核桃去壳机的设计

毕业设计说明书 1 核桃去壳机的设计第一章引言1．1课题提出的背景核桃中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用核桃或脱脂后的核桃饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以核桃蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了其功能特性。核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工业的重要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等，也可用作工业原料。核桃除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时，都需要对核桃进行预处理加工。核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。核桃在加工或作为出口商品时，需要进行剥壳加工。核桃在制取油脂时，剥壳的目的是为了提高出油率，提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的剥壳为人力手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳。核桃剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使核桃产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了核桃剥壳的效率。核桃脱壳机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械。由于核桃本身的生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业，而只能在核桃荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着核桃种植业的不断发展，核桃手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实行脱壳机械化迫在眉睫。1．2核桃脱壳机械的发展我国核桃脱壳机的研制自1965年原八机部下达核桃脱壳机的研制课题以来，已有几十种核桃脱壳机问世。只进行单一脱壳功能的核桃脱壳机结构简单，价格便宜，以毕业设计说明书 2 小型家用为主的核桃脱壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成脱壳、分离、清选和分级功能的较大型核桃脱壳机在一些大批量核桃加工的企业中应用较为普遍。国内现有的核桃脱壳机种类很多，如6BH一60型核桃剥壳机、6BH一20B型核桃剥壳机、6BH一20型核桃脱壳机等(技术参数见附表)，其作业效率为人工作业效率的2O～60倍以上。锦州俏牌集团生产的TFHS1500型核桃除杂脱壳分选机组一次能实现核桃原料的脱壳、除皮、分选，是一种比较先进的核桃后期生产机械。伟民牌6BH一720型核桃脱壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式脱壳、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。6BK一22型核桃脱壳机是一种一次喂料就可完成核桃脱壳工作的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库。6BH一1800型核桃脱壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次脱壳。而随着我国核桃产业的进一步调整，核桃产量逐年增加，核桃的机械化脱壳程度将大幅提高，核桃脱壳机械将拥有广阔的发展前景。核桃剥壳的原理很多，因此产生了很多种不同的核桃剥壳机械。核桃剥壳部件是核桃剥壳机的关键工作部件，剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中，核桃仁破碎率是社会最为关心的主要指标。八十年代以前的核桃剥壳机械，破碎率一般都大于8%，有时高达l5%以上。加工出的核桃仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理，研制新式剥壳部件，便成为核桃剥壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳机。自1983年以来，在已有的核桃剥壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥壳部件1．封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳部件毕业设计说明书 3 图1-1封闭式纹杆滚筒六十年代初，我国在吸收国外技术的基础上，研制了TH-340型核桃剥壳机，其剥壳部件是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒，下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板，如图1-1封闭式纹杆滚筒所示。在该机构中核桃进口大(3O-50毫米)，出口小(1O-25毫米)，工作时，核桃果在滚筒的推动下由进口向出口端运动，在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接脱壳，核桃受列剥壳机的直接搓擦作用，系强制脱壳，故破碎率高。剥壳时，直径同凹板栅缝一样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来，所以一次剥净率低，最高80％。为了将混在一起的核桃仁和未脱果分离开来，采用栅条式凹板的剥壳机一般要配置分离机构。后来研制并生产的TH-47O型，6BH-570型等型式的剥壳机，结构与其大同小异，剥壳质量均不理想。2．封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥壳部件该机的剥壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥壳原理系挤压式，如图1-2剥壳部件所示毕业设计说明书 4 图1-2剥壳部件作业时，核桃果在胶辊的推动下，通过剥壳间隙(5—20毫米)，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了剥壳部件的揉搓作用,破碎率有所降低，但仍在5％以上。另外，因直径小于剥壳间隙的小果未经剥壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有30%左右。所以不得不增设循环机构，以使核桃经多次挤压脱壳，致使机器结构复杂、庞大，造价较高。3．开式纹杆滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，其结构如图1-3凹板式核桃剥壳部件所示图1-3凹板式核桃剥壳部件作业时，核桃果在滚筒的推动下，受挤压揉搓脱壳，该结构与封闭滚筒式不同，毕业设计说明书 5 核桃果受到开式滚筒的搅拌作用，剥壳力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在3%-5%。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末脱壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥壳，故剥净率较高。4．立式剥壳机构剥壳部件采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子，下面装着用编织丝网制成的编织平底筛，该剥壳部件如图1-4所示。图1-4立式剥壳部件在剥壳室内，核桃果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥壳的目的，此方法系柔性揉搓剥壳。实践证明，该机破碎率较低，可控制在3％以下。其缺点是由于采用立式传动，故传动机构较为复杂。5．开式扁条滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝网制成的凹板结构，如图1-5开式扁条滚筒所示。作业时，核桃果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形毕业设计说明书 6 图1-5开式扁条滚筒成一个活动层，核桃果在该活动层内互相揉搓而脱壳。由于在该机构中，避开了剥壳部件的直接挤压，冲击的作用，而是核桃搓核桃，系柔性剥壳，故破碎率较低，该机鉴定时实测破伤率(破碎率+损伤率)为0．91。另外脱净率及生产效率等指标亦较理想。1．3核桃脱壳机械的研究应用现状目前国内核桃脱壳机从其脱壳原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆——钢栅条凹板以挤压、揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类，但脱壳质量均不高，破损率都大于8%，剥出的核桃米只能用于榨油和食用，满足不了外贸出口和作种子的要求。探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径。1．3．1目前核桃脱壳机采用的脱壳原理目前应用比较广泛的核桃机械脱壳原理有以下几种。撞击法脱壳撞击法脱壳是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力，使外壳破碎而实现脱壳的目的。其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心脱壳机。甩料盘使核桃荚果产生一个较大的离心力撞击壁面，只要撞击力足够大，荚果外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。当荚果离开壁面时，由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度，荚果所受到的弹性力较小，运动速度也不如外壳，阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开，从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小，仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果。影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等。碾搓法脱壳核桃荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用，使荚果毕业设计说明书 7 的外壳被撕裂而实现脱壳。其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥壳机。荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动，也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力；同时，磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂，在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂，并与壳仁脱离，达到脱壳的目的。该种方法影响因素有，荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等。剪切法脱壳核桃荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用，外壳被切裂并打开，实现外壳与果仁的分离。其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为主要工作部件的刀板剥壳机。在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板，刀板座呈凹形，带有调节机构，可根据核桃荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时，与刀板之间产生剪切作用，使物料外壳破裂和脱落。主要适用于棉籽，特别是带绒棉籽的剥壳，剥壳效果较好。由于其工作面较小，故易发生漏籽现象，重剥率较高。该种方法影响因素有，原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等。挤压法脱壳挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反，转速相等的圆柱辊，调整到适当间隙，使核桃荚果通过间隙时受到辊的挤压而破壳。荚果能否顺利地进入两挤压辊的间隙，取决于挤压辊及与荚果接触的情况。要使荚果在两挤压辊间被挤压破壳，荚果首先必须被夹住，然后被卷入两辊间隙。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱壳率高低的重要因素。搓撕法脱壳搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱壳的。两只胶辊水平放置，分别以不同转速相对转动，辊面之间存在一定的线速差，橡胶辊具有一定的弹性．其摩擦系数较大。核桃荚果进入胶辊工作区时，与两辊面相接触，如果此时荚果符合被辊子啮人的条件，即啮人角小于摩擦角，就能顺利进入两辊问．此时荚果在被拉人辊间的同时，受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，荚果又受到两辊面的法向挤压力的作用，当荚果到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大，荚果受压产生弹性——塑性变形，此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱壳过程。影响脱壳性能的因素有，线速差、胶压辊的硬度、轧入角、轧辊半径、轧辊间间隙等。毕业设计说明书 8 1．3．2新型脱壳技术压力膨胀法原理是先使一定压力的气体进入核桃壳内，维持一段时间，以使核桃荚果内外达到气压平衡，然后瞬间卸压，内外压力平衡打破，壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳体，从而达到脱壳的目的。主要影响因素有，充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等。真空法将核桃荚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有相当水分的荚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除，其韧性与强度降低，脆性大大增加；真空作用又使壳外压力降低，壳内部相对处于较高压力状态。壳内的压力达到一定数值时，就会使外壳爆裂。激光法用激光逐个切割坚果外壳。试验显示，用这种方法几乎能够达到1009／6的整仁率，但因其费用昂贵、效率低下等原因，很难得到推广。1．3．3核桃脱壳机械的工艺研究在脱壳技术方面，除了在原理和设备上进行研究外，人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的脱壳率及脱壳质量。分级处理物料的粒度范围大，必须先按大小分级，再进行脱壳，才能提高脱壳率，减少破损率。水分含量核桃荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响，含水率大，则外壳的韧性增加；含水率小，则果仁的粉末度大。因此应使核桃荚果尽量保持最适当的含水率，以保证外壳和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异，即外壳含水率低到使其具有最大的脆性，脱壳时能被