农业物料脱壳脱粒机理及设备现状

为探寻较优的脱壳脱粒机理,通过对国内外农业物料脱壳脱粒设备的调研,从农业物料的力学特性、破损形式、破损机理、损伤识别、影响因素、脱壳脱粒设备和工参作数优化方面,分别介绍现有脱壳脱粒机理与设备研究现状。从农业物料脱壳脱粒原理、脱壳率、脱净率、破损率等方面分析现有脱壳脱粒机理及设备的优点与不足,论述现有设备研发重点与前景,为我国脱壳脱粒设备的研发提供借鉴。     

碾压式油茶籽脱壳装置设计及仿真分析

参考已有物料脱壳方法,结合油茶籽生物学特性,设计出一套轻巧型碾压式油茶籽脱壳装置,并构建了基于ADAMS的油茶籽脱壳装置仿真模型。结果表明:螺旋板具有很好疏导油茶籽的作用,能够使油茶籽在轴向均匀分布,防止拥堵;油茶籽在辊轴压筋的驱动下,随辊轴在筛网内转动,破壳后从出料口下落;油茶籽破壳力约为88.1 N。样机试验表明:脱壳装置设计方案可行,运行稳定,油茶籽脱壳率高达95.62%,碎仁率降低为1.35%。     

双圆台锥式蓖麻脱壳清选机设计与试验

为提高蓖麻脱壳效率,确定了滚搓式的脱壳方法,设计了双圆台结构的脱壳装置以及振动筛选与气吸相结合的清选机构。根据蓖麻蒴果的物理机械特性,设计脱壳装置的内层壳体为不对称双圆台结构。确定锥角并设计脱壳滚筒间隙与脱壳滚筒外层壳体,建立不同阶段脱壳滚筒位置与脱壳间隙的数学模型,为脱壳装置动力学模拟提供理论依据。利用ADAMS对蓖麻蒴果不同脱壳阶段进行运动学仿真,分析物料在压裂阶段与脱壳阶段的位移、速度变化规律,并分析不同脱壳滚筒出料口间隙对各阶段的影响。仿真结果表明：压裂阶段,随着上脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻蒴果到达特定压裂位置的时间延后、位移增加、运动速度在0.56s时达到最大。脱壳阶段,随着下脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻籽到达特定脱壳位置的时间延后;蓖麻籽到达破壳条件时的位移增加,运动速度先增大后减小。根据仿真结果,选取可调式蓖麻脱壳清选一体装置合理的工作参数区间,以脱壳滚筒转速、上脱壳滚筒出料口间隙、下脱壳滚筒出料口间隙为因素,以脱净率、破损率为指标,利用响应面分析法,对脱壳装置进行试验研究。经双目标优化,取滚筒转速为270r/min、上脱壳滚筒出料口间隙为13.54mm、下脱壳滚筒出料口间隙为5mm;经试验验证,此时脱壳装置工作性能最佳,脱净率为92.03%,破损率为3.1%。     

打击揉搓式花生脱壳试验研究

简述了打击揉搓式花生脱壳机结构与工作原理。针对市场现有花生脱壳机果仁破伤率高、剥净率低、品种适应性差等技术难题,构建了打击揉搓式花生脱壳试验台,以分级后白沙品种花生为试验物料,果仁破碎率、损伤率和机具剥净率为主控指标,开展了花生脱壳工艺、设备特性等方面的相关试验研究。分析了喂料速率(生产率)、荚果含水率、滚筒结构及凹板筛结构形式、脱壳滚筒打板线速度(滚筒转速)、凹板筛栅条间隙以及滚筒―凹板筛组配间距因素对脱壳指标的影响规律。     

坚果类物料脱壳技术应用与发展现状

探讨坚果类农业物料加工方法,从现有脱壳技术和工艺条件的研究,阐明了坚果类农业物料加工方法研究与应用现状。指出了新型脱壳设备存在的技术难题。结论:坚果类农业物料加工方法是物料深加工前处理的一个关键而又困难的工序,市场前景好,值得深入研究。     

搓压式蓖麻脱壳机脱壳过程运动分析与试验

为优化蓖麻蒴果柔性脱壳装置的脱壳过程参数，基于离散元粘结接触理论，构建蓖麻蒴果脱壳过程仿真模型，对物料在脱壳室内运动过程进行分析。结果表明，当滚筒转速为250r/min、脱壳间隙为7mm、填充率为40%时，脱壳率最高。滚筒转速对颗粒受到的最大压力和最大速度影响显著，随着转速的增加，颗粒间最大挤压力从68.78N减小到68.10N，颗粒最大速度从8.92m/s增加到12.99m/s，脱壳率从91.23%增加到91.28%，然后下粒最大压力从76.93N下降到58.69N，颗粒最大速度先由12.14m/s增加至12.99m/s，后减小至10.05 m/s；脱壳率先由92.50%减小至89.59%，后增加至91.41%。蓖麻蒴果在脱壳过程中，颗粒在X轴方向运动的平均速度从4.17m/s减小到3.26m/s；颗粒在Y轴方向运动的平均速度从8.26m/s减小到7.59m/s；颗粒在Z轴方向运动的平均速度从6.58m/s减小到6.24m/s。开始脱壳阶段，蓖麻蒴果集中分布在脱壳室中部，部分呈堆积现象，其运动轨迹为接触内滚筒后弹起一定高度后下落并随内滚筒转动，向出料口方向运动；稳定脱壳阶段，蓖麻蒴果集中均匀分布在脱壳室出料口附近，并随着内滚筒一起转动；脱壳结束阶段，物料集中分布在脱壳室出料口底部位置，并不断向底部位置移动，大部分蓖麻从脱壳室右侧排出。通过仿真得到脱壳过程最优参数组合为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率40%。试验结果为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率30%，因3个因素中转速和脱壳间隙为极显著因素，填充率为显著因素，故差异在合理范围内。     

柔性带差速挤压核桃脱壳性能试验

设计了核桃破壳取仁分离装置,但存在破壳不完全、碎壳未脱落的现象。为此利用装置中的柔性带差速挤压脱壳系统对核桃进一步脱壳取仁并对其效果进行分析。采用单因素试验方法分别探究上下带间距A、上下带速度差B及上工作带张紧力C对核桃脱壳效果的影响,进而设计正交试验,分析试验因素对脱壳取仁效果的影响。试验结果表明:对于一露仁率和二露仁率,影响顺序为C、A、B;对于碎仁率和未露仁率,影响顺序为A、C、B。在上下带间距为14 mm、上下带速度差为0.19 m/s、上工作带张紧力为231 N的参数下脱壳效果最为理想,一露仁率、二露仁率、碎仁率、未露仁率分别为77%、16.7%、4.3%、2%,即脱壳率为98%,整仁率为93.7%。     

油茶青果脱壳装置研究与设计

分析现有坚果类物料脱壳方法优缺点,结合油茶青果物理特性,设计出一种多滚刀撞击切割方案,使油茶果破壳率提高到96%;设计出一种三级筛分网振动分选机构,实现大壳、中壳和碎末分层筛选,使油茶籽清选率提高到95%。试验表明,本装置结构紧凑、效率高,能满足实际生产需求。     

往复揉搓式花生脱壳装置研制与试验

针对现有花生脱壳装置存在脱净率低、机械损伤率高、品种适应性差等问题,研制了一款往复揉搓式花生脱壳装置。以豫花22为试验对象,对脱壳工作原理进行运动学分析,并利用最佳设计尺寸优选法和运动图解分析法分析确定了当最小脱壳间隙为12mm、编织筛网正方形网孔边长为14mm、减速机转速为70r/min及摇杆与竖直方向夹角为25°时,脱壳性能较佳。采用上述最佳结构设计参数,对该装置进行综合性能试验,脱壳试验结果表明：平均脱净率为98.4%,破损率为2.7%,发芽率为98.2%,满足行业花生脱壳质量要求。圆点橡胶疲劳损伤试验表明：往复式花生脱壳装置累计作业75h后,已不利于花生继续脱壳作业,应及时进行更换。该装置的试制成功可为花生脱壳装置创新设计提供参考。     

薄皮扁桃低损伤脱壳分析与试验

针对扁桃脱壳装置存在脱壳不完全、脱壳率低的问题,对扁桃脱壳机在脱壳取仁过程中果壳加载损伤进行分析,确定挤压加载状态下脱壳区裂纹扩展及果壳分离的基本特点。根据薄皮扁桃物理特性试验及预试验结果,选取脱壳间隙、刚性辊转速、柔性带线速度作为试验因素,脱壳率和核仁破损率作为试验指标进行正交试验,试验样品为Ⅱ等级厚度 12~13 mm的扁桃。试验结果表明：脱壳间隙为11 mm,刚性辊转速为200 r/min,柔性带线速度为0.7 m/s,是该机具工作参数的最优组合。对该参数组合进行验证试验,脱壳率为97.68%,破损率为6.85%,满足生产要求,为扁桃精深加工奠定基础。     

贵州薏苡联合收获机设计与试验

目前薏苡机械化收获主要采用稻麦联合收获机兼收薏苡,存在薏苡总损失率大,含杂率较高等一系列问题。为加强薏苡联合收获机的开发研究,针对薏苡植株较高和易脱粒的特性,通过对割台装置以及脱粒清选装置的设计,同时与稻麦联合收获机的田间作业性能进行对比,分析了总损失率、破碎率、含杂率和工作效率等指标。结果表明:改进后的薏苡联合收获机的总损失率、破碎率和含杂率分别低于稻麦联合收获机的7.12%、0.05%和1.81%,生产效率差距不大。改进后的薏苡联合收获机作业性能优于稻麦联合收获机。通过试验对比研究,为薏苡联合收获机的理论研究和优化设计提供参考和新的思路。     

橡胶籽脱壳试验机工作参数优化与试验

为提高橡胶籽脱壳加工的脱壳率和降低其破碎率,本文结合橡胶籽物理特性,运用Box-Behnken试验设计理论进行关键部件工作参数试验与优化,重点研究橡胶籽脱壳试验机工作关键参数中滚筒转速、脱壳间隙、滚筒表面材料自流角对脱壳率、破碎率的影响规律,将脱壳率、破碎率作为响应指标进行双目标优化和响应面分析,得出当橡胶籽脱壳试验机关键部件在给定区间内的最佳工作参数组合为:滚筒转速343.03 r/min,脱壳间隙12.35 mm,滚筒表面材料自流角15.5°,此时脱壳率和破碎率达到区间内最优解,其值分别为84.53%、12.95%。将优化参数修正后在实验室自制的橡胶籽脱壳试验机上多次重复验证试验,得出此时平均脱壳率为83.78%,破碎率为12.47%,说明此工作参数优化结果具有较高可靠性。该研究可为提高橡胶籽脱壳设备工作质量提供参考。     

四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机设计与试验

针对油茶成熟鲜果在脱壳过程中存在脱净率低、茶籽破损率高等问题，设计了一种四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机。通过对油茶果进行四通道分级，使不同大小的油茶果进入相应的脱壳滚筒内，通过油茶果与脱壳套筒的相互撞击以及油茶果之间碰撞、挤压、搓擦的综合作用实现脱壳。选取油茶成熟鲜果为研究对象，以茶果脱净率、茶籽破损率为评价指标，以茶果喂入量、脱壳杆扭度和脱壳杆直径为试验因素，采用L9(34)正交试验、方差分析和加权综合评分法对油茶成熟鲜果脱壳机的脱壳效果进行分析。结果表明：当茶果喂入量1500kg/h、脱壳杆扭度30°、脱壳杆直径23mm时，该脱壳机脱壳效果最佳。对脱壳机进行3次最佳参数组合下的脱壳试验，取3次试验结果的平均值作为油茶成熟鲜果脱壳机最终的脱净率和茶籽破损率，计算得出该脱壳机的脱净率为98.85%、茶籽破损率为3.24%，研究表明，该四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机达到预期设计目标，能够较好地完成油茶果脱壳作业。     

亚麻籽脱壳机脱壳性能试验研究

研究影响亚麻籽脱壳机脱壳率和损失率的有关参数,可提高亚麻籽脱壳效率。为此,研究了亚麻籽含水率、沙盘转速、沙盘间隙对亚麻籽脱壳率和破碎率的影响,并利用Design-Expert中的响应面中心组合法优化脱壳条件。结果表明:亚麻籽含水率、沙盘转速、沙盘间隙对脱壳率和损失率有显著的影响。同时,利用响应面建立亚麻籽脱壳数学模型,确定了亚麻籽脱壳最佳条件:亚麻籽含水率1.65%、沙盘转速为1 670r/min、沙盘间隙为1.6 0 mm。在此条件下,亚麻脱壳率为6 0.8%,试验值与预测值的误差为3.9 3%;脱壳损失率为5.3 7%,与预测值的误差为4.27%。     

小型滚压式橡胶果脱壳机的设计与试验

针对目前橡胶果脱壳机械存在脱壳率低和整仁率低的问题,利用挤压、搓擦原理,设计了一种脱壳间隙可调的小型滚压式橡胶果脱壳机,并阐述了机器整体结构的设计方案和主要部件结构。设计的脱壳装置与脱壳间隙调节装置能够适应不同品种与外形的橡胶果,很好地解决了橡胶果脱壳率低和整仁率低的问题。试验结果表明:当脱壳间隙为14mm时,脱壳率和整仁率分别为88%与78%,满足了实际生产的要求。小型滚压式橡胶果脱壳机提高了工作效率,降低了劳动强度,可对橡胶果脱壳机械的研发提供参考。     

三滚式小区育种花生脱壳机设计与试验

花生育种研究中存在花生量小但品种多、荚果大小不一的情况,针对人工脱壳效率低而机械脱壳损伤多、脱净率低等问题,在对典型花生种果物理机械特性研究基础上,提出了小型3级回转、单排3滚筒并列式脱壳的方案,进行脱壳滚筒、旋转打板以及传动系统等装置和部件的结构设计;脱壳滚筒由同一轴上并排的3个子滚筒组成,可调节与凹板筛距离,增减打板个数;气力清选装置由离心式风机组成。以小区育种为目的,选取白沙品种为研究对象,通过正交试验分析,以滚筒转速、脱壳间隙和打板个数为试验因素,损伤率和脱净率为试验指标,进行优化试验。结果表明:滚筒转速为350 r/min、脱壳间隙为20 mm、打板为3个时,花生脱壳综合指标最优,脱净率为99.15%,损伤率为2.3%,满足种用花生脱壳要求。     

花生脱壳加工物理机械特性试验

为分析花生物理机械特性对脱壳设备脱壳性能的影响,优化脱壳工艺与优选设备参数,以四粒红、白沙花生为试验物料,对花生荚果的物理机械特性进行了详细测定与描述性统计分析,并开展了与花生机械脱壳相关的力学特性试验.结果表明:四粒红花生较白沙花生荚果外形规整,脱壳前需对白沙进行分级处理,主要影响设备参数选择的是果仁宽、厚尺寸;不同品种、受压部位、加载速率、含水率及硫酸预处理对花生荚果破壳力均有影响.     

双滚筒气力循环式花生脱壳机设计

提出了双滚筒气力循环式花生脱壳机总体结构方案、二次循环脱壳与气力输送工作原理,进行了双滚筒脱壳装置、清选装置和传动系统等关键工作部件的结构设计.双滚筒脱壳装置由直径、转速不同的一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒以及各自的凹板筛构成;清选装置主要由振动筛和风机组成.花生脱壳试验结果表明:适宜含水率下花育23品种花生,在一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒转速分别为296、392 r/min时,花生脱壳综合性能指标最优,即花生脱净率为99.12％,花生仁破碎率为1.82％,花生仁损失率为0.40％.     

油茶果脱壳装置传动系统设计

设计出一种轻巧、结构紧凑的油茶果脱壳装置,重点对传动部件进行设计。脱壳主轴最佳转速n=5 2 5 r/min,脱壳功率P=2.3 7 k W;传动比i=2.7,V带根数z=2;最小轴径d=2 0 mm,最大弯曲应力σ=1 2 MPa,小于许用应力。试验结果表明:机具传动结构设计合理,脱壳效率高,运行平稳,振动位移量小。该研究可为油茶果脱壳样机制造提供数据基础,也可作为其它坚果类物料传动系统设计参考。     

直立锥滚筒式小区花生脱壳机设计与试验

对于育种和栽培等科研用小区花生脱壳而言,不但要求脱壳机适应小量脱壳,而且要求脱壳过程中损伤小、清种快捷方便。目前小区试验的花生脱壳主要靠人工作业,脱壳效率低下,容易出现清种不便和不净,造成每个小区处理之间的"混杂"等现象。为此在对现有卧式花生脱壳机特点研究的基础上,提出了直立式锥滚筒花生脱壳方案,进行了脱壳机总体结构设计;在花生荚果脱壳受力分析基础上,确定了锥滚筒脱壳结构及其参数范围;最后以四粒红花生为研究对象,以锥滚筒转速、锥滚筒半锥角、最小脱壳间隙为因素进行性能影响试验,结果表明在锥滚筒转速为340 r/min、锥滚筒半锥角为40°、最小脱壳间隙为10 mm时脱壳综合指标最优,脱净率为97. 84%,损伤率为2. 97%,较好地满足了小区花生脱壳要求。