李 應(yīng) 求,謝 圣 英.關(guān)于工科高等數(shù)學(xué)教育改革的一些思考[J].大 學(xué) 數(shù) 學(xué),2014,30 (1):53-55. ［2］靳 正 大.關(guān) 于 CMS92 會 議 及 加 拿 大 、美國的高等數(shù)學(xué)教育改革 [J].大 學(xué) 數(shù) 學(xué) , 1993,4. ［3

20、］李 薇.數(shù)學(xué)建模思想融于高等數(shù)學(xué)教學(xué)的 探 索 與 實 踐 [J].商 場 現(xiàn) 代 化 ,2005,4: 226-227. ［4］房 小 棟.信息技術(shù)在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報,2014,33(8): ［責(zé) 任 編 輯 ：湯 靜 ］ （上 接 第 120 頁 ）可通過控制器的負反饋控制系 統(tǒng)使輸出轉(zhuǎn)速基本不 變 ，所以選用電磁調(diào)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(diào)速電動機來驅(qū)動轉(zhuǎn) 軸 工 作 。 其 速 度 調(diào) 節(jié) 區(qū) 間 為 125～1400r/min，額 定 轉(zhuǎn) 矩 9.5N·m，功 率 為

21、 1.5kW。 【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 :中 國 林 業(yè) 出 版 社,2005． ［2］張 黎 驊,張 文,茍 文.麻風(fēng)果脫殼機的設(shè)計與試驗研究[J].西 南 大 學(xué) 學(xué) 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(shè)計與試驗 [J].仲 愷 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 院 學(xué) 報,2009,22(1):24-27． ［4］朱 立 學(xué),羅 錫 文,劉 少 達.軋 輥-軋板式銀杏脫殼機的優(yōu)化設(shè)計與試驗 [J].農(nóng) 業(yè) 工 程

22、學(xué) 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(nóng) 業(yè) 大 學(xué) , 2005. ［6］袁 越 錦 ,徐 英 英 ,黨 新 安 ，等 .板栗脫殼技術(shù)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(nóng) 機 化 , 2012,5:27-29． ［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

23、 [J].農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報,2007,23(5):177-179． 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 。 4 總 結(jié) 本文的創(chuàng)新點是進行了板栗脫殼機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 ，將 傳 統(tǒng) 的 擠 壓 脫殼法與揉搓法有效的結(jié)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(fēng)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(guān)重要的 。 S 5 ［責(zé) 任 編 輯 ：薛 俊 歌 ］ 科技視界 Science & Technology Vision 150