巴旦木核分级机的试验研究

吐鲁洪·吐尔迪，阿依木妮莎·拜克热

（新疆农业科学院农业机械化研究所,新疆　乌鲁木齐　830091）

0　引言

巴旦木又称扁桃，巴旦木是世界四大著名干果之一，其果仁营养价值比同重量的牛肉高6倍，营养价值极高，为不可多得的滋补佳品。在中亚和欧洲一些国家被誉为圣果，巴旦木市场上的价格位居各经济林果之首。目前国内市场上出售的巴旦木仁大部分是靠手工或简易机具砸取，存在劳动强度大、工作效率低、仁破损率高等问题，因此急需先进的巴旦木机加工设备。根据巴旦木的物理特性，采取先分级后破壳，可降低巴旦木破仁率，提高破壳率。

目前坚果分级主要有：振动分级筛和滚筒分级筛，振动筛分机是利用激振器（偏心块或偏心轴）产生的激振力，使筛体沿激振力方向作周期性往复振动，物料在筛面上跳动，通过不同的筛孔把不同规格的物料分级规整到所要求的筛面，以达到分级的目的。振动分级机对坚果仁容易造成机械损伤，分级效率低，噪音大，在坚果分级时应用较少。滚筒分级机利用多节不同孔径滚筒筛的旋转，对直径大小不同的坚果进行尺寸分级，整体工作平稳，且对坚果不会造成机械损伤，分级效率高，噪音小，应用较为广泛。项目组设计了两种不同形式的机具进行对比试验，并通过试验验证其分级效果。

1　结构及工作原理

滚筒分级机的关键部件为滚筒，结构分2种，（1）栅栏式转筒；（2）筛网式转筒。转筒按分级的需要设计成几段，各段的孔径不同，进口端的孔径最小，出口端最大。

1．1　栅栏式滚筒

1.1.1结构

该圆环式栅栏滚筒分级机主要有机架、进料口、轴承座、轴、法兰盘、出料口、电机等组成。进料口一端安装在机架上，一端伸进滚筒内并保持一定的距离，不妨碍滚筒的转动，每个栅栏条都用直径相同的圆钢组成圆环形，均匀排列，每节滚筒有法兰盘、加强筋和多个圆环式栅栏组成，滚筒间隙依次增大。第一节圆环式栅栏分离出尺寸最小的坚果，较大坚果从最后一节分离出来。

图1　栅栏式滚筒分级机

1.1.2工作原理

工作时，电机通过链轮带动滚筒轴转动，滚筒轴带动滚筒旋转，巴旦木通过进料口进入滚筒内，巴旦木核沿着旋转筛筒的内壁旋转，在滚筒的离心力的作用下，将厚度尺寸小的巴旦木从第一节滚筒筛栅栏间隙中分离出来，厚度尺寸较大的巴旦木在滚筒的带动下运动到下一级继续筛分，如此重复到第四级，厚度最大的从出料口分离为止，达到分离目的。

1.2　筛片式滚筒

1.2.1结构

该筛片滚筒分级机主要有机架、进料口、轴承座、轴、筛片、法兰盘、出料口、电机等组成。进料口一端安装在机架上，一端伸进滚筒内并保持一定的距离，不妨碍滚筒的转动，每节滚筒用大小孔不同的筛片焊接在法兰盘上，每节滚筒有法兰盘、加强筋组成滚筒筛片间隙依次增大。第一节滚筒分离出尺寸最小的坚果，较大坚果从最后一节分离出来。

图2　筛片式滚筒分级机

1.2.2工作原理

工作时，电机通过链轮带动滚筒轴转动，滚筒轴带动滚筒旋转，巴旦木通过进料口进入滚筒内，沿着旋转滚筒的内壁旋转，在滚筒的离心力的作用下，将厚度尺寸最小的巴旦木从第一节滚筒筛间隙中分离出来，厚度尺寸较大的巴旦木在滚筒的带动下运动到下一级继续筛分，如此重复到第四级，厚度最大的从出料口分离，达到分离目的。

2　主要工作部件参数的确定

2.1　滚筒的设计

目前新疆巴旦木主要有纸皮巴旦木、薄皮巴旦木、鹰嘴巴旦木（厚皮）和双仁巴旦木4个品种。巴旦木的品种不同其理特性也会有些差别,本试验采用新疆莎车县产的莎车3#巴旦木。莎车3#大小不一，使用游标卡尺对莎车3#长度L、宽度W、厚度T进行测量，根据尺寸大小，由小到大将其分为3个等级，分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，Ⅳ。

表1　莎车3#的分级

由表1可以看出巴旦木品种差异较大，按巴旦木厚度进行分级，可将巴旦木分级滚筒分成4节，物料分成5级。

2.2　滚筒筛筛孔的确定

由表1可以看出，根据巴旦木的厚度大小，设定滚筒第一级筛孔的直径大小为10.08 mm＜d＜12.22 mm，滚筒第二级筛孔的直径大小为12.22 mm＜d＜14.34 mm，滚筒第三级筛孔的直径大小为14.34mm＜d＜16.28 mm，滚筒第四级筛孔的直径大小为16.28 mm＜d＜18.94 mm，筛孔的排列方式采用三角形排列。

2.3　滚筒转速的确定

滚筒的转速直接影响生产率和分级效果。滚筒的最高转速不能使物料在达到滚筒顶部时所产生的离心力大于物料的重力，以确保物料靠自身的重力自由落下，否则物料会贴紧在滚筒内壁上无法分离，其他物料也无法进入筛孔，从而减少了筛分面积，甚至造成筛孔完全堵塞，影响巴旦木分离效果。根据试验栅栏式滚筒分级机分级机转速取值范围在25～50 r/min，筛片式滚筒分级机分级时转速取值范围在15～25 r/min效果较好。

2.4　滚筒倾角的确定

物料在滚筒内向出口处的运动是靠滚筒与水平面的倾角与转速来实现的。倾角过大，容易造成物料在滚筒中运动速度过快，使物料来不及分级就被送至下一级；反之，倾角过小，生产率就会降低。由于巴旦木核形状不规则，流动性较差，初步确定倾角取值3°～5°。

3　分级机的性能试验

分级机工作时，滚筒的转速、倾角和喂入量直接影响生产率和分级效果，采用三因素三水平的正交试验。通过试验分析滚筒倾角（A）、滚筒转速（B）、加料速度（C），优选出较为合适的工作参数。滚筒倾角3°～5°，滚筒转速 15～35 r/min，喂入量 100～300 kg/h。滚筒倾角通过调节机架支腿高低来实现，滚筒转速通过变频器控制器调节。试验因素、水平及试验结果如表2、表3和表4所示。

表2　试验因素水平

在巴旦木核的分级过程中，当巴旦木核的喂入量加大时，明显可以提高生产率；但当喂入量过大时，巴旦木会在滚筒内堆积，增加分级误差，降低分级精度。分级滚筒的倾角加大时，巴旦木核在分级滚筒中运动过快，来不及分级便沿着滚筒倾斜方向向下运动，易造成串级，降低分级精度。如果倾角变小，巴旦木核在分级滚筒中运动变慢，会造成分级滚筒堵塞，降低分级精度。分级滚筒转速过高，使得巴旦木核的运动加快，导致串级严重，降低分级精度，分级滚筒的转速过低，使得巴旦木核的运动不均匀，巴旦木核的分级作用减弱，降低分级精度。通过进行巴旦木核分级的试验，找出影响巴旦木核分级机分级精度的因素主次和较佳的参数组合，即滚筒倾角4°，滚筒转速为 25 r/min，喂入 200 kg/h。

表3　试验方法及结果

表4　试验结果极差分析

4　结论

栅栏式滚筒分级机比筛片式滚筒分级机分级合格率低，因栅栏式滚筒分级机由人工焊接，分级间隙焊接不均匀，导致分级合格率低，筛片式滚筒分级筛孔由数控机床切割，分级间隙均匀，因此分级合格率较高。

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