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基于ANSYS的油茶果脱壳装置传动系统设计及仿真
廖志强;吴均毅;熊平原;王毅;廖东庆;阮捷颖;刘永成
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】目前油茶果脱壳大部分以人工脱壳为主,虽有部分机械化方法脱壳,但是存在能耗高、效率低、用途单一等缺点。
面对我国油茶产业的快速发展,远不能满足
生产需求。
因此,研制具有分级脱壳清选一体的油茶果脱壳装置。
并对此装置的传
动系统进行设计及其脱壳主轴进行有限元静态分析和模态分析。
静态分析表明:脱
壳主轴总变形为0.012 5 mm;最大等效应力为18.695 MPa;扭转角度为0.057°,结果满足脱壳主轴的设计要求。
经模态分析表明:脱壳主轴在固有频率为330.77 Hz
时形变最大,且转速为19 188 r/min时存在共振现象,但转速远大于工作转速,故所
设计的装置传动系统合理。
研究结果可为后续与油茶果相似的坚果类物料提供参考。
【总页数】5页(P198-201)
【作者】廖志强;吴均毅;熊平原;王毅;廖东庆;阮捷颖;刘永成
【作者单位】广东省特种设备检测研究院梅州检测院;仲恺农业工程学院机电工程
学院;广东振声科技集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH132
【相关文献】
1.油茶果脱壳装置设计及试验
2.基于ANSYS Workbench的齿梳拨刀式油茶果采摘机拨果及花苞损伤仿真研究
3.油茶籽脱壳筛分一体机传动系统设计
4.油茶果脱壳装置传动系统设计
5.油茶果机械化脱壳装置研究现状及展望
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油茶果剥壳机标准油茶果剥壳机是一种用于去除油茶果实外壳的设备，其标准规定了该机器的设计要求、性能参数、操作要点和安全要求等方面的内容。
以下是一个关于油茶果剥壳机的标准，包括了一些常见的规定和指导。
1.设计要求结构合理：剥壳机应具有稳定的结构，便于操作和维护。
适应性强：能够适应不同类型和大小的油茶果实进行剥壳。
高效节能：具备高效率、低能耗的特点，提高生产效率并降低能源消耗。
操作简便：易于操作、调整和维修，降低操作人员的劳动强度。
2.性能参数剥壳效率：剥壳机每小时处理的油茶果实数量。
破碎率：剥壳过程中果实破碎的比例，应尽量降低。
清理率：剥壳后果实与残留物分离的彻底程度。
动力方式：剥壳机的动力来源，可以是电动、液压或气动等。
3.操作要点将油茶果实放入剥壳机的进料口，并根据要求进行排列。
启动剥壳机，确保机器运行正常且稳定。
观察剥壳过程，注意果实是否被完整剥离并且残留物的清理情况。
定期检查和维护剥壳机的各个部件，保持其正常工作状态。
4.安全要求设备安全：剥壳机应具备防护装置，防止操作人员接触到危险区域。
紧急停机：设备应配备紧急停机装置，以便在发生意外情况时及时停止运转。
操作人员培训：使用剥壳机的操作人员应接受专业培训，了解操作要点和安全知识。
5.质量控制进料质量：要求油茶果实的质量符合规定的标准，如大小、成熟度等。
剥壳效果：剥壳机处理后的果实应基本完整，不应有明显的损伤和碎片。
设备维护：定期对剥壳机进行维护和保养，确保其良好的工作状态。
以上是一个简要的油茶果剥壳机标准，具体的标准可以根据实际情况和需求进行制定。
标准的制定旨在确保剥壳机的设计、性能和操作达到一定的质量要求，以提高工作效率、保障操作安全和维护设备质量。
在使用和维护过程中，应严格按照标准要求进行操作，并及时检查和修理设备，以确保其正常运行和延长使用寿命。
本科毕业设计题目油茶果剥壳机设计学院：工学院姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化年级：指导教师：二0一四年五月摘要摘要：通过对油茶果的特点进行分析，并根据其果壳为木质化的特点。
油茶果脱壳机为柔性挤压，从而达到脱壳的目的，种子剥壳能力和技术要求符合本文提出的参数，通过验证试验样机能够满足实际生产的工艺及要求。
关键词：油茶果；脱壳机；Pro/E；AbstractAbstract: Based on the analysis of characteristics of Camellia oleiferafruit,and according to its nutlet lignification.when the fruit into hulling machine of the flexible extrusion,so as to achieve the purpose of shell,seed separation.production capacity and technical parameters of Camelliaoleiferahulling machine proposed in this paper,through the verification test prototype can satisfy the actual production process and requirements.Keywords:Camellia oleifera fruit;hulling machine;pro/e目录摘要 (1)Abstract (2)1 引言 (4)2 油茶果的特性及剥壳试验 (5)2.1 油茶果的特性 (5)2.2 油茶果的剥壳试验 (6)3 剥壳机的主要结构和工作原理 (6)3.1 剥壳机的主要结构 (6)3.2 剥壳机的工作原理 (7)4 剥壳机的主要参数确定及主要结构设计 (7)4.1 动力机的选择 (8)4.2 剥壳杆的设计 (8)4.3 传动带的设计计算 ........................... 错误！未定义书签。
便携式油茶果分层采摘装置设计与试验
李庆松;周华茂;饶洪辉;康丽春;杨家林;刘木华
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】目前,油茶果采摘基本靠人工,采摘效率低,采摘成本高。
为提高油茶果采摘效率,设计了一种便携式油茶果分层采摘装置。
工作时,与油茶果、花苞长轴方向夹角为0°、30°、60°、90°方向分别施加拉力,油茶果和花苞的拉断力随着角度的增大而减小,且呈一定的线性关系,同方向的油茶花苞拉断力小于油茶果拉断力。
采用ADAMS软件仿真分析了平行胶辊速度、平行胶辊间距和平行胶辊直径对油茶果脱落过程的影响规律,结果表明:油茶果受到的冲击力随平行胶辊速度和平行胶辊直径的增加而增加,随平行胶辊间距的增加而减少。
采摘试验结果表明:当平行胶辊间距为21mm、胶辊直径为30mm时,油茶果采摘效率为42kg/h,为人工采摘的3倍左右。
研究结果可为便携式油茶果采摘装置的研发提供参考。
【总页数】6页(P191-195)
【作者】李庆松;周华茂;饶洪辉;康丽春;杨家林;刘木华
【作者单位】江西农业大学工学院
【正文语种】中文
【中图分类】S225.93
【相关文献】
1.齿梳拨刀式油茶果采摘装置设计与试验
2.油茶果分层采收装置设计与试验
3.油茶果采摘装置关键部件的设计与试验
4.油茶果分层采摘机构花苞损伤有限元分析及试验
5.手持冲击梳刷式油茶果采摘装置设计与试验
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撞击式油茶果破壳装置的设计及试验廖配;全腊珍;肖旭;杨思远;李岑;胡跃腾【摘要】针对撞击式油茶果破壳装置破壳率低和碎籽率高的问题,设计了一种破壳装置.该装置由破壳组件、加料装置、动力及驱动装置、机架等组成.破壳组件主要包括外壳体、转子、叶轮,三者同轴安装,形成破壳空腔,利用转子和叶轮的高速旋转,使油茶果与转子及外壳体内壁发生撞击完成破壳.在运动过程中确保足够大的撞击力从而提高破壳率,采用圆弧面导料板可有效降低碎籽率.以油茶果含水率、主轴转速和导料板安装角度为影响因素,以破壳率和碎籽率为评价指标,对破壳装置进行L9(34)正交试验,结果,当油茶果含水率约为60％、主轴转速为425 r/min、导料板安装角度为75°时,破壳率可达95.37％,碎籽率可降至4.27％.【期刊名称】《湖南农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(045)001【总页数】5页(P108-112)【关键词】油茶果破壳装置;撞击;破壳【作者】廖配;全腊珍;肖旭;杨思远;李岑;胡跃腾【作者单位】湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128;湖南省现代农业装备工程技术研究中心,湖南长沙 410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙 410128【正文语种】中文【中图分类】S226.4油茶果由茶籽和果壳组成[1–2]。
果壳不含油脂，榨油前需进行脱壳处理[3–4]。
目前，油茶果脱壳仍以人工脱壳为主，劳动强度大，效率低[5]。
推广机械脱壳对油茶产业的发展意义重大。
油茶果机械破壳方式大致分为挤压碾搓式和撞击式。
挤压碾搓式破壳，油茶果在破壳装置的间隙中受到挤压碾搓而破壳，由于油茶果的粒径差异较大，难以调节挤压间隙，破壳易造成籽粒渗油及籽壳黏连，加大后期筛选分离难度[6–7]。
第５１卷㊀第２期２０２３年２月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５１Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０２３研究与设计油茶果分级脱壳分选一体机研制及试验研究李秉旭１ꎬ㊀邢㊀蕾１∗ꎬ㊀于天宇１ꎬ㊀雷㊀宇１ꎬ㊀张宸玮１ꎬ㊀王㊀东２(１.佳木斯大学机械工程学院ꎬ黑龙江佳木斯１５４００３２.国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所ꎬ黑龙江哈尔滨１５００８６)摘㊀要:油茶属于我国特有的山茶科山茶属木本植物树种ꎬ是我国四大木本油料植物之一ꎬ也是世界四大木本油料植物之一ꎬ同时还是我国重要的食用油料ꎮ现在的油茶果脱壳仍然主要以人工脱壳方法为主ꎬ这已经远远不能满足茶油加工机械化大生产趋势的要求ꎬ国内外现在尚无成熟的油茶果脱壳清选机械设备ꎬ因此研发出效率更高和性能更好的油茶果脱壳清选机具有重要的发展意义ꎮ针对这一问题ꎬ调研了部分油茶种植企业需求ꎬ并参阅国内外果实脱壳设备文献资料ꎬ结合油茶果㊁果壳与油茶籽的物理特性ꎬ研制出了油茶果分级脱壳分选一体机ꎮ关键词:油茶果ꎻ脱壳ꎻ粗精选ꎻ一体机中图分类号:Ｓ７７６㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２３)０２－００３４－０５ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｆｏｒｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｈｅｌｌｉｎｇｏｆＣａｍｅｌｌｉａｆｒｕｉｔＬＩＢｉｎｇ￣ｘｕ１ꎬ㊀ＸＩＮＧＬｅｉ１∗ꎬ㊀ＹＵＴｉａｎ￣ｙｕ１ꎬ㊀ＬＥＩＹｕ１ꎬ㊀ＺＨＡＮＧＣｈｅｎ－ｗｅｉ１ꎬＷＡＮＧＤｏｎｇ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉａｍｕｓｉＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５４００３ꎬＣｈｉｎａ２.ＨａｒｂｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＧｒａｓｓｌａｎｄＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎꎬＨａｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５００８６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＣａｍｅｌｌｉａｏｌｅｉｆｅｒａꎬａｗｏｏｄｙｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓｏｆｔｈｅＣａｍｅｌｌｉａｇｅｎｕｓｉｎｍｙｃｏｕｎｔｒｙꎬｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｄｉｂｌｅｏｉｌｉｎＣｈｉｎａꎬｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｕｒｍａｊｏｒｗｏｏｄｙｏｉｌｐｌａｎｔｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄꎬａｎｄｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｕｒｌａｒｇｅｓｔｗｏｏｄｙｏｉｌｐｌａｎｔｓｉｎｍｙｃｏｕｎ￣ｔｒｙ.ＡｔｐｒｅｓｅｎｔꎬｔｈｅｓｈｅｌｌｉｎｇｏｆＣａｍｅｌｌｉａｏｌｅｉｆｅｒａｆｒｕｉｔｉｓｓｔｉｌｌｍａｉｎｌｙｂａｓｅｄｏｎｍａｎｕａｌｈｕｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬｗｈｉｃｈｉｓｆａｒｆｒｏｍｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｃａｍｅｌｌｉａｏｉｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ.ＴｈｅｒｅｉｓｎｏｍａｔｕｒｅＣａｍｅｌｌｉａｏｌｅｉｆｅｒａｆｒｕｉｔｓｈｅｌｌｉｎｇａｎｄｃｌｅａｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ.Ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｍｅｌｌｉａｆｒｕｉｔｓｈｅｌｌｉｎｇａｎｄｃｌｅａｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ.Ｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍꎬｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｔｅａｍｈａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｓｏｍｅｃａｍｅｌｌｉａｐｌａｎｔｉｎｇｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓꎬａｎｄｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｏｎｆｒｕｉｔｓｈｅｌｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｍｅｌｌｉａｆｒｕｉｔꎬｈｕｓｋａｎｄｃａｍｅｌｌｉａｓｅｅｄꎬｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｔｅａｍｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｃａｍｅｌｌｉａｆｒｕｉｔｇｒａｄｉｎｇꎬｓｈｅｌｌｉｎｇａｎｄｓｏｒｔｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｃｈｉｎｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃａｍｅｌｌｉａｏｌｅｉｆｅｒａｆｒｕｉｔꎻｓｈｅｌｌｉｎｇꎻｃｏａｒｓｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎꎻｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｃｈｉｎｅ㊀㊀收稿日期:２０２２－１２－２５基金项目:佳木斯大学创新训练项目(国家级一般项目) 油茶果脱壳分选一体机 (２０２２１０２２２１４３)第一作者简介:李秉旭ꎬ本科生ꎬ研究方向为机械电子工程技术与设备ꎬＥ－１６３.ｃｏｍꎮ∗通讯作者:邢蕾ꎬ教授ꎬ硕士ꎬ主要从事农业机械设计与理论研究ꎬＥ－ｍａｉｌ:８３９１０５６５３＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ近些年ꎬ由于人们生活水平的大大提高ꎬ以及人们对于食品品质标准的愈加重视ꎬ采用机械化脱壳清选代替人工ꎬ必然成为油茶种植企业和加工企业发展的趋势ꎮ和其他农作物果实脱壳清选所不同的是ꎬ油茶果机械脱壳之后ꎬ油茶果壳㊁籽混合物中破碎果壳和油茶籽尺寸㊁形状各不相同ꎬ同时油茶果果第２期李秉旭ꎬ等:油茶果分级脱壳分选一体机研制及试验研究壳和茶籽密度相近ꎬ这就给油茶果破碎果壳和油茶籽的清选分离造成很大困难[１]ꎮ现在国内外尚无成熟完善的油茶果脱壳设备ꎬ相关的脱壳设备研究大多存在脱壳效率低㊁清选分离效果差㊁油茶籽破损率高的弊端ꎬ尤其是随着近年来油茶产业的快速发展ꎬ其产量大幅提高ꎬ因此设计研制一款具备效率更高㊁清选效果更好以及油茶籽破损率较低的油茶果脱壳清选机具有重要的现实意义ꎮ１㊀国内外油茶果脱壳机发展现状１.１㊀国外脱壳机发展现状由于目前油茶果主要在我国的南方山区和台湾地区种植ꎬ国外只有东南亚少量种植油茶ꎬ没有形成一定产业ꎬ因此国外的专家学者对于油茶果的脱壳清选研究很少ꎬ目前尚无油茶果脱壳清选技术的资料文献ꎬ因此国外对油茶果产业的相关设备研究处于空白[２]ꎮ欧美国家虽然在油茶果方面没有研究ꎬ但对于其他果实类脱壳清选设备发展程度较高ꎬ在油茶果脱壳清选设备的研发设计方面同样可以借鉴参考ꎮＧＵＰＴＡＲＫꎬＤＡＳＳＫ利用离心力的脱壳原理研发出了一套葵花籽脱壳设备ꎬ方法较为新颖[３]ꎻＢｕｎｄｉｔＪａｒｉｍｏｐａｓ研制出了一种关于槟郎籽的脱壳设备ꎬ采用挤压与摩擦的脱壳原理ꎬ对槟榔籽进行分步脱壳[４]ꎻＬｕａｎ和Ｌｉａｎｇ通过研究ꎬ提出了一种斜板式分选方法ꎬ将没有脱壳的坚果和已经脱壳的坚果分开ꎬ没有脱壳的坚果再送回脱壳机脱壳ꎬ而已经脱壳的则送入下一工序[５]ꎮ１.２㊀国内脱壳机发展现状我国对于油茶果脱壳清选技术的研究近些年才刚开始发展ꎮ国家对油茶产业的重视促使油茶产业得到快速发展ꎬ国内目前对油茶果脱壳清选的机械设备研究也日益增多ꎮ蓝峰㊁崔勇等依照油茶果的物理特性ꎬ采用击打㊁碾压和搓擦的工作原理设计了油茶果脱壳清选机ꎬ由于油茶果果壳和茶籽的形状不同ꎬ果壳较为扁平ꎬ摩擦系数较大ꎬ油茶籽较为光滑ꎬ富有弹性ꎬ摩擦系数较小ꎬ由此研究出一组弧形齿光辊与对辊清选机构ꎬ其对于油茶果破壳有着非常好的效果ꎬ但分选后的籽中会带出大量的果壳ꎬ分选效果达不到预期效果ꎻ涂立新㊁涂立宏等利用搓擦原理ꎬ采用内㊁外螺纹钢条笼结构和连续的螺旋叶片推进机构原理研发出油茶果剥壳机ꎬ茶果在内外笼之间受搓擦㊁挤压实现脱壳ꎬ由于相邻螺纹钢条间隙大于破壳处理后得到的碎果外径ꎬ另外油茶果大小不一ꎬ茶籽和碎果也有可能被挤入外笼或内笼ꎬ因此该装置不能很好清选茶籽和果壳ꎬ对不同大小的油茶果适应性较差ꎬ使用不方便[６]ꎮ国内现有油茶果脱壳机械如图１所示ꎮ图１㊀国内现有油茶果脱壳机械综合以上分析得出ꎬ现在油茶果脱壳清选机械设备尚处于刚刚发展的阶段ꎬ国内的油茶果脱壳主要采用击打㊁碾压㊁搓擦㊁剪切等脱壳方式ꎬ至今为止尚无一款较为完善的油茶果脱壳清选机械设备可以满足日常工作生产的需要ꎮ２㊀油茶果分级脱壳分选一体整机和各部分结构设计２.１㊀油茶果果实特性和本设备设计难点２.１.１㊀果实特性油茶果在生长到成熟期之后其外形大多数类似于球形ꎬ且直径尺寸分布范围大ꎬ较小的直径尺寸在２０ｍｍ以上ꎬ较大的直径尺寸在５０ｍｍ以下ꎬ其直径尺寸差异较大ꎬ因此不宜将大小不同的油茶果混合在一起脱壳ꎮ成熟油茶果如图２所示ꎮ图２㊀成熟油茶果２.１.２㊀设计难点结合现阶段已有脱壳设备进行创新设计ꎬ研发５３林业机械与木工设备第５１卷出一台较成熟适用的油茶果多级脱壳分选一体机ꎮ油茶果脱壳设备的研发必须充分考虑每一环节相互关联作用ꎬ其难点在于:(１)油茶果品种众多ꎬ外形大小尺寸差距较大ꎬ要对不同尺寸茶果分别进行脱壳处理ꎬ降低破籽率ꎻ(２)脱壳装置应最大可能地保证脱壳率ꎬ降低破籽率ꎬ减少因油茶籽破碎对于茶油品质的影响ꎻ(３)因果壳与茶籽密度相近ꎬ外形尺寸相仿ꎬ最大难点在于果壳与茶籽清选ꎬ提高清选率ꎮ２.２㊀油茶果分级脱壳分选一体机的整机结构与工作原理㊀㊀油茶果分级脱壳分选一体机ꎬ整机结构如图３所示ꎮ主要部件包括机架㊁进料斗㊁分选电机㊁减速带轮㊁导轨带㊁齿光辊㊁清选带轮㊁清选电机㊁二级清选装置㊁振动筛㊁振动带轮㊁链轮㊁主电机㊁脱壳带轮㊁脱壳装置㊁斜挡板㊁分隔板㊁分级进料斗ꎮ进料斗２位于机架１上方ꎬ分选电机３带动减速带轮４转动ꎬ进而使导轨带５运转ꎬ导轨带５上下层间设有斜挡板１６ꎬ分隔板１７安装在斜挡板１６分隔卡槽内ꎬ斜挡板１７下方连接于分级进料斗１８上ꎬ分级进料斗１８和脱壳装置１５一端连通ꎬ脱壳装置１５另一端安装有链轮１２ꎬ并通过链条连接ꎬ振动筛１０位于脱壳装置１５下方ꎬ主电机１３带动振动带轮１１转动进而带动振动轴转动ꎬ并通过曲柄摇杆机构使振动筛１０振动ꎬ同时主电机１３带动脱壳带轮１４转动进而带动链轮１２运转ꎬ清选装置９分别设置于机架前方和一侧ꎬ清选电机８通过清选带轮７带动齿光辊６机构运转ꎮ图３㊀整机结构示意图１.机架ꎻ２.进料斗ꎻ３.分选电机ꎻ４.减速带轮ꎻ５.导轨带ꎻ６.齿光辊ꎻ７.清选带轮ꎻ８.清选电机ꎻ９.二级清选装置ꎻ１０.振动筛ꎻ１１.振动带轮ꎻ１２.链轮ꎻ１３.主电机ꎻ１４.脱壳带轮ꎻ１５.脱壳装置ꎻ１６.斜挡板ꎻ１７.分隔板ꎻ１８.分级进料斗㊀㊀与市面上脱壳机脱壳方法不同ꎬ本文所设计的油茶果分级脱壳分选一体机对油茶果先进行大小分级分选ꎬ再将分级后的油茶果分别投入相应的脱壳装置进行脱壳处理ꎮ由于油茶果的特殊性ꎬ不能采用或照搬其他农林作物所常用筛选方法ꎬ因此不同于现有一般脱壳设备对脱壳后的油茶果壳籽混合物只进行一次筛选ꎬ本设备采用的是先进行粗选分级ꎬ再精选的形式ꎮ所谓粗选是将脱壳后的油茶果壳籽混合物先进行一次初级筛选ꎬ将大果大壳㊁小果小壳与渣滓分离开ꎬ再将大果大壳与小果小壳分别单独精选ꎬ极大地提高了清选率ꎬ降低了破损率ꎮ２.３㊀油茶果分级脱壳分选一体机脱壳装置结构设计２.３.１㊀油茶果分级脱壳分选一体机脱壳装置结构如图４所示ꎬ油茶果分级脱壳分选一体机脱壳装置主要部件包括单脱壳通道㊁分级进料口㊁外侧挡板㊁脱壳栅条㊁轴承座㊁链轮㊁链条㊁脱壳带轮㊁脱壳圆盘㊁调整口㊁脱壳连杆㊁脱壳轴㊁套筒ꎮ脱壳圆盘９安装在脱壳轴１２两端上ꎬ脱壳圆盘９上设有调整口ꎬ套筒１３套在脱壳连杆１１上ꎬ并通过调整口１０安装在脱壳圆盘９上ꎬ轴承座５安装在外侧挡板３上ꎬ脱壳轴１２通过轴承固定在轴承座５上ꎬ安装在上方分级进料口２和下方脱壳栅条４的空腔内ꎬ且在脱壳轴１２一端安装有链轮６ꎬ由此构成单脱壳通道１ꎬ电机带动脱壳带轮８转动ꎬ进而带动链轮６转动ꎬ链轮以链条７连接使整个脱壳装置运转ꎮ２.３.２㊀油茶果分级脱壳分选一体机脱壳装置关键参数确定㊀㊀脱壳轴转速与脱壳圆盘半径参数设计:Ｐ＝ｎ Ｔ９５５０又:Ｔ＝Ｆ Ｌ６３第２期李秉旭ꎬ等:油茶果分级脱壳分选一体机研制及试验研究图４㊀油茶果脱壳机脱壳装置部件结构示意图１.单脱壳通道ꎻ２.分级进料口ꎻ３.外侧挡板ꎻ４.脱壳栅条ꎻ５.轴承座ꎻ６.链轮ꎻ７.链条ꎻ８.脱壳带轮ꎻ９.脱壳圆盘ꎻ１０.调整口ꎻ１１.脱壳连杆ꎻ１２.脱壳轴ꎻ１３.套筒式中:Ｐ 脱壳功率ꎬｋＷꎬ按照经验和参照其他一般农作物脱壳机的功率ꎬ取５.５ꎻｎ 脱壳轴转速ꎬｒ/ｍｉｎꎻＴ 扭矩ꎬＮｍꎻＦ 油茶果所受的压力ꎬＮꎻＬ 力臂ꎬ即为脱壳圆盘的半径ꎬｍꎮ故:ｎ Ｌ＝Ｐ ９５５０Ｆ＝７５.２５考虑到单脱壳通道圆柱形空间大小与效率的关系ꎬ根据经验及参照其他农作物脱壳机参数ꎬ脱壳圆盘半径Ｌ取０.１５ｍꎬ则脱壳轴转速ｎ＝５０１ｒ/ｍｉｎꎮ２.４㊀整机主要参数的确定制定油茶果分级脱壳分选一体机机整机的关键参数ꎬ如表１所示ꎮ表１㊀整机主要参数表名称参数值主机尺寸/ｍｍ２０５０ˑ１０００ˑ２２５０电机功率/ｋＷ７.５导轨长度/ｍｍ１８８０脱壳连杆扭转角度/ʎ２５清选装置平面夹角/ʎ３.５齿辊直径/ｍｍ３０光辊直径/ｍｍ２０光辊转速/ｒ ｍｉｎ－１９７５光辊间隙/ｍｍ３.４生产效率/Ｋｇ ｈ－１１２００~１５００３㊀正交实验设计及优方案选择本文清选试验以辊轴转速(Ａ)㊁倾斜角度(Ｂ)和辊轴间隙(Ｃ)作为试验影响因素ꎬ并依据前期试验以及参照其他农林作物相关文献ꎬ确定各试验因素水平ꎬ如表２所示:表２㊀正交试验因素水平表水平转速Ａ角度Ｂ间隙Ｃ１７５００２.３２９７５３.５３.４３１２００６.５㊀㊀拟水平法:当没有相应的混合水平正交表可以选用时ꎬ我们可以将因素虚拟水平ꎬ把水平少的因素虚拟至相应的水平ꎬ再选取的正交表处理ꎬ如表３所示:表３㊀正交试验因素水平优化表水平转速Ａ角度Ｂ间隙Ｃ１７５００２.３２９７５３.５３.４３１２００６.５３.４㊀㊀记号:Ｌｎ(ｒｍ)式中Ｌ 正交表代号ꎻｎ 正交表横行数(试验次数)ꎻｒ 因素水平数ꎻｍ 正交表纵列数ꎮ本试验不考虑因素间的交互作用ꎬ依据正交试验因素水平表的辊轴转速(Ａ)㊁倾斜角度(Ｂ)和辊轴间隙(Ｃ)三个因素进行正交试验ꎬ按正交试验设计表已Ｌ９(３３)ꎬ选定３因素３水平ꎬ其排列见表４ꎬ试验性能指标为清选率(％)和破损率(％)ꎮ７３林业机械与木工设备第５１卷表４ 清选性能影响因素正交试验表试验号Ａ/ｒ ｍｉｎ－１Ｂ/ʎＣ/ｍｍ清选率(％)破损率(％)１７５００２.３９６.１３.７２７５０３.５３.４９７.８３.２３７５０６.５３.４９５.４２.１４９７５３.５３.４９９.５２.２５９７５６.５２.３９５.０２.６６９７５０３.４９７.２４.１７１２００６.５３.４９４.１３.６８１２０００３.４９５.５６.０９１２００３.５２.３９７.８２.７清选率Ｋ１２８９.４２８８.９２８９Ｋ２２９１.７２９５.２５７９Ｋ３２８７.５２８４.６ｋ１９６.４９６.３９６.３ｋ２９７.２９８.４９６.６ｋ３９５.８９４.８Ｒ１.４３.５０.３破损率Ｋ１９.０１３.８９.０Ｋ２８.９８.１２１.２Ｋ３１２.３８.３ｋ１３.０４.６３.０ｋ２２.９２.７３.５ｋ３４.１２.７Ｒ１.１１.９０.５由于油茶果果壳清选率越大越好ꎬ因此油茶果果壳清选率组合为:Ｂ２Ａ２Ｃ２ꎻ油茶籽破损率:Ｂ２Ａ２Ｃ１ꎮ４㊀结论本文进行了油茶果分级脱壳分选一体机设计与应用研发ꎬ制定了油茶果分级脱壳分选一体机的总体规划方案ꎬ对整机的关键零部件主要参数进行计算设计ꎬ建立了油茶果分级脱壳分选一体机整机的三维模型ꎬ制定了正交试验设计方案ꎬ得到了各因素对果壳清选率和油茶籽破损率的影响显著性ꎬ确定了试验因素最优组合Ｂ２Ａ２Ｃ１ꎬ即辊轴转速９７５ｒ/ｍｉｎ㊁倾斜角度３.５ʎ和辊轴间隙２.３ｍｍꎬ并在最优方案下进行试验验证ꎬ得出清选率９９.２８％ꎬ油茶籽破损率２.１％ꎬ满足机器设计要求ꎬ对我国油茶果的脱壳清选有着很好的帮助并且有益于经济效益的提高ꎮ参考文献:[１]㊀李立君ꎬ胡文宇ꎬ高自成ꎬ等.曲柄摇杆振动破壳油茶果粗选机运动学分析及试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１６ꎬ３２(７):２８－３５.[２]㊀朱广飞ꎬ任嘉嘉ꎬ王振ꎬ等.油茶果脱壳机的设计与工作参数优化[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１６ꎬ３２(７):１９－２７.[３]㊀ＧＵＰＴＡＲＫꎬＤＡＳＳＫ.Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｄｅｈｕｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｕｎｆｌｏｗｅｒｓｅｅｄｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ１９９９ꎬ４２(４):１９１－１９８.[４]㊀ＢｕｎｄｉｔＪａｒｉｍｏｐａｓꎬＳｕｔｔｉｐｏｒｎＮｉａｍｈｏｍꎬＡｎｕｐｕｎＴｅｒｄｗｏｎｇｗｏｒａｋｕｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｏｆａｈｕｓｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｆｏｒｄｒｙｂｅｔｅｌｎｕｔ(ａｒｅｃａｃａｔｅｃｈｕｌｉｎｎ.)[Ｊ].ＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００８ꎬ１０２(１):８３－８９.[５]㊀ＲｏｎｇＳｈｉꎬＹｉＧｕｏꎬＦｒａｎｋＶｒｉｅｓｅｋｏｏｐꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｔａ￣ｂｉｌｉｔｙｏｆｐｅａｎｕｔｏｉｌｕｎｄｅｒｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｄｅｅｐｆａｔｆｒｙｉｎｇｂｙｓｔｅａｒｉｃａｃｉｄ–ｓｕｒｆａｃａｎｔ–ｔｅａｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｓｃｏｍｐｌｅｘ[Ｊ].ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉｐｉｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５ꎬ１１７(７):１００８－１０１５.[６]㊀胡文宇.破壳油茶果粗选机设计与试验研究[Ｄ].长沙:中南林业科技大学ꎬ２０１６.８３。
油茶果剥壳机机械设计油茶果剥壳机机械设计油茶Camellia olei／era是世界四大木本油料树种之一，生长于我国南方亚热带地区的中高山及丘陵地带，是中国特有的一种纯天然高级油料。
主要集中在江西、浙江、湖南、湖北、广西等省。
油茶是山茶科Theaceae山茶属常绿小乔木，油茶树高达4～6 m，经过修枝整形，一般2～3 m。
蒴果为球形、扁圆形、橄榄形，直径3～4 cm，经过改良的品种直径可达7～8 cm，果瓣厚而木质化，内含种子可榨油食用。
茶油营养丰富、色清味香、耐贮运，是优质食用油；在工业上也可作为润滑油、防锈油。
茶饼既是农药，又是肥料，可提高林地蓄水能力和肥力又可防治林地害虫，果皮内含丰富的单宁，可作为提取栲胶的原料。
近年来中央和地方政府对油茶产业发展给予充分重视，出台多项优惠政策，极大地促进了油茶产业的发展。
为了适应油茶的快速发展降低生产成本，本研究就油茶果鲜果剥壳机研制，进行了深入探讨。
1 油茶鲜果特性油茶鲜果呈球形、扁圆形、橄榄形，直径3～4cm，经过改良的油茶品种，果球直径可达7～8 cm，果壳厚且木质化，在剥壳地过程中，籽皮如果破损将严重影响成品油的质量，所以油茶籽在榨油前，要进行长时间的干燥，便于贮藏加工，在这一过程中，如果籽皮破损籽肉与空气中的氧发生化学反应，和微生物产生霉变，就会改变籽肉中的有机成份，降低茶油品质。
由于油茶适生于各地和品种的多样性，其果实大小不一，大的果球直径为7．O～8．O cm，小的只有3．O～4．O cm，把直径为3.0～8.0 cm的所有果球通过机械进行剥壳。
果内籽粒的大小不一且不规则，最大直径也有3．O cm，小的只有1.5 cm，因此在剥壳机的设计中要充分考虑油茶球果和果内籽粒的不规则性。
球在机器内采用自由落体下落，挤压轴采用三棱式锥体设计。
2油茶鲜果剥壳试验本研究试验以下四种方法解决籽皮破损问题。
①铁锤打击果球；②木棒打击果球；③石块打击果球；④木（铁）棒挤压果球。
油茶果脱壳装置设计及试验唐湘;谢方平;李旭;刘大为;王修善;毛利成【摘要】为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置.该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65％以下的油茶鲜果脱壳.确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验.结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小.该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3％,破损率为6.5％左右.【期刊名称】《湖南农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(040)006【总页数】4页(P665-668)【关键词】油茶果;脱壳装置;离心式撞击;搓擦【作者】唐湘;谢方平;李旭;刘大为;王修善;毛利成【作者单位】湖南农业大学工学院,湖南长沙410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙410128;湖南省现代农业装备工程技术研究中心,湖南长沙410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙410128;湖南农业大学工学院,湖南长沙410128【正文语种】中文【中图分类】S226.91.1 总体结构油茶果脱壳装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成，总体结构如图1所示。
喂料装置设置在脱壳装置的上部，由料斗、喂料量调节板组成，用于调节喂料量。
脱壳室包括上、下壳体、脱壳装置。
脱壳装置由离心甩盘、齿圈等组成。
甩盘呈锥钵状，其上焊接有若干个螺旋叶片，并紧配合固接在输出轴一端；齿圈固定在脱壳室壳体内；脱壳室下壳体与机架相连，内设有分离装置；机架装有行走轮，可移动。
1.2 工作原理油茶果脱壳在离心甩盘和齿圈之间的脱壳室内进行。
油茶果进入喂料斗后，由自身的重力作用形成薄层，落入脱壳室，在受到高速旋转的离心甩盘叶片的打击后，油茶果破裂，以产生较大的离心速度飞出，与脱壳室内的齿圈撞击搓擦，实现脱壳。
1.3 关键部件结构设计1.3.1 离心甩盘离心甩盘上焊接有叶片，借助叶片撞击力、摩擦力以及离心力的作用，将油茶果甩出，采用螺旋叶片能更好地甩出油茶果。
参考其他物料脱壳机参数，采用功率为2～3 kW的调速电机，转速控制在0～1 200 r/min；考虑到脱壳室的大小与产量的关系，离心甩盘的半径取 0.2 m；考虑到油茶果实的直径为20～50 mm，螺旋叶片设置8片，且对称排列(图2)。
1.3.2 齿圈油茶果被离心甩盘甩出后，与齿圈(图3)撞击搓擦。
为加大撞击力度，钢圈上焊接齿条，考虑到加工成本，采取竖直方向布置，经测定，茶果最大直径为50 mm，因而齿条间距设计为55 mm，可防撞击时卡住油茶果。
新鲜油茶果的含水率较高，可以近似看作塑性材料。
脱壳元件与油茶果冲击开始时产生弹性变形，当最大冲击力超过油茶果的屈服极限时，油茶果破裂，继而脱壳。
假设忽略冲击过程中油茶果与脱壳元件之间的摩擦；冲击变形量远远小于油茶果的尺寸；脱壳元件为齿条，其截面为平面，与油茶果发生正碰撞或对心碰撞；油茶果简化为各向同性、均匀的球体，则油茶果与脱壳元件冲击接触如图4所示。
图中，v为油茶果撞击脱壳元件的速度，δ为油茶果的变形量。
油茶果与脱壳元件撞击时，设R0为油茶果的曲率半径，E1和E2为脱壳元件和油茶果的弹性模量，μ1和μ2为脱壳元件和油茶果的泊松比。
根据Hertz理论[12]，圆球与平面接触时，变形量δ为：式中：P为冲击力；E*为综合弹性模量，参照徐丽章等[13]对水稻谷粒冲击损伤临界速度的分析，可知油茶果的最大变形量：由式(1)和(2)可知，油茶果与脱壳元件间最大冲击力：由(3)式可知油茶果与脱壳元件撞击前的相对速度为：油茶果飞离甩盘后，由于速度较大，甩盘与齿圈间距较小，可以看作与脱壳元件正面撞击，茶果撞击脱壳元件的速度近似为茶果的飞离速度。
假设油茶果从甩盘最外端沿水平方向甩出，则飞离速度v =2πLn，式中：n为主轴转速；L为离心甩盘的半径。
结合式(4)可得，油茶果与脱壳元件冲击发生破裂时，所需的甩盘转速：可计算出使油茶果发生破裂所需的甩盘转速。
从式(3)、式(5)可看出，影响撞击脱壳冲击力的主要因素除与油茶果自身特性有关外，还和甩盘转速和喂料量有关。
3.1 试验材料成熟后的油茶鲜果呈球形，直径为20～50 mm，质量15.35～20.86 g。
油茶籽丰满厚实，质量0.461～1.46 g，存在明显差异。
新鲜果较硬，含水率高，果壳包裹着茶籽，油茶果采摘堆沤几天后，果壳与茶籽间隙增大，容易开裂。
2013年11月，选用长沙市场普通油茶果进行验证试验。
该油菜果无堆沤摊晒，含水率65%以上，茶果最大直径50 mm，最小直径20 mm，完整、无虫害。
3.2 试验设计3.2.1 试验指标根据生产实际要求，将脱壳率与茶籽破损率作为性能的主要评价指标。
脱壳率为脱壳后的茶果与喂入的油茶果总重的百分比。
破损率为清选出的破碎和受损油茶籽与油茶籽总重的百分比。
3.2.2 试验方法选取甩盘转速和喂料量作为影响因素，来评价脱壳机的工作特性，并初步确定工作参数。
每组试验3次，结果取其平均值。
每次试验样本为5 kg油茶果。
通过调节调速电机的转速来控制脱壳时离心甩盘的速度，甩盘转速应大于油茶果脆性断裂所需甩盘转速的计算值。
根据预备试验情况，设置甩盘转速分别为600、700、800、900、1 000 r/min，测定脱壳率和破损率；考虑到油茶果脱壳生产率的实际要求，设置喂料量分别为288、396、504、612、800 kg/h，分别测定脱壳率和破损率。
3.3 结果与分析3.3.1 甩盘转速对脱壳率和破损率的影响由图5可知，当甩盘转速为600～700 r/min时，随着转速的增大，脱壳率急剧增加；当甩盘转速为700～1 000 r/min时，随着转速增大，脱壳率未有明显变化，但破损率随之增大。
因为转速增大时，油茶果被甩盘甩出的速度增加，即与齿圈撞击速度增大，撞击力增加，油茶果的脱壳率和破损率随之提高，速度增加到一定程度时，已经满足油茶果的破壳，同时也会增加油茶籽的破损，从而脱壳率没有大幅增加，破损率则显著增加。
综合考虑脱壳率和破损率，甩盘转速在 700 r/min左右较理想。
3.3.2 喂料量对脱壳率和破损率的影响由图6可知，脱壳率随着喂料量增大呈先增加后降低趋势，尤其当喂料量大于504 kg/h时，脱壳率急剧下降，破损率整体变化则相对较小。
原因在于喂料量较小时，脱壳室内存留物料较少，荚果之间的挤压阻滞作用小，果仁容易排出脱壳室，脱净率低；随着喂料量的增大，脱壳室存留物料量增加，荚果之间的挤压摩擦作用逐渐增大，在一定程度上增加了物料在脱壳室内的停留时间，脱净率增加，喂料量超过504 kg/h时，脱壳室内存留物料过多，一部分荚果来不及脱壳就被排出脱壳室，造成脱净率急剧下降，破损率随之也降低。
综合考虑脱壳率、破损率以及生产效率，喂料量应控制在500 kg/h左右。
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