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离心式核桃破壳机设计说明书
摘要：我国农作物的种植种类较多，其中壳体果实类农作物占到相当大的比例，绝大多数壳体果实农作物的产品都需要破壳处理，本文主要介绍了核桃的破壳方法。通过对现有的核桃破壳技术的不同原理的了解，我们针对核桃设计了离心式核桃破壳机。设计之前，我们对核桃破壳机的总体设计作了相关要求，以确保破壳机的破壳可行性和可靠性要求；通过对破壳机的各种要求我们确定了核桃破壳的方案，对破壳机整体作了合理的布局，并对破壳的主要部件进行了分析和验证，从而确保破壳的可行性；最后对破壳机的主要功能性零部件进行了合理的设计、选用和校核，这包轴的设计与校核、轴承和键的选用与强度校核，来保证个运动零部件的可靠性。
关键词：核桃；破壳机；离心式；工作原理；校核
Centrifugal walnut break hull design
specification machine
Author：zou ming long Guide teacher：wang xiao xuan
Abstract：Our country crop grow sort is more, including fruit such crops to shell of a significant proportion of, and most of the fruits of all
products shell crops need to break hull processing, this paper mainly
introduces the method of walnut emerged. Through to the existing walnut of different principles emerged technology understand, we focused on walnut design centrifugal walnut break hull machine. Before the design, we emerged in walnut general design of the machine for the relevant requirement, in order to ensure the machine emerged the feasibility and reliability requirements emerged; Through the various requirements of the machine to break hull we determined the walnut of emerged scheme of the whole machine emerged the reasonable layout, and the main parts by the emerged analysis and verification, so as to ensure that the
feasibility of emerged; Finally the main functional parts emerged machine the reasonable design, selection and check, this package design and
checking of the shaft, bearing and key selection and intensity, to ensure the reliability of the sports parts.
Key words: Walnut; Break hull machine; Centrifugal; Working principle; check
前言
核桃是世界著名四大干果之一（还有扁桃、腰果、榛子），它是胡桃属落叶乔木，在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测，核桃富含脂肪（70%以上）及蛋白质（20%），是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，主要以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆为主，其中新疆的核桃产量最多。坚果类的果仁都是在内部，这就要求我们必须对其进行破壳，从整个核桃的加工工艺上说就是“破壳取仁”。我们针对核桃的外形尺寸、形状进行分析入手，对核桃破壳技术进行总结，发现现在的核桃破壳技术还有许多地方需要完善，同国外相比还不够先进，存在一定的技术局限。对核桃破壳的加工更加有利于提升核桃的价值，使核桃更好的产业化，机械化。
1 离心式核桃破壳机的总体设计
1.1 离心式核桃破壳机机械设计的基本要求
1.1.1 功能与应用范围
核桃破壳机利用核桃的壳厚不同，主要是利用能使核桃破碎的力度和速度进行破壳，为了方便后续加工，对核仁分级，从核桃的厚度方向对核桃破壳能更好的保证核仁的完成率。当然对核桃破壳越彻底，核桃仁越完整就越利于后续加工，此次设计的核桃破壳机就要满足及能很好的破壳还能很好的保证核桃仁的完整率。
1.1.2 破壳质量
采用机械式破壳方法，对核桃的质量和效率的影响因素较多，这包括进料的均匀度、离心速度等。进料速度快效率提高，但破壳质量不好，易出现破壳不完整，离心速度大，破壳质量好，但核桃仁的完整率下降。所以在设计中应尽量设计合理有效的结构来有效的减少和避免上述多种因素的影响，从而保证较好的破壳质量。
1.1.3 制造与维修
在设计方面多采用标准件，以减少在制造过程中的自主加工件的数量，减少不必要的开支，与此同时为进一步的维修提供良好的维修基础。从动力部分到执行部分以至整个机架都采用较为简单的结构。以实现在维修的时候的拆卸和安装的方便。
1.1.4 操作条件与工作可靠性
核桃破壳机设备运行操作要简单，各项参数易调节，通过简单调整便可达到破壳效果；破壳机的维护保养简单容易；各个零部件均要可靠装配在破壳机上，充分保证机械工作运转中的安全可靠；在出现故障时能及时发现并排除故障，设计时要充分考虑到设备的可拆卸性和便于维修性。从而保证筛分设备的正常工作和整个工作系统安全可靠。
1.1.5 结构特点
核桃破壳机具有以下主要特点: (1)生产率高，对核桃仁表面磨损少；(2)机械结构简单，整体成本低；(3)破壳前无需进行分级处理，可对不同种类、不同破壳需要(一次破壳、二次破壳)核桃进行破壳。
1.1.6 技术要求
1）生产率500Kg\h 2）破壳率大于90%，损失率小于3%。
1.2 离心式核桃破壳机方案的确定
通过指导老师的指点我自己查询的书籍，初步确定使用离心原理对核桃进行破壳，使核桃在短时间内有离心力作用，获得足够的速度抛飞出去，与机器的撞击壁产生撞击，从而使核桃壳破裂，达到破壳效果。
通过对机械设计的基本要求的分析，初步确定离心式核桃破壳机主要的构成部件如下：
电动机带轮带传动主动轴离心装置撞击壁 料斗 机架
2 离心式核桃破壳机的总体布局
2.1 布置工作部件
要得到较好的破壳效果,工作部件在其中起最主要的因素,工作部件的安装也直接影响到加工效果，合理的布置才能使机械的效果提高到最高程度。
离心式核桃破壳机的主要工作部件是：1）传动机构2）离心机构3）破壳机构
离心式核桃破壳机的主要原理利用电动机转动通过带传动带动主动轴上的离心装置，使核桃抛飞出去，具有一定的速度，再通过撞击使核桃壳破碎，整个离心装置是通过主动轴的支撑平行于地面之上的；主动轴通过轴承座的固定垂直在机架中央；下方通过带轮连接电动机。
2.2 选择支撑形式
离心式核桃破壳机需要支撑的主要部件有电动机和离心盘，整个离心盘悬挂在机架上，离心盘在整个机器的内部；电动机则主要固定在机架侧面；其主要作用是为了使各有关零部件正确定位并保持其相对工作位置，对破壳机的支撑件的要求有以下几点要求：
1) 足够的刚度，支承件在承受最大载荷时的变形不超过允许值。
2） 足够抗振性，使机器能稳定可靠地工作。
3） 质量适中，力求节省材料，容易搬运。
4） 便于零部件的调试安装。
5） 注重安全性，可靠性设计。
机架的主要材料都是型钢，制造成本很低，同时也为运输带来了方便，选择这种支撑机构可以有效的利用空间，同时也很大程度的降低了制造成本。过于大的机架，在运输过程中会带来很大的麻烦，所以机构设计成这种机构既能满足要求，有能大大减轻机器的重量和经济成本。
3 离心式核桃破壳机的主要参数的确定
3.1 破壳装置主要结构
破壳装置主要结构如图3-1所示；此破壳装置主要由电机提供动力输入。它是由主动轴、离心盘、撞击壁所组成。设计时应注意离心盘和撞击壁之间的距离，如果太近会导致核桃抛飞后反弹回来，达不到破壳的效果。
1 撞击壁 2 离心盘 3 传动轴 4 带轮 5 电动机
图3-1 破壳装置
3.2 结构特点
破壳装置具有以下主要特点: ①整机零件少,体积少,结构简单,动力消耗低，且零件结构简单,易制造,易装配调整,制造成本低,因此非常适用于中小生产者； ②便于维修和调速；③应用范围广，可用于各类核桃的破壳；④生产效率高，给料速度没有要求。
3.3 主要参数
3.3.1电动机的选择
1） 生产率
通过要求生产率为500公斤每小时，通过市场调查得知：
每公斤核桃大约80个，也就是说在一个小时内要破壳40000个核桃，平均每秒要破壳11.1个核桃。
2）离心速度
通过实验得知：能使核桃破碎的离心速度为4.3m\s。
V=Rw
式中 v——代表离心速度
R——代表离心盘半径
w——代表转速
5）主轴转速
主轴转速通过电机转速决定。
根据机械零件设计手册表29-90（P809）选用电动机型号为Y80S-4，其额定功率为1.1KW，额定转速为1400r/min，功率因数为0.78，最大额定转矩为2.3，总质量为22kg。
3.3.2带传动设计计算
已知电动机功率P=1.1KW，转速n=1400r/min,传动比i=2，每天工作16
小
2000年1月
粮油加工与食品机械
第1期总第265期
产品与装备
6HP-150型核桃破壳机
史建新1 高大中1 王学农2 周向农2
(1 新疆农业大学,乌鲁木齐,830052 2 新疆农科院,乌鲁木齐,830000)
摘要 简单介绍了核桃破壳机的结构特点,主
用是均匀喂料。
分级、导向、破壳的各机构的驱动轴线相互平行,大大简化了结构,降低了制造成本。
一次实现了5组不同尺寸的核桃破壳即有5个破壳工位,
而且可根据需要增加工位数。
要参数的确定,对核桃分级滚筒的运动参数,几何参数以及挤压破壳滚筒的参数进行了分析,最后给出了整机参数。
关键词 核桃;破壳机;分级滚筒中图分类号:TS255 35 文献标识码:B文章编号:1009-1807(2000)01-0028-02
1 前言
新疆丰富的核桃资源还未被开发利用,原因是多方面的。其中核桃品种繁杂,外形不规则,外皮厚薄不均,夹层多寡不一,都给破壳取仁带来一定困难。为减少破壳后的碎仁率,目前较有效的机械破壳方法是定间隙多点挤压方法。这一方法的有效性取决于两个重要因素,一是核桃尺寸大小与挤压间隙要相适应。核桃尺寸大于挤压间隙过多则会造成过高的核桃仁破碎率;反之,则会漏破或破壳不完全。二是核桃进入挤压空间的姿态,当呈椭圆形核桃的长轴与挤压滚筒轴线平行时,核桃可随挤压滚筒一起转动,核桃破壳完全,取仁容易,破碎少;反之,核桃不能随滚筒转动而造成沿核桃长轴方向的剪切破裂,出现两半破裂,造成仁壳分离困难。因此解决好核桃分级与导向是提高核桃破壳取仁质量的关键所在。
图1 结构简图
1 料斗 2 分级滚筒 3 传动链条 4 导向辊 5 传动齿轮
6 挤压滚筒 7 凹板 8 传动链条 9 电机减速器
3 主要参数的确定(见图
2)
2 主要结构及特点
2 1 主要结构
整机由料斗、锥形分级滚筒、导向机构、破壳机构、传动机构以及动力所组成,见图1。它们依靠物料自身的重力自上而下形成一个系统作业流水线。2 2 结构特点
所采用的锥形滚筒栅式分级机构具有功耗低、振动小,可实现无级分级,对工位数的适应性强等特点。滚筒轴伸进料斗的部分安装有螺旋输送器,其作
收稿日期:1999-09-05
作者简介:史建新(1956-),男,甘肃人,新疆农业大学机械交通分院副教授,硕士,主要研究农业机械与农产品加工机械。
图2 破壳机主要参数图
第1期 史建新等:6HP-150型核桃破壳机3 1 分级滚筒转速
为使核桃在分级工位顺利落下,应使核桃对于分级滚筒由右杆移向左杆时,核桃重心低于X轴线。
核桃移动的距离:
Vt C-核桃下降的距离:
2
y=g
2
因此有:
V
滚筒转速:
n (C-)
2 R2
3 2 分级滚筒锥角
由于核桃尺寸差别不大,故锥形滚筒锥角也不大。
锥形滚筒大小端半径为:
(C1+d)R1=sin
2(C2+d)R2=
sin
2R1-R2
tg =
L
式中,C1、C2为大端和小端栅条间距;d为栅条直径; 为相邻栅条间角; 为滚筒锥角;L为分级滚筒长度。
代入相应数据计算得知: <8
由于锥角小,尺寸较大的核桃由锥形滚筒小端向大端移动很慢(试验表明需要20~60转)且影响后续(上接第27页)
加工中该机床必须严格保证工件(榨螺)每转一圈,铣刀盘沿工件轴向移动一个螺距(或导程)的传动关系。
螺纹旋风铣床的主要参数
主电机 Y112M-4,4kW,1440r/min铣头电机 Y132M-4,7 5kW,1440r/min铣头转速 510r/min主轴转速 0 32r/min
铣头走刀速度 55mm/转(主轴)
加工时,首先将几件榨螺装在心轴上,用对刀样板调整刀具(以控制铣削的螺纹牙型),根据榨螺螺纹
社,1990 39~40
29
核桃的移动,分级效率降低。为此,在锥形滚筒内安装了螺旋导板,加快核桃在滚筒轴线方向的移动。3 3 挤压破壳滚筒参数图
(见图3)
D2
(C-
2DD
图3 挤压破壳滚筒参数图
较大的滚筒直径有助于提高破壳质量,但机器的尺寸、质量、制造成本都会增加,综合考虑取r=90mm。经试验挤压破壳滚筒的转速在n=15~16r/min之间,对破壳质量影响不显著。取n=60r/min。
破壳弧板长度L=l1+l2+l3
式中l1,l3分别为导入及导出弧板长;l2为工作弧长,l2=2 DK;D为核桃直径;K为滑动系数,取K=1 2。
挤压滚筒工作角
=
l2r+D
3 4 整体参数
外形尺寸 1200mm 500mm 1500mm
整机质量 150kg配套功率 1 5kW生产率 150kg/h露仁率 65%
参考文献
1 王万钧主编 农业机械设计手册下册 M 北京:机械工业出版
小径锥度来调整靠模板,这时方可进行铣削。铣削时主电机的运动和动力通过V带传给挂轮组,在这里运动进行分支,一支传给床头箱,通过主轴带动心轴及工件旋转;另一支路传给走刀丝杆,从而带动溜板、旋风铣头和刀具作走刀运动。铣削行程可由行程开关控制,加工完毕,须将手柄扳到快退位置即可实现快退。
该螺纹旋风铣床可实现一次多件加工;一人多机管理,加工多种螺距的螺纹,并且加工质量稳定可靠,生产效率较高,可适用于农牧业机械、食品机械及其它行业机械中各种大螺纹的加工。
目 录
1 绪论 ................................................................................................................................................................ 1
1.1
1.2
1.3
1.4 本课题来源以及研究的目的和意义 ............................................................................................... 1 本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 .................................................................. 1 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 .......................................................... 2 方案的确定 ......................................................................................................................................... 3 2 设计方案的选择......................................................................................................................................... 4
2.1
2.2
2.3
2.4 总体设计 ............................................................................................................................................. 4 核桃破壳部分的设计 ........................................................................................................................ 4 轴的设计 ............................................................................................................................................. 5 轴的校核 ............................................................................................................................................. 7 3 动力与传动的设计 .................................................................................................................................. 14
3.1
3.2
3.3 电动机的主要外型和安装尺寸的选择 ......................................................................................... 14 联轴器的选择 ................................................................................................................................... 14 齿轮的设计与校核 .......................................................................................................................... 14 4 总结 .............................................................................................................................................................. 20 致 谢 ................................................................................................................................................................ 21 参考文献 ......................................................................................................................................................... 22
1 绪论
1.1 本课题来源以及研究的目的和意义
近些年来，核桃除销售干果和核桃仁以外，核桃乳品、核桃速食粉类、核桃精等加工产品也已逐步进入市场，另外有少量的核桃油产品在销售，获得了部分消费者的青睐。市场上对核桃深加工产品的需求正越来越迫切,但核桃的深加工产品较为少见，随着核桃生产的发展脚步不断加快，其
[1] 后续产品的开发和应用也迫在眉梢。在加工过程中，存在的关键问题是核桃脱壳十分的困难。核
桃破壳机的核心装置当属核桃破壳装置。然而机械破壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓破壳,借助撞击作用撞击破壳、利用剪切作用的剪切破壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压破壳等。常见的破壳装置主要有圆盘破壳装置、离心破壳装置、锤击式破壳装置、轧辊式破壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、齿辊破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置和平板挤压式破壳装置等。
针对核桃加工存在的问题和市场的不断需求，确定核桃加工工艺有很重要的现实意义，核桃加工除了脱青皮、核桃分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可以进行进一步的深
[2]加工。人工破壳效率较低而且难以满足生产发展的要求，故研制高效破壳机俨然已成为当务之急。
本课题中，将内外磨式核桃破壳装置运用于此处，重点研究核桃破壳机的内外磨破壳部分，以改善现存的破壳率较低、损失率较高、果仁完整性较差、通用性较差、机具性能较为不稳定、适应性较差、作业成本较高等一系列的大小问题,其装置可用于具有一定直径大小的核桃破壳作业，即分级后的核桃的破壳作业，能较为高效的完成核桃破壳任务。如果全疆全团的核桃全部采用机械破壳，可节省大量劳动力去从事除核桃以外经济价值作物的田间管理工作，社会效益可以显著提高。该方法的研究同时给破壳装置的改进提出了新的可行的可行性方向，为其他坚果破壳装置的研制提出了新的思考方向。
该课题的研究可以进一步促进新疆维吾尔自治区及兵团各部的核桃产业的发展，可以为核桃深加工企业提供一种有力的可利用方式，为新疆的农业现代化以及机械化的发展之路做出应有的贡献。
1.2 本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析
1.2.1国外研究现状及分析
目前核桃生产国中生产水平最高、最有代表性且市场占有份额最大的当数美国。美国可谓核桃生产上年轻而又强大的王国之一。美国核桃采收的机械化程度相当高，核桃收获过程首先是喷洒乙烯利(是一种果实催熟药剂)，其次用振落机采收，接着用脱青皮机脱皮，再接着用清洗机清洗，再接着用烘干机烘干、最后利用冷库进行干燥处理和贮藏。在加工果仁的过程中采用破壳机破壳，紧接着通过气流分选机进行壳仁分离，然后用分色机将果仁分为出浅色深色，再分出碎仁，最后才分
[3]别称重并包装销售。
由于美国的主栽的核桃品种只有豪沃、迪哈特、利希尔、强特勒、维纳、土莱尔这 6 个，其质地优良，规格统一，有利于机械化破壳作业的进行，因此核桃破壳机在美国发展较快、较迅速。其主要的核桃破壳机类型有：①Larry H. Hemry 及其合作人研制的专利号为 6098530 机械式核桃
[4]破壳机。该机的主要结构有机架、料斗、可调节定位板、破碎装置、传动机构等。机械式核桃破壳机可以通过调节可调节定位板与破碎装置间的间隙来适应各类坚果的破壳作业。②Kenneth R.
[5]Evans及其团队研制的专利号为 4201126 核桃破壳机。该机主要有喂料斗、输送装置、破壳装置
和出料口等。破壳作业时，待破壳的核桃由输送装置从料箱运送到破壳装置，然后进行破壳作业。
[6]③Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack团队研制的专利号为 6516714 核桃破壳机。
该机主要有机架、箱体、滚筒、旋转破壳装置和出料口等。该机完全可以成功而有效地击打核桃将
[7]其壳仁分离。④John W. Brazil及其团队发明的专利号为 4255855 核桃钳。该钳有把手、可调
柱塞、夹头、底座和固定套等。使用的时侯，只需将核桃放置在底座上，接着通过操纵把手推动可调柱塞在固定套内来回滑动，可调柱塞伸出以使夹头将核桃推到刚性砧底座上，将核桃夹紧并破壳。
⑤Michael P. Filice，Robert Lemos 和 Robert P.Baker 团队研制的专利号为 5325769 核桃破
[8]壳机。该机主要有机架、喂料斗、输送装置、击打装置和传动装置等。破壳作业时，料箱中的核桃由输送装置逐个逐个的运送到击打装置，然后由凸轮机构控制击打打头将核桃壳打破使其壳仁分离。
显然，核桃破壳的装置种类很多，但都有一定的地域性与时域性的限制，有的破壳装置是特意为某种特定的核桃品种而设计的，专门的为桃破壳装置而去大量推广某核桃品种也有一定的难度；但其设计已经为内外磨式核桃破壳机的设计提供了大量可供参考的实验数据及研究方法，为设计提供了无可挑剔的参考样本。同时也大大方便了本设计的进行。
1.2.2国内研究现状及分析【核桃破壳机】
目前，我国已研制开发出了很多坚果破壳机械，但是核桃破壳机的发展脚步是相当缓慢，并且能够进行批量化生产的成熟机型并不多，远远不能满足实际生产的需要。具有代表性的一些核桃破壳机主要有：①新疆农业大学的史建新、乔园园、董远德等研究人员和其团队研制的新型核桃破壳机。该机主要有喂料斗、喂料拨轮、机架、物料输送圆盘、导向摩擦盘、触点开关、气缸、供气组件、时间继电器和电磁阀等。破壳作业时，摩擦盘驱动物料输送圆盘外圆周上均布的导向辊子推动核桃转动实现其导向的目的，而时间继电器利用电磁阀控制活塞杆对核桃进行击打破壳作业。该新型核桃破壳机结构简单明了、破壳效率较高，能顺利而又方便地实现核桃的机械化破壳取仁的破课
[9]作业的目的。②王琦祥先生研制的核桃破壳作业机，该机有一对保持一定夹角的工作盘、储料斗、
出料斗、带爪钩链条等。利用链条进行运行，链条上以一定间距分布的爪钩可以方便的将核桃从储料斗里一个接一个的抓起送入一对保持一定夹角的工作盘之间，伴随着工作盘的旋转可以将核桃外壳压碎而又保持核桃仁的完整性不受损，被压碎的全部外壳和核桃仁共同落入带有斜面的出料斗，借助该斜面的作用使已破碎外壳和核桃仁在出料斗出口处完全分开。该机可以将大小不一且混在一
[10]起的核桃进行破壳。③吴子岳教授通过对绵核桃物理机械特性的不断测定以及内力分析，提出了
破裂绵核桃壳破壳取仁的原理，同时研制了双齿盘—弧齿板式破壳装置与绵核桃破壳取仁机，该机主要有机架、喂入装置、破壳装置、调速电机、出料斗等。该破壳机的最优运动参数是：齿盘的转
[11]速为70～80r/min，喂入轮的转速为25r/min 左右，最大生产率约为180kg/h。④光旭、冯昱、
李琳娜和他们团队人员研制的核桃破壳机。该机有底座、破壳组件等，其中的破壳组件由活动块和固定块组成，有底座一端设置固定块，蜗杆的一端设置活动块，蜗杆的另一端外套弹簧，蜗杆与蜗轮形成配合，蜗轮轴的下端固定在机器底座上，蜗轮轴的上端安装操作手柄。该机的省力效果很明
[12]显，破壳效果较好，易掌握施力的大小程度。⑤董诗韩, 史建新进行了针对国内挤压式核桃破壳
机的缺点的研究, 提出一种多辊挤压式核桃破壳机的研制, 该机选择间断性挤压式破壳的方法, 利用破壳辊和多对辅助破壳辊形成从大到小间断性的多工位挤压破壳工作区域, 用该区域对核桃
[13]进行破壳取仁作业。
我国核桃破壳机的设计更加注重本土核桃的破壳工作以及运营成本，有自己的特色，设计思路更容易理解与融化，设计本身更加具体化，为内外磨式核桃破壳机的设计奠定了设计的基础。
1.3 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析【核桃破壳机】
本课题所涉及的任务较为繁重与复杂，但是我们处于一个资源非常丰富的环境之中，如果有不懂的问题就可以向较为渊博的老师和同学寻求帮助，因此我应该充分利用这样难得的机会，利用一切对我们有利的资源，努力将我的设计做到最好，由于核桃破壳的机械，在国内外的研究起步都较晚，所以技术还有待完善，同时与其相关的学术报告也不是很丰富，所以我们应该通过多种途径试探性的研究与设计，在内外磨式破壳装置的方向去不断设计构思核桃破壳机械，以达到破壳最优效果的目的。新疆的核桃早以其个大、皮薄、质优闻名全国各个地方，因为薄壳和中壳核桃的横隔膜退化或呈膜质，内褶壁退化且不发达，相对易于用机械破壳作业的进行，新疆核桃品种性状的不断改良的脚步也为机械化破壳取仁作业提供了有利条件。
[14]那么，成功设计出核桃破壳机应该达到以下几个任务要求：
要求破壳率较高，碎仁较少，其中高路仁率较高，即整仁和半仁含量较高，仁壳分离较为彻底。在能保证能破壳作业完成的前提下,失效变形越小越好,破碎时获得的整仁越大越好。可以通过减少失效变形的机理明显提高坚果的破壳质量和果仁的回收率。
1.4 方案的确定
本课题重点研究核桃的破壳作业的破壳部分，以用来改善现存的破壳率较低、损失率较高、果
[15]仁完整性较差、通用性较差、机具性能较不稳定、适应性较差、作业成本较高等一系列的问题。
1.4.1关键问题解决思路：对内外磨式核桃破壳机的主要部件是带有齿槽的内外磨。
因该机不能自动适应核桃的大小.又由于目前核挑挤压磨进行了设计研究，确定了核桃在挤压磨中的导入条件, 给出了挤压磨之间间隙、直径、长度的确定方法。对核桃破壳机械的挤压磨进行设计时, 挤压磨必须满足两个条件,一是核桃在挤压磨间被夹持而不滑脱(即导入条件); 而是满足
[16]设计要求的生产。
1.4.2设计方法：用内外磨挤压方式进行核桃破壳。
其破壳工作的原理图如图1-1。外磨l先固定在机架上，内磨3在减速电机的带动下不停地转动。核桃在内外磨之间的间隙之中破裂脱壳，当破碎到合适的粒度后，由挡板4与内磨3下底之间的足够大小的缝隙落到落料扳上。核桃品种不纯、大小又不一，因此该机具在实际的使用过程中存在有一定缺陷，破裂果径不同的核挑时，必须更更换尺寸大小不同的内外磨部分。内外磨式核桃破壳机应该由内外磨、机架、传动系统和出料板组成，重点对内外磨式核桃破壳装置进行深入设计，包括对内外磨的尺寸大小及内磨外侧面倾角的大小等等。内外磨设计的原理如图1-1。
由于该装置很好地利用了磨壳原理，而且实现了核桃的冲击挤压及磨损，但破裂效果、取仁率
[16]等还需进行试验。该装置破壳取仁的性能指标理论参考值有： 最大生产率可以为l80kg/h。
工作过程：由于用内磨上半部分导入核桃，在内磨与外磨的摩擦之中进行下落，核桃表面发生了部分磨损，然后利用内外磨之间的挤压冲击作用，用较小的力就可以让核桃表面逐步产生裂纹并扩展，直到最后完全破裂，碎壳和仁都会从最小间隙处掉下，然后再由出料板滑出。
1 外磨 2 核桃 3 内磨 4 挡板
图1-1 内外磨式核桃破壳机原理图
2 设计方案的选择
经过查阅相关资料以及和老师同学探讨，最终确定设计的部分包括内外磨，出料板，箱体和传动部分等等。
2.1 总体设计
该核桃破壳机由入料口喂入核桃，入料口与箱体链连接，设计时应将核桃喂入内外磨之间；核桃进入内外磨之间，由内磨将其导入并进行摩擦外壳，在核桃下落过程中，由外磨的间歇运动对核桃已经磨损的部分进行挤压，加上内磨的进一步磨损，核桃壳仁分离，进入落料板，仁壳分离实现，设计过程中内外膜之间的间隙应该保证核桃充分落入但又不只做自由落体运动，内外磨是该设计的核心部分，外磨的间歇运动由凸轮和弹簧来实现；传动部分的设计包括发动机到内磨以及凸轮的传动，用一对齿轮加上联轴器进行传动；动力部分用减速电机来完成。另外此设计中应包括两根轴的设计与校核，以及一些附件的设计。
2.2 核桃破壳部分的设计
试验时需调换与安装．就可试验齿形的大小对核桃破壳取仁性能的一些影响。将核桃的磨损加挤压破裂过程近似简化为匀速转动和匀速下落．当核桃将开始受挤压时，旋转的内磨带动核桃一边转动一边向下平动, 转动的角度为α，核桃旋转的角度为β，经过简单运算即可推导得出 β=(2r-1)α （2－1） d
式中d为内磨的直径，d=74mm
d为简化了的核桃的直径，就是相应两接触点间的实际距离,d与横的核桃直径均值的关系为 r=/dD=sin450-2 （2－2） 22
理想的冲击挤压破裂过程要求核桃从挤压过程开始到破裂结束转过一周即可，即β=360。足以保证核桃在整个圆周上都产生裂纹，使得壳的破裂全面而又均匀．提高破壳的质量。故有，理想的挤入角为 360+30 （2－3） 200/d
[17]这里考虑到核桃在挤压破裂过程中的速度要发生变化.取修正角ϕ为3。每个尺寸等级的绵核 a3=
桃的r'与a3如表2－1所示。
表2－1 核桃不同尺寸等级的r和
横径的范围mm
近似的直径P/mm
简化了圆的半径mm
理想的挤入角 30-32 31 9.0 17.8 32-34 33 9.7 18.9 34-36 35 10.1 19.9 'a3 36-38 37 11.1 21.0 38-40 39 11.8 22.0
从图2－2可知,外磨的半径R不同，产生的最大压缩变形量也不同，限于篇幅，这里仅给出最终计算公式 δm=r'2(1-cosa3)-s （2－4） 计算结果如表2－2所示
核桃破壳取仁工艺及关键设备
李忠新,杨 军,杨莉玲,韩小军,李新明
(新疆农科院农机化研究所,乌鲁木齐
830091)
摘 要:我国核桃栽培面积大,产量高,但是加工技术落后,没有成熟的核桃破壳机械。针对上述问题,确定了核桃破壳取仁工艺,介绍了常见核桃破壳取仁方法及核桃破壳装置,并设计开发了6PK-400核桃破壳机,对其结构和原理做了介绍。该机选用平板挤压破壳方法,采用了一对端面呈倾斜、上宽下窄的破壳板作为核桃破壳工作部件,可对核桃进行破壳取仁。通过对核桃破壳试验及影响核桃破壳的主要因素进行分析表明:该机具结构设计合理,为破壳装置的改进设计与使用提供了理论依据。关键词:核桃破壳;取仁工艺;理论分析;影响因素中图分类号:S226.4 文献标识码:A
文章编号:1003-188X(2008)12-0027-03
0 引言
我国的核桃栽培面积约130万hm以上,主要种植区域在西南和西北
[1]
2
受到腐蚀,处理不好还会造成对环境的污染;真空破壳和超声波破壳方法设备昂贵,破壳成本高,且破壳效果不够理想;定间隙挤压破壳方法值得探索
[2]
。
。在国际市场上,核桃与杏
[1]
核桃破壳装置是核桃破壳取仁机的核心装置。机械剥壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剥壳,借助撞击作用撞击剥壳、利用剪切作用的剪切剥壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压剥壳。常见的破壳装置有圆盘剥壳装置、齿辊剥壳装置、离心剥壳装置、锤击式剥壳装置、轧辊式剥壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置以及平板挤压式破壳装置。
仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识
。我国核桃总产量约【核桃破壳机】
31万t,全国人均占有0.24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远,如美国人均占有核桃1.5kg,是我国的6倍。
针对核桃加工存在的问题和市场的需求,确定核桃加工工艺,除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外,还可进一步深加工。在加工中,存在的问题是核桃脱壳比较困难,主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求,故研制高效剥壳机已成当务之急。为此,笔者对自行设计的6PK-400核桃破壳机原理及其重要参数进行介绍,并分析了影响核桃破壳的主要因素。
2 6PK-400核桃破壳机介绍
通过对成熟核桃物料特性的研究以及对核桃破壳工作部件的分析,本研究选用平板挤压剥壳方法。采用了一对端面呈倾斜、上宽下窄的破壳板作为核桃破壳工作部件,并设计出了6PK-400核桃破壳机,如图1
所示。
1 核桃破壳取仁方法及核桃破壳装置
目前,核桃破壳取仁方法有离心碰撞式破壳法、化学腐蚀法、真空破壳取仁法、超声波破壳法和定间隙挤压破壳法。离心碰撞方法碎仁太多,所以应用很少;化学腐蚀方法由于在实际操作中不好控制,仁易
收稿日期:
2008-05-21
基金项目:自治区农机化新技术新机具研制开发项目(2008-NJKY-03);新疆维吾尔自治区财政林业科技专项资金项目作者简介:李忠新(1958-),男,乌鲁木齐人,副研究员,(E-mail)
lzx@xaas.ac.cn。
通讯作者:杨莉玲(1980-),女,四川江津人,硕士生,(E-mail)
yangliling627@163.com。
1.定破壳板 2.调距手柄 3.偏心轴 4.动破壳板
图1 6PK一400核桃破壳机简图Fig.1
Illustrationofwalnutexuviatingequipment
2.1 破壳机的工作原理
该装置由一对端面呈倾斜、上宽下窄的破壳板组
成。动破壳板一端通过铰链连接到壳体,一端可由偏心轴带动做往复曲线运动;定破壳板是一可调挤压直板,上方一端与机体铰接,下方与调距手柄相连,手柄由可转动的一段螺栓组成。旋转手柄可推动定破壳板前后运动,用来调节两板之间的间隙和角度,使挤压间隙的最小宽度小于果壳的直径,并接近于核桃果仁最大外径。两破壳板表面焊有鱼鳞状铁网,有许多细小的横纹,用于增加与核桃接触的粗糙度。落入破壳板狭缝的核桃,随动破壳板运动经最窄处破壳后,经出料口甩出。该机可破太小混杂在一起的核桃。2.2 破壳机工作部件的分析2.2.1 破壳板的材料及表面形状
破壳板的材料选用45钢,可在破壳板表面焊鱼鳞状铁网,也可在破壳板的表面全部滚花,花纹可采用网花或直花两种。45钢的硬度较高,但弹性较差,破壳变形小,对核桃的挤压力大,容易使核桃充分破壳,但也增加了碎仁率。当使用工程塑料破壳板时,由于硬度低,弹性好,脱壳变形大,核桃所受到的挤压力较小,破壳时间相对较长,破壳率较低,但碎仁率较小
[3]
mg、frcosA和fn方向向下,有促使核桃进入间隙的作用。其中,fr=LR,fn=LN,L为摩擦系数。
欲使核桃能顺利地进入挤压间隙,则必须使
mg+LN+LRcosA>RsinA
由于(1)得
mg+2LRcosA+RLsinA>RsinA
2
(1)
EF
x
=0,将N=RcosA+LRsinA带入式
(2)
式(2)中,R,L,m,g为已知量;A角为变量,它随破壳板的间隙和角度的改变而改变,从式(2)中可求出A值。(2)式移项得
2LcosA+(L-1)sinA>-mg/R将L=tanB代入式(3),整理后得
A<arcsin(mgcosB/R)+2B;
式中 R-动破壳板对核桃的正压力;
N-定破壳板对核桃的正压力;
A-正压力R与水平线的夹角,也称进入角; B-两破壳板与核桃表面间的摩擦角;
L-两破壳板与核桃表面间的摩擦系数,L=
tanB;
mg-核桃的质量。
式(4)为破壳板夹住核桃的条件。
由图2可知,当两破壳板的间隙越小时,A角越大,使得A\arcsin(mgcosB/R)+2B时不能正常工作。实际上,在破壳机构上方的核桃群体物料对两板间隙上的核桃有一定的压力,这个压力促使核桃进入两板的间隙。因此,实际的A角可以比理论的计算值大,即最小破壳间隙可以比理论计算值小。
2
2
2
(3)(4)
。根据核桃破壳生产的具体要求,也可选择工程
塑料作破壳板的材料。
2.2.2 核桃进入破壳板间隙的条件
核桃能否顺利地进入破壳板挤压间隙,取决于破壳板间隙大小以及与核桃接触的情况
[3]
。核桃以厚
度方向进入挤压间隙,其受力分析如图2
所示。
3 影响核桃破壳的因素
多次试验的结果证明,破壳效果与多种因素有关。机械的结构因素有进入角、摩擦角、电机转速、破壳板间隙、破壳板硬度、破壳板上网格形状和大小等;
图2 核桃进入挤压间隙受力图Fig.2 Forceillustrationofextrusionclearance
物料因素有品种、含水率、粒型大小、饱满程度、均匀度、表面粗糙度、壳的厚薄和内隔膜面积等。除此之外,还和喂料速度有关。3.1 核桃的性质3.1.1 核桃的品种
由于核桃品种繁杂,形状不规则,尺寸差异较大,壳仁间隙小,壳完全破裂所要求的变形量大于壳仁间隙,所以破壳取仁难度较大
[4]
要使核桃能在两破壳板的间隙被挤压破壳,核桃首先必须被夹住,然后卷入两板间隙被挤压破壳。在进入瞬间,可按刚性体分析受力情况。在这个过程中,单个核桃要受到5个力的作用,分别是核桃的重力mg、动破壳板对核桃的正压力R、定破壳板对核桃的正压力N及两破壳板与核桃表面间的摩擦力fr和fn。力R在Y轴上的分量RsinA的方向向上,有阻止核桃进入间隙的作用。核桃刚喂入时,受R和N力的作用,有脱离破壳区的趋势,故摩擦力方向向下,力
。核桃仁与壳之间的空
隙大,仁壳结合松懈,易剥壳分离,否则难以剥壳分离。因此,应尽量选择壳薄与横隔膜(夹层)退化的核桃,从而易于破出更多的整仁或半仁。
3.1.2 核桃饱满程度和均匀度
核桃饱满程度和均匀度对剥壳效果也产生影响。核桃粒度不均匀,剥壳设备最佳操作条件的确定困难,使剥壳效率和粉末度无法达到最佳的平衡,剥壳效果下降。为提高剥壳效果,可采取循环剥壳和二次剥壳的工艺,当粒度相差太大时,最好采取分级剥壳,才能达到好的工艺效果。3.1.3 核桃的湿度要适中
核桃水分含量对外壳的强度、弹性、塑性以及仁的粉碎度都有直接影响。一般情况下,核桃含水量越低,其外壳越脆,剥壳时易破壳,但剥壳后混合物的粉末度增加;反之,外壳的韧性好,剥壳时的破壳率低,但剥壳后的整仁率提高。在核桃剥壳时,应保持最适当的水分含量,使外壳和仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异,这样一方面使外壳含水量低到使其具有最大的脆性更易破碎剥壳,另一方面又不致于使仁在机械外力的作用下粉末度太大。因此,控制核桃剥壳时的最佳水分含量,对提高剥壳效率和减少粉末度都十分重要。试验结果证明,核桃湿度15%左右时破壳较为合适。
3.2 破壳机的结构因素3.2.1 破壳板转速的选用
破壳板转速加大,剪切作用增加,破壳率加大。两破壳板转速差过大,由于剪切撕剥作用过大及机器振动等原因,对核桃仁有损伤作用。合适的转速差与物料有关,较难破壳的核桃应采用较大的转速差。试验证明,选用6~8r/s比较合适。3.2.2 破壳间隙要与核桃的尺寸相适应
破壳板的间隙大小是影响核桃破碎率和破壳率高低的重要因素。果径不同的核桃,破壳时所需要的压缩变形量也不相同,因此破壳前需要对核桃进行分级,破壳间隙应能做相应调整。经实测发现:核桃形状不规则,其壳仁间隙小。试验证明,核桃壳完全破裂所需的变形量大于壳仁间隙
[2]
挤压力为零,这时候核桃破壳是最理想的,它完全可以保证核桃仁不碎。由于核桃具有一定的弹性,并在厚度方向能承受一定的压力,所以使e<c+2h或e<C-d,这样应能使核桃壳被压碎,而核桃仁受到的压
[3]
力又在弹性范围内,即使破壳也不碎仁。两板的间隙可根据核桃的大小进行相应的调整,以适应不同规格核桃的加工。3.2.3 破壳板的硬度
破壳板硬度对破壳有较大影响,适当的硬度及弹性可获得与核桃壳之间所需的摩擦力。若硬度太低,破壳板容易摩擦受热发软而过快磨损,使用寿命短;若硬度太大,则弹性差,对核桃挤压力大容易伤核桃仁,同时变形小,与核桃壳之间摩擦减小,使撕剥作用相对较弱,影响破壳。试验结果证明,采用HRC硬度为40~50的45钢较合适。3.3 喂料速度对破壳效果的影响
在两板间隙不变的情况下,喂料速度越高,单位时间通过的核桃量越多,生产率越高。但经过实验证明,当喂料速度远大于生产率时,核桃破碎率增加,而破壳质量则严重下降。因此,喂料速度应控制在一定范围内。
4 结论
1)核桃破壳主要是借助R和N所产生的一对挤压力引起的,挤压力只能使核桃壳破碎。挤压力的大小取决于破壳板间隙、硬度和摩擦系数,增加破壳板花纹是提高脱壳能力又不增加破碎率的有效方法。
2)破壳效果与破壳机结构和物料有关。机械的结构因素有进入角、摩擦角、电机转速、破壳板间隙、破壳板硬度、破壳板上网格形状和大小等。物料因素有品种、含水率、粒型大小、饱满程度、均匀度、表面粗糙度、壳的厚薄和内隔膜面积等。除此之外,还和喂料速度有关。
3)提高生产率可通过增加料斗容量和破壳板面积获得。参考文献:
[1] 郗荣庭,刘梦军.中国干果[M].北京:中国林业出版社,
2005.
[2] 史建新,赵海军,辛动军.基于有限元分析的核桃脱壳技
术研究[J].农业工程学报,2005(3):185.
[3] 刘少达,朱立学,刘清生.银杏(白果)脱壳机工作部件重
要参数的分析[J].农机化研究,2005(2):87.
[4] 史建新,辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问
题探讨[J].新疆农机化,2001(6):29.
。
(5)(6)
核桃以厚度方向被挤压进入间隙,其挤压间隙为
e[c+2h
或
e[C-d
c-核桃仁的厚度;
h-核桃在厚度方向上壳的厚度; C-核桃的厚度;
d-核桃仁与核桃壳内壁间的间隙。
当e=c+2h或e=C-d时,是两破壳板间隙的最大值。此时,核桃壳受到两板的挤压力,而核桃仁的式中 e-两破壳板的间隙;
(下转第89页)
MeasuringandRecordingtheTemperatureandHumidityofthe
GranaryBasedonSTC89C54andDS1302
LiJianbo,SheShaohua,WanJiafu
1,2
2
2
(1.NationalEngineeringResearchCenterofNovelEquipmentforPolymerProcessing,SouthChinaUniversityofTechnolo-gy,Guangzhou510640,China;2.VocationalCollegeofMechanicalandElectricalTechnology,Guangzhou510515,China)Abstract:Asystemwasdesignedformeasuringandrecordingthetemperatureandhumidityinthegranary,basedonSTC89C54andDS1302,inordertoassuregrainsecurity.ThetemperaturesensormakeuseofDS18B20astemperaturetestcomponen,twhichisasinglebusdigitaltemperaturesensor;thehumiditysensormakeuseofHS1101,whichisarelativehumiditysensor;dynamicdataisstoredtointernalEEPROMofSTC89C54.Thesystemworkedproperly,itcansatisfytherequirementsofreal-timedetectionandrecord,itcangiveanalarmwhenthetemperatureandhumidityisoverstandard.Keywords:temperatureandhumidityofthegranary;real-timemonitoring;DS1302;DS18B20;HS1101;STC89C54
(上接第29页)
AbstractID:1003-188X(2008)12-0027-EA
WalnutExuviatingTakestheKindCraftandtheKeyEquipment
LiZhongxin,YangJun,YangLiling,HanXiaojun,LiXinming
(AgriculturalMechanizationInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)
Abstract:AnewdesignofwalnutexuviatinghasbeenaccomplishedbyXinjiangAcademyofAgriculturalSciencesaimedtosolvetheextremelyimportantproblemofbackwardtechnologyandnot-maturewalnutexuviatingmachineryinwalnutcultivatedareaofhighoutpu.tAuthorhaddeterminedthewalnutexuviatingcraf,tintroducedthecommonwalnutexuvia-tingmethodandinstallmen,tfinallydesignedthe6PK-400walnutexuviatingmachine,introduceditsstructureandtheprinciple.Thismachineselectedtheplatetopushtheimplosionshellmethod,usedapairofshellingplatebywayofworkingpar,titmightcarryonthewalnutexuviating.Throughthewalnutexuviatingexperimentandtheprimaryinfluencefactoranalysis,indicatedthatthismachinestructuraldesignisreasonableandprovidedthetheorybasisfortheexuviatinginstallments'improvemen.t
Keywords:walnutexuviating;takethekindcraf;ttheoreticalanalysis;influencingfactor
(上接第32页)
AbstractID:1003-188X(2008)12-0030-EA
TheLocalizationResearchofWirelessSensorNodesinGreenhouses
ZhangLil,iZhangRongbiao
(JiangsuUniversity,CollegeofElectricalandInformationEngineering,Zhenjiang212013,China)
Abstract:Inrecentyears,thewirelesssensornetworkshavebeengraduallyappliedinthegreenhousecontrolsystem.Intheexistinggreenhouse,thesensornodes.localizationismostlyimplementsbytheman-power.Thisisawasteoftimeandawasteofmanpower.Inordertoimprovethesituation,wearefocusingonthesensornode.slocalizationbyitselfinthegreenhouse.InthisarticlewewillapplyalocalizationmethodbasedontheRSSI.Thisrangefreelocalizationmethod.sprecisionishigh,andthecostislow,anditisappliedtothegreenhousecontrolsystem.Keywords:greenhouse;wirelesstestingcontro;lsensornode;localizationmethod
新疆农业大学
专业文献综述
目:
名:
院:
业:
级:
号:
绩：
: 核桃破壳机文献综述 丁文艺 机械交通学院 农业机械化及其自动化082 机化082 083732241 郭俊先 职称:
2012年2月22号
题姓学专 班学成指导教师
目 录
1 机械破壳的意义 ....................................................................................................... 2
2核桃的分类 ................................................................................................................ 3
2.1.1 类群 .................................................................................................................. 3
2.1.1.1 核桃类群 .................................................................................................. 3
2.1.1.2 铁核桃类群 .............................................................................................. 3
2.1.2 品种群 .............................................................................................................. 4
2.1.2.1 品种 .......................................................................................................... 4
3 桃破壳取仁机的机型研制 ....................................................................................... 5
3. 1 陕西核桃剥壳机采用定向对刀挤切原理剥壳取仁 ........................................ 5
3. 2 山西核桃剥壳机采用挤搓原理剥壳取仁 ........................................................ 6
3. 3 北京农业机械学院、襄樊农机化研究所研制的核桃剥壳机 ........................ 6
3. 4 新疆农业大学史建新老师的6HP一150型核桃破壳机的设计 ................... 7
3.4.1 6HP一150型核桃破壳机的特点 .......................................................... 8
3. 5新疆农业大学史建新老师的多辊挤压式核桃破壳机结构及原理 ................. 9
3.51 结构特点 ....................................................................................................... 9
3.52工作原理 ...................................................................................................... 10
4 结论 ......................................................................................................................... 10
参考文献...................................................................................................................... 11
核桃破壳机文献综述
作者：丁文艺 指导老师：郭俊先
【摘要】核桃具有营养很高，不论是在国内还是在国外又具有很广阔的市场空间，人们的需求量还是很大的。核桃的品种不是单一的，而是有多种品种。靠人工破壳很难达到预期的要求，这就需要用机械来实现，用机械的方法可将核桃分为两类。然后进行探究核桃的总体结构，进行核桃的受力分析，再研制出适合不同品种的核桃破壳机。以达到最大限度的提高核桃破壳的总体效率。在主要对国内研制大核桃破壳机中研究各自的原理、特点、缺点，进行总结。之后进行核桃的受力分析、结构分析、环境分析。总结出核桃的特点，设计出所需的核桃破壳机。 关键词：品种 核桃结构 原理
Machine for breaking walnut shell review
Author：Ding Wenyi Turor：guo Junxian
【Title】The walnut has high in nutrients, both at home and abroad and has a broad market space, people demand is very big still. Walnut varieties is not single, but there are several varieties. By artificial rupture of shell is very difficult to achieve the desired requirements, which need to use machinery to achieve, with mechanical method can be divided into two kinds of walnut. Then the overall structure of research of walnut, walnut stress analysis, and developed for different varieties of walnut shell breaking machine. In order to maximize the overall efficiency of breaking walnut shell. In the main on the domestic development of large machine for breaking walnut shell of each principle, characteristics, disadvantages, summary. After the walnut stress analysis, structure analysis, environmental analysis. Summarize the walnut characteristics, design for a machine for breaking walnut shell.
Key words： Varieties；Walnut structure；Principle
核桃是世界著名四大干果之一(还有扁桃、腰果、榛子)，它是胡桃属落叶乔木，在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测，核桃富含脂肪(70%以上)
及蛋白质(20%)，是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆产量最多，约占全国总产量的85%以上，并且是我国传统出口物资之一。
我国的核桃栽培面积约130万hm2以上，主要种植区域在西南和西北。在国际市场上，核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨，全国人均占有0. 24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远，如美国人均占有核桃1. 5kg，是我国的6倍。针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。在加工中，存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急。
核桃也是我国干果类商品出口之一， 加工和出口的季节性比较强。核桃取仁在我国历来靠手工， 一人一天平均仅能砸30斤核桃， 取仁约12斤， 以天津口岸年出口核桃仁5000吨计，仅取仁一项需占用劳力80多万个劳动日， 而且， 加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节， 任务重， 时间紧， 形成与农业争劳力的局面， 所以， 实现核桃取仁机械化， 对解放劳动力， 支援农业生产有重要意义。核桃出口国家较多， 进口国家比较集中， 国际市场斗争十分激烈， 实现核桃加工机械化， 有利于我们抢时间， 争速度， 支援外贸。从经济上说， 国际市场核桃仁各质量等级的差价甚大。机械取仁有希望提高取仁质量，增加外汇， 同时大规模集中加工， 便于综合利用。核桃仁中约占5%的碎末可以集中榨油，大量的核桃壳是做活性炭的好原料。手工分散加工， 这些碎末都浪费了。研制核桃取仁机的具体任务是寻找适当的、特别是保证取仁质量的破壳工艺方法，研究实现这一工艺方法所要求的机器。
1 机械破壳的意义
为了了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率高，质量好的脱壳方法，是发展的必然。我国核桃资源丰富，1993
年全国产量达到21.3万吨，如何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂松果的方法，日本专利破除栗壳的方法，我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有些的探讨，但均未解决好核桃去壳取仁的问题。
在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工砸取，劳动生产率低，且病菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。 2 核桃的分类
2.1.1 类群
形态特征和生态类型具有统一性的品种群称为类群。我国核桃品种分为核桃类群和铁核桃累群。通常称前者为北方核桃，后者为南方核桃。
2.1.1.1 核桃类群
各品种群的核桃外表近似球形。壳表面沿纵径方向分布着长条沟纹，结合线下半部平，上半部微隆起，约1~2mm。见下图。
2.1.1.2 铁核桃类群
各个种群的核桃外表近似球形，壳表面分布较深的坑点，结合线宽而隆起约