吐魯洪·吐爾迪，阿依木妮莎·拜克熱

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所,新疆　烏魯木齊　830091）

0　引言

巴旦木又稱扁桃，巴旦木是世界四大著名干果之一，其果仁營養(yǎng)價值比同重量的牛肉高6倍，營養(yǎng)價值極高，為不可多得的滋補(bǔ)佳品。在中亞和歐洲一些國家被譽(yù)為圣果，巴旦木市場上的價格位居各經(jīng)濟(jì)林果之首。目前國內(nèi)市場上出售的巴旦木仁大部分是靠手工或簡易機(jī)具砸取，存在勞動強(qiáng)度大、工作效率低、仁破損率高等問題，因此急需先進(jìn)的巴旦木機(jī)加工設(shè)備。根據(jù)巴旦木的物理特性，采取先分級后破殼，可降低巴旦木破仁率，提高破殼率。

目前堅果分級主要有：振動分級篩和滾筒分級篩，振動篩分機(jī)是利用激振器（偏心塊或偏心軸）產(chǎn)生的激振力，使篩體沿激振力方向作周期性往復(fù)振動，物料在篩面上跳動，通過不同的篩孔把不同規(guī)格的物料分級規(guī)整到所要求的篩面，以達(dá)到分級的目的。振動分級機(jī)對堅果仁容易造成機(jī)械損傷，分級效率低，噪音大，在堅果分級時應(yīng)用較少。滾筒分級機(jī)利用多節(jié)不同孔徑滾筒篩的旋轉(zhuǎn)，對直徑大小不同的堅果進(jìn)行尺寸分級，整體工作平穩(wěn)，且對堅果不會造成機(jī)械損傷，分級效率高，噪音小，應(yīng)用較為廣泛。項目組設(shè)計了兩種不同形式的機(jī)具進(jìn)行對比試驗，并通過試驗驗證其分級效果。

1　結(jié)構(gòu)及工作原理

滾筒分級機(jī)的關(guān)鍵部件為滾筒，結(jié)構(gòu)分2種，（1）柵欄式轉(zhuǎn)筒；（2）篩網(wǎng)式轉(zhuǎn)筒。轉(zhuǎn)筒按分級的需要設(shè)計成幾段，各段的孔徑不同，進(jìn)口端的孔徑最小，出口端最大。

1．1　柵欄式滾筒

1.1.1結(jié)構(gòu)

該圓環(huán)式柵欄滾筒分級機(jī)主要有機(jī)架、進(jìn)料口、軸承座、軸、法蘭盤、出料口、電機(jī)等組成。進(jìn)料口一端安裝在機(jī)架上，一端伸進(jìn)滾筒內(nèi)并保持一定的距離，不妨礙滾筒的轉(zhuǎn)動，每個柵欄條都用直徑相同的圓鋼組成圓環(huán)形，均勻排列，每節(jié)滾筒有法蘭盤、加強(qiáng)筋和多個圓環(huán)式柵欄組成，滾筒間隙依次增大。第一節(jié)圓環(huán)式柵欄分離出尺寸最小的堅果，較大堅果從最后一節(jié)分離出來。

圖1　柵欄式滾筒分級機(jī)

1.1.2工作原理

工作時，電機(jī)通過鏈輪帶動滾筒軸轉(zhuǎn)動，滾筒軸帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，巴旦木通過進(jìn)料口進(jìn)入滾筒內(nèi)，巴旦木核沿著旋轉(zhuǎn)篩筒的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，在滾筒的離心力的作用下，將厚度尺寸小的巴旦木從第一節(jié)滾筒篩柵欄間隙中分離出來，厚度尺寸較大的巴旦木在滾筒的帶動下運動到下一級繼續(xù)篩分，如此重復(fù)到第四級，厚度最大的從出料口分離為止，達(dá)到分離目的。

1.2　篩片式滾筒

1.2.1結(jié)構(gòu)

該篩片滾筒分級機(jī)主要有機(jī)架、進(jìn)料口、軸承座、軸、篩片、法蘭盤、出料口、電機(jī)等組成。進(jìn)料口一端安裝在機(jī)架上，一端伸進(jìn)滾筒內(nèi)并保持一定的距離，不妨礙滾筒的轉(zhuǎn)動，每節(jié)滾筒用大小孔不同的篩片焊接在法蘭盤上，每節(jié)滾筒有法蘭盤、加強(qiáng)筋組成滾筒篩片間隙依次增大。第一節(jié)滾筒分離出尺寸最小的堅果，較大堅果從最后一節(jié)分離出來。

圖2　篩片式滾筒分級機(jī)

1.2.2工作原理

工作時，電機(jī)通過鏈輪帶動滾筒軸轉(zhuǎn)動，滾筒軸帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，巴旦木通過進(jìn)料口進(jìn)入滾筒內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)滾筒的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，在滾筒的離心力的作用下，將厚度尺寸最小的巴旦木從第一節(jié)滾筒篩間隙中分離出來，厚度尺寸較大的巴旦木在滾筒的帶動下運動到下一級繼續(xù)篩分，如此重復(fù)到第四級，厚度最大的從出料口分離，達(dá)到分離目的。

2　主要工作部件參數(shù)的確定

2.1　滾筒的設(shè)計

目前新疆巴旦木主要有紙皮巴旦木、薄皮巴旦木、鷹嘴巴旦木（厚皮）和雙仁巴旦木4個品種。巴旦木的品種不同其理特性也會有些差別,本試驗采用新疆莎車縣產(chǎn)的莎車3#巴旦木。莎車3#大小不一，使用游標(biāo)卡尺對莎車3#長度L、寬度W、厚度T進(jìn)行測量，根據(jù)尺寸大小，由小到大將其分為3個等級，分別為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級，Ⅳ。

表1　莎車3#的分級

由表1可以看出巴旦木品種差異較大，按巴旦木厚度進(jìn)行分級，可將巴旦木分級滾筒分成4節(jié)，物料分成5級。

2.2　滾筒篩篩孔的確定

由表1可以看出，根據(jù)巴旦木的厚度大小，設(shè)定滾筒第一級篩孔的直徑大小為10.08 mm＜d＜12.22 mm，滾筒第二級篩孔的直徑大小為12.22 mm＜d＜14.34 mm，滾筒第三級篩孔的直徑大小為14.34mm＜d＜16.28 mm，滾筒第四級篩孔的直徑大小為16.28 mm＜d＜18.94 mm，篩孔的排列方式采用三角形排列。

2.3　滾筒轉(zhuǎn)速的確定

滾筒的轉(zhuǎn)速直接影響生產(chǎn)率和分級效果。滾筒的最高轉(zhuǎn)速不能使物料在達(dá)到滾筒頂部時所產(chǎn)生的離心力大于物料的重力，以確保物料靠自身的重力自由落下，否則物料會貼緊在滾筒內(nèi)壁上無法分離，其他物料也無法進(jìn)入篩孔，從而減少了篩分面積，甚至造成篩孔完全堵塞，影響巴旦木分離效果。根據(jù)試驗柵欄式滾筒分級機(jī)分級機(jī)轉(zhuǎn)速取值范圍在25～50 r/min，篩片式滾筒分級機(jī)分級時轉(zhuǎn)速取值范圍在15～25 r/min效果較好。

2.4　滾筒傾角的確定

物料在滾筒內(nèi)向出口處的運動是靠滾筒與水平面的傾角與轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。傾角過大，容易造成物料在滾筒中運動速度過快，使物料來不及分級就被送至下一級；反之，傾角過小，生產(chǎn)率就會降低。由于巴旦木核形狀不規(guī)則，流動性較差，初步確定傾角取值3°～5°。

3　分級機(jī)的性能試驗

分級機(jī)工作時，滾筒的轉(zhuǎn)速、傾角和喂入量直接影響生產(chǎn)率和分級效果，采用三因素三水平的正交試驗。通過試驗分析滾筒傾角（A）、滾筒轉(zhuǎn)速（B）、加料速度（C），優(yōu)選出較為合適的工作參數(shù)。滾筒傾角3°～5°，滾筒轉(zhuǎn)速 15～35 r/min，喂入量 100～300 kg/h。滾筒傾角通過調(diào)節(jié)機(jī)架支腿高低來實現(xiàn)，滾筒轉(zhuǎn)速通過變頻器控制器調(diào)節(jié)。試驗因素、水平及試驗結(jié)果如表2、表3和表4所示。

表2　試驗因素水平

在巴旦木核的分級過程中，當(dāng)巴旦木核的喂入量加大時，明顯可以提高生產(chǎn)率；但當(dāng)喂入量過大時，巴旦木會在滾筒內(nèi)堆積，增加分級誤差，降低分級精度。分級滾筒的傾角加大時，巴旦木核在分級滾筒中運動過快，來不及分級便沿著滾筒傾斜方向向下運動，易造成串級，降低分級精度。如果傾角變小，巴旦木核在分級滾筒中運動變慢，會造成分級滾筒堵塞，降低分級精度。分級滾筒轉(zhuǎn)速過高，使得巴旦木核的運動加快，導(dǎo)致串級嚴(yán)重，降低分級精度，分級滾筒的轉(zhuǎn)速過低，使得巴旦木核的運動不均勻，巴旦木核的分級作用減弱，降低分級精度。通過進(jìn)行巴旦木核分級的試驗，找出影響巴旦木核分級機(jī)分級精度的因素主次和較佳的參數(shù)組合，即滾筒傾角4°，滾筒轉(zhuǎn)速為 25 r/min，喂入 200 kg/h。

表3　試驗方法及結(jié)果

表4　試驗結(jié)果極差分析

4　結(jié)論

柵欄式滾筒分級機(jī)比篩片式滾筒分級機(jī)分級合格率低，因柵欄式滾筒分級機(jī)由人工焊接，分級間隙焊接不均勻，導(dǎo)致分級合格率低，篩片式滾筒分級篩孔由數(shù)控機(jī)床切割，分級間隙均勻，因此分級合格率較高。

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