多通道气动刨削式油茶果破壳机设计及试验研究

发布时间：2020-08-08 07:00

【摘要】：油茶是我国优质的木本油料植物,广泛种植于我国南方地区。油茶果集中采收后,需要尽快取出内部茶籽,干燥存放,用于榨油。茶籽结构脆弱,受力易破碎。截至目前,以摊晒开裂然后清选的人工脱壳清选方式,仍然广泛使用。人工脱壳效率低下,且依赖晴朗天气,随着油茶种植面积的快速扩张,人工脱壳清选方式制约规模化种植发展的问题日益突出,机械化作业的需求更为紧迫。尽管脱壳清选机具的研究日益受到重视。但截止目前,油茶果破壳机的研究更多停留在实验室阶段,市场上尚缺少定型的破壳机械销售。油茶果机械化脱壳,茶籽破损是无法回避的问题。降低茶籽破损率,需要从破壳原理出发,创新性地提出新型破壳技术和装备。针对现有问题,以突破对果实成熟度依赖性、降低破籽率、提高脱壳率为目的,开发一款破壳设备。测量油茶果物理特性,结合果实直径分布情况,按直径大小将其分为四个系列;测量挤压与切削情况下破壳所需的载荷大小,试验表明油茶果受切削力作用破壳所需载荷约为受挤压力破壳的1/3。根据总体设计要求设计多通道刨削式油茶果破壳机。针对油茶果大小、形状不一的特点,采用气动推压手爪为破壳机构对油茶果进行逐一破壳加工。设计推压手爪与破壳通道零部件工艺参数,确定两者安装关系,使油茶果在推压手爪与破壳通道共同作用下破壳,该破壳原理与刨削加工方式类似。建立破壳机三维运动模型,初步检查所设计部件间的干涉和设备运动情况;使用有限元分析软件分析油茶果受力情况;仿真推压手爪的运动过程,验证了推压手爪的设计参数合理性,得到理想设计方案。绘制二维图纸进行样机零件加工与整机装配。开展油茶果脱壳试验,使用高速相机拍摄破壳过程,验证推压手爪破壳动作完整性,保存视频,便于分析可能存在的问题并提出解决方案,使用三轴力学传感器验证破壳力的有效性。设置脱壳率、破籽率为破壳试验指标,全面评价不同成熟度油茶果的破壳效果。引进色选机进行物料清选,研究色选机工作原理,设置适应油茶果清选的工作参数,开展清选试验,对比分许色选机清选与人工清选的经济消耗,阐述使用色选机清选的可行性与高效性。试验结果表明破壳机可加工未经摊晒的油茶果,脱壳率超过99%,破籽率小于2%,籽中含壳率小于2%。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS223.2
【图文】：

3图 1.1 人工摊晒油茶果脱壳实景图1.1.2 课题研究意义在此背景下，油茶果脱壳清选加工过程机械化已经成为亟待解决的重要问题。围绕规模化生产种植与油茶果脱壳清选需求开展设备研究是解决当前矛盾的理想途径。采用先进的机械加工技术开发适用的油茶果脱壳清选设备，提高油茶果脱壳加工的品质与清选工艺的工作效率，提高其推广应用价值，从而代替传统的人工作业方式。1.1.3 项目来源项目来源：湖北省科技计划项目（2015BBA211）1.2 国内外剥壳理论与清选设备研究现状1.2.1 国外剥壳设备研究现状油茶是我国特有树种，只有东南亚部分国家少量种植，国外虽有种植，但大多以野生状态为主，尚未实现规模化种植和开发生产，此外，国外大多数国家因地质、水土等原因不适合种植油茶。因此，国外少有关于油茶果的研究和报道，亦无油茶果脱壳设备的研究开发。但就农产品加工设备而言，欧美国家更加先进，国外有不少农林产品与油茶果的结构相似，如坚果、青橄榄等。自上世纪 70 年代就有核桃等坚果破壳机的专利被授权，大多都是使用挤压、摩擦原理实现破壳加工[16]。例如，Lindsey 于 1971 年发明一种用于核桃的破壳机，

畲螅噫孀哦雅胶吞狺故奔湓黾樱嗾噫釞手鸾ハ陆怠Ｍ?2.1 油茶果实物结构图2.1.1 油茶果直径分布统计以湖北三元实业有限公司种植基地采收的“阳新桐茶”系列油茶果为统计对象，查看采收的油茶果直径分布情况。使用游标卡尺（量程为 0~200mm）测量油茶果直径，统计结果如柱状图 2.2 所示。图 2.2 中，以果实直径为横坐标，查看油茶果直径小于 20mm、20mm~30mm、30mm~40mm、40mm~50mm、50mm~60mm和大于 60mm 的分布情况。根据统计结果，油茶果直径分布大致符合正态分布，主要分布在 30mm~50mm 之间，小于 20mm 与大于 60mm 的油茶果占比很小。

图 2.2 油茶果直径分布统计 油茶果直径分级茶果的大小不一，主要呈不规则的球形或椭球型，直径小于 20mm 与直60mm 的油茶果占总体比重很小，而直径小于 20mm 的油茶果除了占比较籽的产量也很低。结合油茶果实直径分布情况与破壳设备结构设计需求径范围在 20mm~60mm 之间的油茶果作为研究对象，根据设计需求将油。机选取 10kg 油茶果，使用游标卡尺进行测量，将油茶果分成 4 个等级，围如表 2.1 所示。表 2.1 油茶果分级表直径系列 一 二 三 四直径范围（mm） 20~26 27~34 35~46 47~60茶果直径分级对破壳执行件的工艺参数设计有关键性影响，合理的直径

【参考文献】

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1 周敬东;李敏慧;周明刚;黄云朋;王焱清;;油茶果的模糊聚类色选算法[J];中国农机化学报;2015年04期

2 唐湘;谢方平;李旭;刘大为;王修善;欧佳顺;;油茶果破壳力学特性试验研究[J];山西农业大学学报(自然科学版);2015年04期

3 余丽;程江华;闫晓明;彭镰心;;色选机在苦荞清理中的应用及研究[J];食品研究与开发;2015年12期

4 桑楠;;基于灰度的大米色选算法研究[J];机电一体化;2015年06期

5 李阳;王勇;邓腊云;陈泽君;;揉搓型油茶果分类脱壳分选机的脱壳和清选效果研究[J];湖南林业科技;2015年02期

6 唐湘;谢方平;李旭;刘大为;王修善;毛利成;;油茶果脱壳装置设计及试验[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2014年06期

7 陈可丽;陈辉;;探索油茶的发展前景及其种植要点研究[J];赤峰学院学报(自然科学版);2014年10期

8 马力;陈永忠;;油茶籽的综合利用现状[J];农业机械;2012年24期

9 李立君;周健;;油茶果微波爆壳的特性研究[J];中南林业科技大学学报;2011年11期

10 姚惠源;方辉;;色选技术在粮食和农产品精加工领域的应用及发展趋势[J];粮食与食品工业;2011年02期

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1 傅仁斌;;现代油茶产业大可作为[N];湖南科技报;2018年

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1 陈青欣;平面多杆机构综合与分析研究[D];湖北工业大学;2017年

2 李敏慧;基于模糊聚类的色选机上位软件系统研究与设计[D];湖北工业大学;2016年

3 胡文宇;破壳油茶果粗选机设计与试验研究[D];中南林业科技大学;2016年

4 刘浩;油茶果脱壳机设计及优化[D];湖北工业大学;2015年

本文编号：2785234