双滚筒气力循环式花生脱壳机设计

２ １ 双滚筒循环脱壳装置设计 双滚筒气力循环式花生脱壳机关键装置是脱壳 装置（ 一次 脱 壳 装 置、 二次脱壳装置） 、 气力清选装 置和风筛振动分选装置。脱壳装置通过一次脱壳装 置和二次脱壳装置 进 行 花 生 的 循 环 脱 壳， 决定了花 生脱净率、 花生仁破碎率、 花生仁损失率和脱壳效率 等。气力清选装置将花生脱壳装置脱出物中的花生 碎壳清选出来。风筛振动分选装置通过鱼鳞式振动 筛和气力综合作用， 将花生仁和未脱净的花生荚果 分出， 未脱净的花生 荚 果 通 过 送 料 风 机 气 流 的 作 用 送至二次脱壳滚筒继续脱壳。脱壳装置主要由脱壳 滚筒和凹板筛组成， 因此影响花生脱净率、 花生仁破 碎率、 花生仁损失率 及 脱 壳 效 率 的 主 要 因 素 包 括 滚 筒转速、 凹板筛栅条间隙及滚筒直径。 考虑 到 结 构 及 效 率， 结 合 表 １（ 花生含水率为 １ ０ ２ ％） 设计 的 一 次 和 二 次 脱 壳 滚 筒 直 径 分 别 为 ２ ０ ０ｍ ｍ 和７ ５ｍ ｍ ， 凹板筛栅条 间 隙 分 别 为 １ ０ｍ ｍ和 ８ｍ ｍ 。 因花生脱壳时受力复杂， 因此取理想情况， 根据 动能定理， 则有
第１ ０期 高连兴 等：双滚筒气力循环式花生脱壳机设计
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性能试验。
１ 整机结构与工作原理
双滚筒气力循环式花生脱壳机由电动机、 机架、 喂料斗、 一次脱壳滚筒与凹板筛 （ 一次脱壳装置） 、 振动筛与风 机 配 合 式 清 选 装 置、 气力输送装置（ 风 机与输送风筒） 、 二次脱壳 滚 筒 与 凹 板 筛 （ 二次脱壳 装置） 等构成， 其整体结构配置如图 １所示。
（ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇＡ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ１ １ ０ ８ ６ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇＰ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅＦ ａ ｒ ｍ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙＱ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙＳ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｅ Ａ ｄ ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ１ １ ０ ０ ３ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
［ ７～ １ ３ ］
针对上述问题， 在花生脱壳及损伤机理研究基础上， 本文设计双滚筒气 力 循 环 式 花 生 脱 壳 机， 实现花生 的双滚筒循环脱壳， 并针对辽宁主栽品种花生进行
。
现应用较为广泛的花生机械脱壳方法有： 撞击法、 碾
收稿日期：２ ０ １ １ ０ １ ０ ３ 修回日期：２ ０ １ １ ０ １ ２ ５
１ ． 胶带轮 １ ２ ． 机 架 ３ ． 风 筛 风 机 ４ ． 振 动 筛 ５ ． 吊杆机构 ６ ． 未脱花生回收斗 ７ ． 链 轮 组 合 ８ ． 二 次 脱 壳 滚 筒 ９ ． 二次脱 壳喂料斗 １ ０ ． 一次脱壳喂料斗 １ １ ． 一 次 脱 壳 滚 筒 １ ２ ． 分选风 机 １ ３ ． 胶带轮 ２ １ ４ ． 电动机 １ １ ５ ． 电动机 ２ １ ６ ． 二次脱壳送 料风机 １ ７ ． 凸轮装置 １ ８ ． 集仁口 １ ９ ． 胶带轮 ３ ２ ０ ． 二次脱 壳 输送风筒 ２ １ ． 碎壳溜槽 ２ ２ ． 胶带轮 ４
环一次脱壳过程。
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２ 关键部件设计
图１ 双滚筒气力循环式花生脱壳机整机结构简图 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍｏ ｆ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ
【 摘要】 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 ２ ３品种花生， 在一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒转速分别为 ２ ９ ６ 、 ３ ９ ２ｒ ／ ｍ ｉ ｎ时， 花生脱壳综合性能指标 最优， 即花生脱净率为 ９ ９ １ ２ ％， 花生仁破碎率为 １ ８ ２ ％， 花生仁损失率为 ０ ４ ０ ％。 关键词：花生 脱壳机 双滚筒 气力输送 循环脱壳 设计 中图分类号：Ｓ ２ ２ ６ ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ０ １ ２ ９ ８ （ ２ ０ １ １ ） １ ０ ０ ０ ６ ８ ０ ６
１ １ ］ 。原重献等进行了柔性橡胶 但脱壳破碎率较 高 ［ １ ２ ］ 滚筒和直立弹性橡胶板剥壳机构的研究 ［ 。目前，
引言 花生荚果在机械脱壳过程中普遍存在损伤率
１～ ３ ］ 高、 脱净率低 与 损 失 严 重 等 问 题 ［ 。其不仅直接
影响农产品的收入， 还关系到花生后续加工质量和 成本， 同时损伤的花生仁缺少完整的衣皮保护， 黄曲
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｗ ｏ ｒ ｋｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓａ ｎ ｄｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓｏ ｆｔ ｈ ｅｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍ ａ ｔ ｉ ｃｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒｗ ｅ ｒ ｅｓ ｕ ｍ ｍ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｋｐ ａ ｒ ｔ ｓｏ ｆ ｔ ｈ ｅｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅｏ ｆ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｗ ｅ ｒ ｅｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄｏ ｆ ｐ ｒ ｉ ｍ ａ ｒ ｙｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｗ ｉ ｔ ｈｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓａ ｎ ｄｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ，ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒａ ｎ ｄｅ ａ ｃ ｈｃ ｏ ｎ ｃ ａ ｖ ｅｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ．Ｔ ｈ ｅｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅｗ ａ ｓｍ ａ ｉ ｎ ｌ ｙｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄｏ ｆ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎａ ｎ ｄａ ｉ ｒ ｂ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ．Ｔ ｅ ｓ ｔ ｓｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｏ ｆｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄｔ ｈ ａ ｔｔ ｈ ｅｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｅ ｓｗ ｅ ｒ ｅ ： １ ８ ２ ％ ｆ ｏ ｒ ｄ ａ ｍ ａ ｇ ｅ ｄｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ，９ ９ １ ２ ％ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｅｏ ｆ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ａ ｎ ｄ０ ４ ０ ％ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｌ ｏ ｓ ｓｒ ａ ｔ ｅｏ ｆ ｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎｔ ｈ ｅｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｙｏ ｆ ｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ Ｈ ｕ ａ ｙ ｕ２ ３ｗ ｉ ｔ ｈｍ ｏ ｉ ｓ ｔ ｕ ｒ ｅｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ，ａ ｎ ｄ２ ９ ６ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｓ ｐ ｅ ｅ ｄｏ ｆ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ３ ９ ２ｒ ／ ｍ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ，Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ，Ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ，Ｐ ｎ ｅ ｕ ｍ ａ ｔ ｉ ｃｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ｙ ｃ ｌ ｅｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ，Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ 搓法、 剪切法、 挤压法和搓撕法。张效鹏等采用封闭 纹杆滚筒和圆钢条 栅 条 凹 板 进 行 了 花 生 脱 壳 研 究，
张效鹏等采用封闭纹杆滚筒和圆钢条栅条凹板进行了花生脱壳研究但脱壳破碎率较高11原重献等进行了柔性橡胶滚筒和直立弹性橡胶板剥壳机构的研究12目前普遍应用的卧式单滚筒花生脱壳机其滚筒和凹板之间间隙与凹板筛栅条间隙固定对不同品种与外形的花生适应性差造成损伤率高脱净率低14针对上述问题在花生脱壳及损伤机理研究基础上本文设计双滚筒气力循环式花生脱壳机实现花生的双滚筒循环脱壳并针对辽宁主栽品种花生进行整机结构与工作原理双滚筒气力循环式花生脱壳机由电动机机架喂料斗一次脱壳滚筒与凹板筛一次脱壳装置振动筛与风机配合式清选装置气力输送装置机与输送风筒二次脱壳滚筒与凹板筛二次脱壳装置等构成其整体结构配置如图1所示
５ ０ ７ ７ ５ １ ５ １ ） 、 辽宁省教育厅科技资助项目（ ２ ０ ０ ９ Ｓ ０ ９ ５ ） 和沈阳市科技攻关资助项目（ １ ０ ７ １ ２ １ ４ １ ０ ０ ） 国家自然科学基金资助项目（ 作者简介：高连兴， 教授， 博士， 主要从事农产品收获与加工机械研究， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｌ ｉ ａ ｎ ｘ ｉ ｎ ｇ ＿ ｇ ａ ｏ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
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４～ ６ ］ 。 霉毒菌非常容易侵染， 存有潜在的危害 ［
普遍应用的卧式单 滚 筒 花 生 脱 壳 机， 其滚筒和凹板 之间间隙与凹板筛 栅 条 间 隙 固 定， 对不同品种与外
１ ４～ １ ６ ］ 。 形的花生适应性差、 造成损伤率高、 脱净率低 ［
为 解 决 花 生 脱 壳 机 存 在 的 问 题， 科技人员在脱 壳方法、 脱壳机设计等方面进行了大量研究
图２ 花生脱壳机工作原理示意图 Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃｏ ｆ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅｏ ｆ ｐ ｅ ａ ｎ ｕ ｔ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ
１ ． 一次脱壳装置 ２ ． 二 次 脱 壳 装 置 ３ ． 待 脱 壳 花 生 ４ ． 一次脱 壳后的物料 ５ ． 花 生 碎 壳 ６ ． 花 生 仁 ７ ． 未脱壳的花生荚果 ８ ． 二次脱壳后的物料
２ ｍ ｖ ／ ２－ ０＝ Ｆ Ｓ Δ
花生 脱 壳 机 工 作 原 理 与 工 作 过 程 如 图 ２所 示。 脱壳机启动之后， 花生从一次脱壳喂料斗喂入， 受到 一次脱壳滚筒打板的冲击、 剪切和挤压， 以及花生之 间和花生与凹板筛之间的挤压、 摩擦与揉搓等作用， 经过脱壳滚筒的不 断 循 环 打 击 而 使 花 生 壳 开 裂、 破 碎， 花生 仁 与 花 生 壳 分 离。 花 生 脱 出 物 （ 脱出的花 生仁、 花生 碎 壳 和 部 分 未 脱 壳 的 花 生 荚 果 ） 在自身 重力、 打板与花生之间的挤压力、 花生随打板运动的 离心力作 用 下， 透 过 凹 板 筛 栅 条 间 隙 落 入 振 动 筛。 脱出物落入振动筛 过 程 中， 分选风机的气流将花生 碎壳经碎壳溜槽吹出。花生仁与部分未脱壳的花生 荚果落到振动筛上 后， 在振动筛与风机气流共同作 用下， 花生仁被 输 送 到 集 仁 口 内。 而 未 脱 壳 的 花 生 荚果则经过未脱花 生 回 收 斗 进 入 气 力 输 送 风 筒， 在 送料风机气流的作用下被输送到二次脱壳滚筒内再 次脱壳。由于二次 脱 壳 装 置 的 凹 板 筛 栅 条 间 隙、 滚 筒与凹板筛之间脱 壳 间 隙 较 一 次 脱 壳 装 置 小， 而且 二次脱壳滚筒较一 次 脱 壳 滚 筒 转 速 高， 最终使一次 脱壳滚筒未脱壳的 花 生 荚 果 脱 壳， 花生仁和花生碎 壳从二次脱壳凹板筛栅条间隙中被分离出来。二次 脱壳是一个循环脱 壳 过 程， 未脱壳的花生荚果将循
２０１１年 １ ０月
农 业 机 械 学 报
第４ ２卷 第 １ ０期
双滚筒气力循环式花生脱壳机设计
， ２ 高连兴 １ 杜 鑫 １ 张 文 １ 刘明国 １ 刘 新 １ 杨 静 １
（ １ ． 沈阳农业大学工程学院，沈阳 １ １ ０ ８ ６ ６ ；２ ． 辽宁省农业机械质量监督管理站，沈阳 １ １ ０ ０ ３ ４ ）