朱占江，劉 奎，沈曉賀，劉 佳，楊莉玲※，祝兆帥

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所，新疆 烏魯木齊830091；2.南京農(nóng)業(yè)大學工學院）

0 引言

目前新疆堅果種植面積50.4 萬hm2，產(chǎn)量103.5萬t[1]。堅果破殼后獲取干凈的果仁是出售成品果仁以及對堅果深加工的基礎。破殼后的堅果殼仁混合物料依靠人工分選效率低、成本高，衛(wèi)生質(zhì)量難以保證。由于部分堅果如杏核、核桃等破殼后殼仁尺寸比較接近，依靠普通的篩分方式難以有效分選[2]。為此，項目組研制了一種風篩式堅果殼仁分選機，能夠有效提高分選效率，設備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

1 整機結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

風篩式堅果殼仁分選機主要由電機、風機、風箱、機架、魚鱗篩面、上擺軸、擺桿、下擺軸、護板、偏心傳動機構(gòu)、出殼口、出殼口限料板、出仁口、出仁口限料板、出仁口導料斗、風量調(diào)節(jié)板、卸風調(diào)節(jié)機構(gòu)、除雜口。機架上部固定上擺軸，上擺軸與下擺軸通過擺桿相連，下擺軸與風箱相連；機架中部固定偏心傳動機構(gòu)，與上擺軸、擺桿、下擺軸共同將風箱懸置于機架內(nèi)。風箱上部連接魚鱗篩面，魚鱗篩面兩側(cè)連接護板，護板一端連接出殼口，另一端連接出仁口[2]。

1.2 工作原理

電機通過皮帶傳動將動力傳遞至風機，然后風機通過皮帶將動力傳遞給偏心傳動機構(gòu)，偏心傳動機構(gòu)通過風箱、擺桿帶動魚鱗篩面往復振動。殼仁分選前，先在魚鱗篩面上鋪3～5 cm 的物料，待啟動后，在設備中部連續(xù)喂料，在風力及振動的作用下，殼仁物料自動快速分層，由于碎殼的比重及懸浮速度較小，較輕的殼運動至物料上層，較重的仁沉于物料下層與魚鱗篩面接觸。浮在上層的殼在重力、慣性力、風力及連續(xù)進料等的推動下，相對于魚鱗篩面向下運動至出殼口限料板，當物料高度超過出殼口限料板時，物料通過出殼口被振動輸送收集。沉在下層的仁在風力、慣性力等作用下相對魚鱗篩面向上運動至出仁口限料板，透過出仁口限料板與魚鱗篩面之間的間隙經(jīng)出仁口、出仁口導料斗振動輸送收集。

圖1 風篩式堅果殼仁分選機結(jié)構(gòu)

2 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（mm） 2 390×770×1 360

生產(chǎn)率（kg/h） 200～400

仁中含殼率（%） ≤8

殼中含仁率（%） ≤2

配套動力（kW） 1.5

3 機構(gòu)介紹

3.1 偏心傳動機構(gòu)與懸掛擺桿

偏心傳動機構(gòu)由連接套、下絲桿、連接管、上絲桿、偏心軸套組成，連接管與下絲桿、上絲桿通過螺母相連，下絲桿一端與連接套相連，連接套與風箱相連，上絲桿一端與偏心軸套相連，如圖2。懸掛擺桿由上絲桿、連接管、下絲桿組成，連接管與上絲桿、下絲桿通過螺母相連，上絲桿、下絲桿一端與軸承相連，擺桿通過軸承將上擺軸、下擺軸連接起來，如圖3。通過轉(zhuǎn)動連接管可以調(diào)節(jié)偏心傳動機構(gòu)以及擺桿長度，兩者協(xié)同調(diào)節(jié)，可以改變魚鱗篩面傾角及振動情況，提高分選效果及設備適應性。

圖2 偏心傳動機構(gòu)

圖3 懸掛擺桿

3.2 魚鱗篩面

魚鱗篩面固定于風箱上部，與水平面夾角為α，篩孔錯落有序均勻布置，開口方向朝向出仁口，使風箱中送出的風對物料形成斜向上的作用力，促進物料殼仁分層，同時推動下部果仁向出仁口運動，如圖4、5。

圖4 魚鱗篩面示意

圖5 魚鱗篩面篩孔布置

3.3 風量調(diào)節(jié)機構(gòu)

設備設計兩處風量調(diào)節(jié)裝置。其一進風口處設計推拉式風量調(diào)節(jié)板，可以通過調(diào)節(jié)風量調(diào)節(jié)板位置改變進風口大小，進而改變進入風機的風量。其二風箱側(cè)板靠近出殼口處設計卸風調(diào)節(jié)機構(gòu)，卸風調(diào)節(jié)機構(gòu)由調(diào)節(jié)螺母、螺桿、弧形軌道、旋轉(zhuǎn)柄、轉(zhuǎn)軸、卸風板組成，如圖6。調(diào)節(jié)螺母連接螺桿，螺桿固定在旋轉(zhuǎn)柄上，弧形軌道位于調(diào)節(jié)螺母與旋轉(zhuǎn)柄之間，并固定在風箱側(cè)板上，旋轉(zhuǎn)柄與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸上固定卸風板。通過轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)柄，帶動卸風板繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而改變卸風板傾角，進而改變風箱內(nèi)氣流狀況，根據(jù)加工物料要求配合風量調(diào)節(jié)板將殼仁分離所需風力調(diào)至最佳狀態(tài)，達到較好的分離效果。尤其卸風板的設計可以有效降低分選啟動時刻以及分選停止時刻由于物料層較薄導致被快速吹向空中或吹向出仁口的概率，有利于保持作業(yè)場地環(huán)境。

圖6 卸風調(diào)節(jié)機構(gòu)示意

3.4 物料出口限料裝置

出殼口上設計有出殼口限料板，出仁口上設計有出仁口限料板，均可根據(jù)需要進行高度調(diào)節(jié)，通過限制出口物料的通過能力，延長物料在風篩作用下的分離時間，提高分離效果。出仁口限料板調(diào)節(jié)至滿足仁單層通過可以顯著降低仁中含殼率。出殼口限料板起到擋殼的作用，當啟動設備時，防止殼仁混合物料未來得及分離瞬間從出殼口流出，當出殼口物料高度大于出殼口限料板高度時，上層被分離出的殼隨振動輸出收集。

3.5 除雜口

為了防止小顆粒物料及雜物通過魚鱗篩面篩孔漏入風箱內(nèi)，風箱底部設置有除雜口，連續(xù)1-2 個工作日，打開清理一次，以免雜物對風機轉(zhuǎn)動以及風箱內(nèi)流場產(chǎn)生不利影響。

4 設備特點

（1）設備可以通過調(diào)節(jié)擺桿及偏心傳動機構(gòu)長度，改變設備魚鱗篩面傾角及振動情況，以提高物料分選效果。

（2）可以根據(jù)堅果殼仁情況通過調(diào)節(jié)風量調(diào)節(jié)板、卸風板位置改變物料受到氣流的作用，提高設備適應性，達到較好的殼仁分選效果。同時卸風板的設計降低了分選啟動時刻以及分選停止時刻由于物料層較薄導致被快速吹向空中或吹向出仁口的概率。

（3）在出殼口、出仁口分別設有擋料板，延長了物料分離時間，提高了殼仁分選效果。由于出仁口位置距地面較高，設計了出仁口導料斗，導料斗內(nèi)布置食品級硅膠墊，避免對果仁的破碎和損傷。

5 試驗情況

結(jié)合破殼后的杏核殼仁混合物料進行了分選試驗，試驗表明，篩面傾角α 位于11°～12°區(qū)間時，物料殼仁分選效果最好，如表1。為了減少使用過程對設備的調(diào)節(jié)，設備制作過程將角度直接設計為11°～12°，或出廠前將篩面傾角調(diào)節(jié)至相應角度。試驗還表明，該種分離方式比較適合果仁種皮較硬的物料如杏仁，對種皮損傷在1%以內(nèi)。對于如核桃仁種皮易損傷物料，在篩分過程中由于核桃仁與篩面的不斷摩擦，會產(chǎn)生一定程度的種皮損傷，故如果對種皮易損傷物料外觀品相有要求，應選用其他較為適合的分選方式進行分選加工。

表1 篩面傾角選取試驗