核桃脱壳机创新设计
摘要:由于核桃形状不规则,壳仁间隙小,常用的碾搓、挤压、撞击的破壳方法对不同尺寸的核桃适应性差,需要人工按尺寸分级,且碎仁率高。基于球体核桃模型提出可适应不同尺寸及壳厚核桃的切割式剥壳方案。在一个工作循环中,传输机构将若干核桃等间距,沿直线排列并送入装卡位置。针式自适应夹具将不同大小的核桃同时夹紧后,沿直线往复运动一次。上下对置的可伸缩切割刀具沿核桃轮廓切割两次,夹具复位后打开落料,完成一次循环。
关键词:核桃脱壳机球体核桃模型针式夹具切割
1 引言
随着核桃产量逐年增加,对核桃进行深加工,提高附加值等问题日益凸显,核桃脱壳取仁是核桃进行深加工的第一步,由于核桃品种繁多,大小差异较大,形状不规则,并且壳的厚度不一,壳仁间隙小于核桃壳完全破裂所需要的空间,所以破壳取仁困难比较大。现有设备对不同尺寸的核桃适应性差,且需要人工按尺寸分级,脱壳率偏低,碎仁率偏高的问题突出,有的研究者通过采取不同的脱壳方式,从设备上改进脱壳效果,但往往是一次脱壳率提高的同时,碎仁率也随之提高。笔者提出了可适应不同尺寸及壳厚核桃的切割式剥壳方案。
2 工作原理
工作时,已去青皮的核桃装入料斗。在一个工作循环中,核桃从料斗进入传输机构。传输机构滑槽上等间距交错设置的挡片形成若干单元格,一个单元格一次只能进入一个核桃,滑槽往复移动使单元格间歇性开闭,从而一次将若干核桃从单元格中释放,等间距的沿一直线排列,并送入装卡位置,同时有相同数量的核桃进入单元格。针式自适应夹具夹板上按照一定密度,均匀分布有可伸缩的钢针,夹具的两部分靠拢,钢针可将不同大小的核桃同时夹紧。夹具夹持核桃沿直线往复运动一次。在其运动路径上设有上下对置的可伸缩砂轮刀具,刀具上设有可控制切削深度的挡片,针对不同壳厚的核桃设有不同大小的挡片。往复运动时两刀具沿核桃轮廓切割两次切透果壳,在果壳上形成两个切口。夹具复位后向两侧打开释放核桃,核桃进入栅栏通道,在鼓风机风力作用下不断撞击方棱杆。核桃壳裂纹沿切口扩展破裂,使核桃壳仁分离,完成一次循环。
3 主要功能模块机构设计
3.1 传输机构
传输机构由料斗1、滑槽2、U形导轨8组成。料斗上等间距设置有开口B。滑槽2上等间距交错设置的挡片形成若干单元格,一个单元格一次只能容纳一个核桃。核桃通过料斗的B口沿U形轨道进入滑槽的单元格中。此时滑槽侧滑一个单元格长度的距离,单元格打
开,核桃沿U形导轨滑落,等间距的沿一直线排列进入夹具之间的装卡位置。单元格打开的同时,开口B被遮挡从而保证一次只进入一个核桃。滑槽往复移动使单元格间歇性开闭,不断释放单元格中核桃并有新的核桃进入。
图1为传输装置主体示意图。
3.2 针式自适应夹具
针式自适应夹具能同时夹紧多个不同尺寸的核桃,能适应不同大小的核桃,因此无需在加工前按核桃尺寸分级。该夹具由4部分组成,包括两块夹板,弹簧和钢针。核桃横径通常介于35～45mm之间,为防止干涉及钢针打滑,设置夹持宽度为27mm,此时钢针与核桃表面的最小夹角在41°-54°之间,为保证单侧夹持点至少为4个,钢针均布密度设置为2.72/6=1.2根/cm2。
两块夹板之间不发生相对移动,钢针上装有限位卡,用以装卡弹簧。工作时,核桃通过U形轨道落入两夹具之间,夹具合拢,钢针与核桃相遇,限位卡压缩弹簧,使核桃受力夹紧。夹具夹持核桃后沿直线往复运动,使固定的刀具切割核桃。切割完成后夹具松弛,核桃进入栅栏通道,以此过程为周期反复。
图2为针式自适应夹具右半部分结构示意图。
3.3 切割机构
在夹具往复运动的直线路径上下两侧对置一组砂轮刀具,刀具直径45mm,两刀具间隙6mm,切割后核桃在切割圆周上未切透的两段弧长度均为20mm,切断的圆弧占圆周的63.4％～71.7％,便于裂纹的扩展导致果壳破裂。为使切割时各部分不干涉,设置核桃中心距83mm,即传输机构单元格间距83mm。刀架4上设置有弹簧3,垫片7根据不同壳厚的核桃设有多组,起靠模的作用(可以根据不同品种核桃壳厚度控制刀具切削的深度)。刀架上有用于导向的V形结构A,可调整核桃位置,使核桃最大截面与刀具共面。因此刀具能沿核桃最大截面轮廓切割并保证只切透硬壳不损伤果仁。
图3为入料,夹持和切割的整体结构图。
3.4 分离机构
通过上面切割将核桃壳基本分为两半,为了将核桃壳和核桃仁完全分离,特设计栅栏通。它是由方棱杆、栅栏通道壁和鼓风机组成。鼓风机装在栏栅通道的四壁上,向下倾斜角度为60°。核桃在通过栅栏通道过程中,受到鼓风机强大的向下推力,不断地撞击栅栏通道中的方棱杆,使核桃壳裂纹沿着已经切割开的开口扩展。核桃仁与壳之间松动,实现壳仁分离。
4 结语
(1)该切割式剥壳方案通过对夹具的创新设计,使脱壳机对不同尺寸核桃的自适应性增强。较碾搓、挤压、撞击的破壳方法省去了人工
分级,提高了剥壳率及果仁完整性,适用于核桃产区工厂化生产推广。
(2)通过对传输装置的创新设计,使每个核桃成为单独的加工对象,一对一的完成切割,比成批的碾搓提高了一次破壳率,并减少碎仁率。
(3)将栏栅通道与鼓风机相结合,能够使壳仁分离效果更佳。
参考文献
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