一種核桃分級破殼設備的設計與試驗研究

田智輝，盧軍黨，王亞妮，王　維，鄒　超，劉東琴，王　佩

（陜西省農業機械研究所，陜西咸陽　712000）

一種核桃分級破殼設備的設計與試驗研究

田智輝，盧軍黨，王亞妮，王維，鄒超，劉東琴，王佩

（陜西省農業機械研究所，陜西咸陽712000）

為了提高核桃破殼的加工水平，促進核桃深加工行業的發展，試驗設計了一種核桃分級破殼裝置，可以實現核桃的分級破殼作業。通過試驗，對破殼機的主要工作參數進行了確定，得到了較為合理的破殼方案，為核桃破殼機的設計提供了參考。

分級；破殼機；破殼輥；破殼率

0　引言

核桃是世界著名的四大堅果之一，也是重要的經濟作物。我國是核桃的主產區之一，種植面積居世界第一，產量居世界第2位。近年來，在國家政策的推動下，核桃產業在我國的發展速度迅猛。但是，核桃的加工設備發展卻相對滯后，成為制約我國核桃產業發展的關鍵問題。在核桃的初加工設備中，核桃破殼取仁是核桃進行深加工的基礎，我國的核桃破殼取仁主要由人工完成，生產效率低、成本高、勞動量大、衛生條件差［1-2］。因此，研究設計了一種核桃分級破殼設備，目的在于提高核桃破殼加工水平，促進核桃產業的發展。

1　核桃分級破殼機結構原理及總體布局

通過對核桃產區的調研，對現有新品種核桃的直徑、核桃殼的厚度進行了測量，最后確定了核桃破殼機的設計思路。

1.1結構原理［3-5］

核桃分級破殼機結構原理見圖1。

圖1　核桃分級破殼機結構原理

1.2工作原理

電機（3）帶動2個破殼輥（6）相對旋轉，核桃從入料斗（1）進入分級裝置，分級裝置由若干柵條組成分機柵板（8），其間隙從小到大，直徑較小的核桃先掉落，較大的核桃靠重力作用向前滾動，從較大的空隙處掉落。掉落下的核桃進入導向漏斗（7），漏斗口正對2個破殼輥的間隙位置。2個破殼輥相對旋轉，對不同尺寸的核桃進行擠壓破殼，破殼后的核桃從出料口（4）落出機體。

2　破殼機主要工作部件設計

2.1分級裝置設計

由于核桃的外形尺寸差異較大，為了便于對不同直徑的核桃進行破殼，必須先進行分級處理。分級裝置由10根柵條組成，平行焊接在機架上，組成分級柵板。分級柵板中各柵條間隙逐漸變小，即分級柵板上端分級間隙小，下端分級間隙大。核桃的直徑一般在20～40 mm，因此設計柵條的最小間隙處為20 mm，最大間隙為45 mm。分級柵板與水平面呈30°傾角，核桃可以順著分級柵板向下滾動，直徑較小的核桃先掉落，較大的核桃靠重力作用向前滾動，在較大的間隙處掉落，實現對核桃的分級作用。在分級裝置下面焊接有導向漏斗，導向漏斗上端與分級平面同寬，下端逐漸變窄至45 mm。核桃可以順著導向漏斗落入2個破殼輥之間。

2.2破殼裝置的設計

核桃破殼輥的結構原理見圖2。

圖2　核桃破殼輥的結構原理

破殼裝置由2個相對旋轉的破殼輥組成，利用2個輥之間的破殼間距差來實現核桃破殼。2個破殼輥平行分布于導向漏斗下方10 mm處。破殼輥上有5種尺寸弧形凹槽，從左到右凹槽逐漸變小。弧形凹槽寬度依次為40，35，30，25，20 mm，深度依次為12，10，8，5，3 mm，2個破殼輥之間的間隙為15 mm。經分級裝置分級后的核桃，由導向漏斗分別進入對應的破殼區域，實現不同尺寸核桃的破殼。

3　試驗情況

3.1試驗材料

選用陜西渭南產香鈴核桃，9月上旬采收，外形尺寸大小范圍為20～40 mm，核桃殼的厚度范圍在1.3～2.4 mm，核桃殼仁間隙范圍為0.5～1.5 mm，含水率控制在14%左右［6］。

3.2試驗設計

考慮到破殼機的破殼效果與核桃喂入量、破殼輥的轉速、破殼間隙有著密切的聯系，因此在投料試驗中，對這3個重要參數分別進行了試驗設計。在不考慮交互作用的情況下，采用L9（34）正交表安排試驗進行三因素三水平的正交試驗，分析核桃喂入量（A）、破殼輥轉速（B）、破殼間隙（C）對核桃破殼效果的影響，優選出較為合適的核桃分級破殼參數。

試驗因素與水平設計見表1。

表1　試驗因素與水平設計

在試驗中，首先固定其中2個參數，對第3個參數分別進行試驗。如當核桃喂入量為3 kg/min，破殼輥轉速為150 r/min時，分別對破殼間隙為13，15，17 mm進行3次試驗，研究其對核桃的破殼效果，即高破殼率和碎仁率進行統計觀察。

3.3試驗效果及結論

根據試驗情況，3個相關參數對破殼率和碎仁率均有不同程度的影響，綜合考慮破殼率和碎仁率的情況下，在破殼輥轉速為250 r/min，核桃喂入量為3 kg/min，破殼間隙為15 mm時，破殼的綜合效果最佳。此時破殼率可達94%以上，碎仁率在5%以下。

4　結論

（1）經過多次試驗驗證，該設備結構簡單實用，可以實現核桃的分級和破殼一體化操作，破殼率和碎仁率都基本滿足當前核桃破殼作業的要求。

（2）核桃破殼除了文中所述的影響因素外，也與核桃品種、核桃殼仁含水率、破殼表面的摩擦系數等因素有關，文中未涉及到這些方面的研究討論，在今后的工作中需要進一步試驗改進。

［1］李忠新，楊軍，楊莉玲，等.核桃破殼取仁工藝及關鍵設備 ［J］.農機化研究，2008（12）：27-29.

［2］王維，賀功民，王亞妮.3FJ-001型核桃分級機的設計與試驗 ［J］.農機化研究，2014（5）：155-157.

［3］王維，賀功民，田智輝，等.變間距擠壓式核桃破殼機的研制 ［J］.中國農機化學報，2014（11）：174-176.

［4］王亞妮，田智輝，王佩，等.核桃殼仁混合物滾筒分級機的設計與試驗 ［J］.包裝與食品機械，2015（3）：33-40.

［5］史建新，辛動軍.國內外核桃破殼取仁機械的現狀及問題探討 ［J］.新疆農機化，2001（6）：29-32.

［6］李忠新，楊軍，楊莉玲，等.一種核桃破殼取仁設備的研究 ［J］.中國農機化，2011（3）：104-106.

［7］余少華，李亞平，張娜，等.新疆薄皮核桃果仁去皮方法的研究 ［J］.農產品加工，2008（12）：74-76.◇

Design and Experimental Study of a Walnut Grading Shell Breaking Device

TIAN Zhihui，LU Jundang，WANG Ya'ni，WANG Wei，ZOU Chao，LIU Dongqin，WANG Pei
（Shaanxi Institution of Agricultural Mechanism，Xianyang，Shaanxi 712000，China）

In order to improve the processing level of walnut shell breaking and promote the development of deep processing industry，this study designs a walnut grading shell breaking device，which can realize the classification of walnut.Through the experiment，the main working parameters of the shell breaking machine are determined，and a reasonable shell breaking scheme is obtained，which provided reference for the design of the walnut shell breaking machine.

grading；shell breaking machine；breaking shell roller；breaking shell rate

S226.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.045

1671-9646（2016）06b-0061-02

2016-05-09

田智輝（1986— ），男，碩士，工程師，研究方向為農業機械。