同步气动式核桃破壳装置的设计与研究

郭磊

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆乌鲁木齐830091）

1 核桃物料特性试验研究

针对新疆种植面积最大的两个品种（温185，扎343）进行了破壳试验，采用平行和垂直挤压式破壳和打击式破壳。在温185和扎343的破壳试验中，打击方式破壳得到的一露仁和二露仁（高露仁）的比例均较其他两种挤压方式高，其中尤以温185明显。此试验证明通过打击方式进行破壳更有利于得到高露仁核桃。打击破壳后产生的核桃壳破裂不完全的比例较小，核桃仁不易卡在壳中。通过打击方式破壳所得到的碎壳（小于1/4壳）比例较大，扎343的壳特性脆，明显破碎比例大，碎片小，通过打击破壳后有利于壳仁分离彻底，表1、表2为物料破壳特性试验。

表1 扎343核桃破壳效果

表2 温185核桃破壳效果

通过试验数据得出，打击方式破壳能得到较多的高露仁，破壳后的核桃壳较碎，破壳的综合效果优于挤压破壳。核桃的品种与其破壳取仁效果密切相关，温185核桃的破壳效果优于扎343核桃。

根据核桃物理几何参数通过有限元分析软件ANSYS建立了核桃的有限元模型，分析在垂直于核桃缝合面短轴方向、在沿核桃缝合面长轴和沿核桃缝合面短轴方向上受力的应力和应变分布状态。可知在垂直于核桃缝合面短轴方向加载方式下核桃的应力、应变主要出现在垂直于核桃缝合面短轴方向曲面顶部，这样会导致核桃壳局部破裂，不利于破壳；在沿核桃缝合面长轴方向加载时，应力、应变的分布范围较广且有一定的方向性，利于核桃有效破壳。

2 整机设计

根据核桃的壳仁剥离力学特性及击打式破壳加载方向，设计自动定向核桃击打破壳机（图1），该机工作流程分为：提料→导向→去除多余→拾取→锁紧→击打→击打退回→锁紧释放→拾取退回，共9个步骤。该机适用于温185，扎343，新新2，新丰品种的核桃破壳，主要由机架、料斗、导辊驱动装置、环形提料机构、夹持动作控制装置、破壳转子、锁紧动作控制装置、击打动作控制装置、张紧机构、出料斗、分离导流板、导向提料槽等组成。

图1 同步式气动核桃破壳装置结构

3 关键技术参数

4 存在问题及解决方案

（1）在生产试验中发现部分品种的核桃壳与仁未能很好的分离，部分核桃壳上仍有残余的核桃仁，这些壳仁未分离的物料只能通过壳仁分离机后再通过人工进行二次剥离；同时样机的关键动作部件工作稳定性欠佳，以及制造成本较高。针对这些问题制定了进一步改进方案：在对核桃物料的品种、大小的筛选上做进一步的分析与试验，通过改进前端核桃大小分级、喂料、输送、分选等系统，提高生产率和破壳效果。

（2）料箱上料环节存在核桃堆积现象，应提高料槽内多余核桃的剔除率以降低设备整体故障率，提高生产率，降低设备生产成本。

图2 核桃破壳机样机及试机情况

5 结论

为提高破壳率，在实际生产中应进一步开展对于非球体的大小分级技术、高速输送过程中的核桃定向输送技术及定向破壳技术、锁紧机构快速锁紧与释放技术、机械式自动控制技术、核桃击打式破壳机加工制造技术以及不同品种、不同壳厚及不同尺寸核桃破壳参数的适应性研究。