改良型多功能脫殼機系統結構設計

□任 杰 熊 魁 龔貴軍 許志金 徐海東

一、引言

脫殼是堅果加工和食用前的必經工序，但是我國現有脫殼設備制造質量和作業性能參差不齊,脫殼機械在技術性能和作業環節上存在以下問題:一是堅果脫殼作業分散于農戶,不能進行規模化脫殼。二是脫殼效率低。三是通用性差,利用率低，只能對單種果實進行脫殼。本文對現有的堅果脫殼機進行改良，通過增加螺旋進給機構并對軸進行增加向日葵脫盤的附屬機構使其達到一機多用的目的。

(一)整體結構設計。

圖1 整機示意圖(1)堅果入料口(2)脫殼機構帶輪(3)脫殼機構傳動軸(4)風機帶輪(5)風機轉動軸(6)電機帶輪(8)向日葵脫盤篩網(9)向日葵夾緊拉桿(10)夾緊裝置彈簧(11)夾緊擋板(12)堅果脫殼篩網(13)堅果脫殼機構(14)螺旋進給機構(15)風機(16)支架箱體(17)果殼分離倉(18)尾部彈簧支持擋板(19)向日葵進料口(20)向日葵托盤錐盤

果實從進料倉進入螺旋進給機構產生離心力促使進入脫殼倉的果實做拋物運動，轉子正常轉動，果實即與旋轉的脫殼機構的葉片發生碰撞，在高速轉動的葉片和果實的反復碰撞和摩擦作用下，果實產生分離變量，得到分離開來的堅果果仁以及果殼。利用篩網的結構特征，對果實進行篩選，成果破殼的果殼和果仁可通過篩網進入下一道工序，而未被破碎的果實則留在脫殼倉內繼續加工。被分離的果實和果殼將通過篩網下落到下方的果殼分離艙中，風箱15中設有風機，被破碎的果殼雜物被風箱中出來的風從雜物出口處吹出，而質量較重的果實則直接落入果實出料槽中，從果實出料槽的另一端落下得以收集。

脫殼機傳動軸將動力傳遞到其另一端的向日葵脫盤錐盤上。夾緊擋板不能轉動，在夾緊裝置彈簧的壓力下，夾緊擋板與向日葵果盤緊密接觸，夾緊擋板表面上的凸起結構限制了向日葵果盤轉動，而向日葵脫盤錐盤則在脫殼機傳動軸的帶動下快速旋轉，錐盤表面上的凸起結構與向日葵之間發生相對轉動、不斷摩擦、碰撞而從果盤脫落，從而實現向日葵的脫殼。脫落的果實通過向日葵脫盤篩網的篩孔，落到下方被收集，向日葵果盤不易破碎，在脫殼完成后關閉電機，待機器停止工作，再拉動向日葵夾緊拉桿，將完成脫殼的向日葵果盤取出，即完成一個向日葵的脫殼過程。

本文設計要點：第一，本產品新增一個螺旋傳給系統，通過這個系統加入的物料獲得一個橫向的離心力，而獲得的離心力將使得堅果能夠充滿打擊軸腔體，使得打擊效率增加，同時在螺旋進行系統中可以直觀地控制加入的物料的加工速度。第二，本產品增加一個葵花盤加工機構，可以同時進行堅果脫殼和向日葵胎盤工作，使得產品功能性增加，將兩臺機器的作用合在一起，大大降低了生產成本。

二、關鍵部件的設計

(一)螺旋進給裝置。螺旋傳動作為機械傳動的重要組成部分，具有結構簡單、工作平穩可靠、對環境的適應能力強等諸多優點而廣泛應用于各種機械設備中，尤其在成型設備及上料機等行業中具有獨特的優勢。現在運用在堅果脫殼機中，使得堅果脫殼機通過這個系統加入的物料獲得一個橫向的離心力，而獲得的離心力將使得堅果能夠充滿打擊軸腔體，使得打擊效率增加。再加入大批量物料的情況下，依然能夠勻速輸送物料，使得在加工過程中大大減少了多次人工進料的復雜性，使得加工過程簡單化。

多功能脫殼機生產率為Q=300kg/h，螺旋輸送器的轉速為300r/min。

式中：K—物料綜合特性系數取K=0.0645

Q—螺旋輸送器輸送量(t/h)取Q=0.3t/h

Y—物料的單位容積質量(t/m3)取y=0.3

C—傾斜輸送系數取C=1

φ—充滿系數取φ=0.2

則D=125mm

考慮其安裝尺寸和標準螺旋直徑取D=160mm。

螺旋輸送器傾斜角度β與修正系數C的關系如如表1所示。

表1

(二)螺距t。由于螺旋輸送器采用水平放置式，所以有：

t=(0.8～1.0)D=128mm

(三)脫殼裝置。螺旋進給機構的出口與脫殼裝置進口相連接，物料獲得由螺旋轉動產生的離心力，使得物料向打擊倉濺射。物料充滿打擊倉，打擊效率大大提高。

支撐架是由四根空心桿件焊接在旋轉軸的四周，長度為435mm，在兩端焊接上兩根厚度為5m的鐵條，鐵條一端有一小孔，用來固定螺旋打桿，材料選用45號碳鋼，調質處理，滲碳深度為1.5mm。

螺旋打桿的直徑采用20mm，長度為430mm的實心打桿，表面設計為三角形螺旋線，兩端設計成筋條形式，裝夾在支撐架上，筋條上有兩個小孔，起固定螺旋打桿作用。

(四)向日葵脫盤裝置。向日葵果盤分為三個區域，邊緣區域和中間區域的籽粒均按螺旋葉序模型排列，中心區域籽粒排列緊實不規則，且多干癟，而且花盤多為圓形，少部分有彎曲，根據花盤形狀，特設計出了葵花錐盤進行脫殼。

這種脫盤方式為擠搓式脫盤，因為錐盤功能特性，葵花籽的外殼是一種介于晶體與非晶體之間的非有序晶體結構，縱向纖維通過緊密排列形成殼體，縱向排列的纖維使殼體有很強的彈塑性，有較強抗壓特性，頂部與底部的纖維組織排列不均勻，抗壓強度較低，受載易破裂，特設計出如圖的錐盤，模仿人手指的形狀，通過擠搓式達到脫盤效果，且不會輕易損壞葵花籽粒，更主要是該盤的轉動軸與花生脫粒軸為同一根軸，實現了一軸多用，一機多用的功能。

錐齒采用仿生學，仿人手指的結構。錐齒上端彎曲且窄，中部彎曲大，下端平整且寬。這種結構特征有利于錐齒插入籽粒間隙，擴大間縫，能達到低損傷脫離的效果。