核桃定向破壳装置设计及试验

摘要

【目的】核桃破壳是核桃加工过程中的重要工序,针对现有核桃破壳方法因随机运动而导致碎仁率高的问题,基于核桃的外形特征和力学特性提出一种采用振动调姿定向破壳方法,并开展试验研究,以提高核桃的破壳质量。【方法】以云南大姚103核桃为研究样本,测得了核桃的横径、纵径、棱径,以及沿3个方向的破壳力,核桃破壳时沿横径方向施力,不仅所需的破壳力小,而且碎仁率低。基于这一受力特征,设计了一种由皮带和压板组成的楔形定向破壳装置,并对核桃破壳过程中各瞬时进行力学分析,确定了影响破壳性能的主要因素。以破壳率、碎仁率为评价指标,采用单因素试验法,确定了皮带速度、弹簧刚度系数、压板倾角的选取范围;并以皮带速度、弹簧刚度系数、压板倾角为试验因素,开展了三因素三水平正交试验;以提高破壳率、降低碎仁率为目标,运用Design-expert软件对试验因素进行参数优化,获得了各因素的最优参数组合。【结果】基于所研制的定向破壳装置开展了定向破壳试验,结果表明:当皮带速度为93 mm/s,弹簧刚度系数为42 N/mm,压板倾角为2.5°时,破壳率为97.2%,高路仁率86.5%,碎仁率为13.5%。【结论】提出的定向破壳方法可行,设计的破壳装置基本满足行业要求,相关研究成果可为核桃等坚果破壳机械的研发和改进提供参考。