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[摘 要]松子既是一种可健身心、滋润皮肤、延年益寿的中药，也是一种老少皆宜的健康食品，具有极高的食疗价值。随着松子产量的日益增加，市场上对松子后期加工产品的需求也越来越迫切。松子脱壳则必然成为后期加工中首先解决的重要工序，出卖原料来增加收益效果不佳，后期对农产品的加工才能体现技术，带来大量收益。而目前脱壳主要由人工完成，但人工剥壳生产效率相对比较低和困难，劳动成本高，加工质量无法有效保证，难以满足生产发展的要求。松子脱壳取仁装置作业效率高，操作简便，且松子脱壳取仁装置的设计水平标志着机械生产的先进性，合理性以及经济性，它在很大的程度上反映了生产技术水平。因此对松子脱壳取仁装置的研究十分有必要，也可以从中积累经验，为今后农产品的加工装置提供实践指导，打下基础。
[关键词]松子；脱壳；机械化
中图分类号：V579 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0397-02
0 引言
松子又名松实、果松子、海松子，是松科植物红松等的种子，是常见的坚果之一，富含脂肪、蛋白质、碳水化合物等。是重要的中药，久食健身心，滋润皮肤，延年益寿，也有很高的食疗价值，所以在生活中越来越引起人们的重视。2014年我国松子产量约11.2万吨，同比2013年的10.4万吨增长了7.69%。但我国口前对松子的开发利用主要还是以食为主，还不够深入，其他方而的作用有待进一步充分开发，尤其是在医疗方面。由此可见，松子产销在未来的国内市场是很大的，且产品价格和效益仍在稳步上升。
科学技术在不断发展进步，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，机械化在生产生活中所起的作用日益凸显，松子脱壳取仁装置的应用前景十分乐观。目前松子脱壳问题没有很好的解决，未来的松子脱壳取仁装置必将随着科技的发展，配合产业自动化趋势，促进设备水平提高，以解决松子脱壳技术难关。而松子脱壳装置技术也正朝着机电一体化、控制智能化的趋势不断发展。
由于松子脱壳还仍然存在很大的问题，以致松子仁出口受到极大的限制，食品行业不能做出高档货。吉林省每年可收获约5000吨松子，但缺乏松子脱壳手段，只能靠人工，结果造成大量松子加工不了，造成极大的浪费。
我国的松子脱壳多以手工为主，即使少量松子脱壳装置也存在科技含量和自动化程度低的问题，完全无法满足我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了加工的需求，只能从国外引进先进的生产机械和技术，导致国内农业机械市场有很大的一部分需要依靠国外。由此看来，我国的松子脱壳机械发展空间非常广阔，松子脱壳技术的水平有迫切开发的需要。
随着社会的不断发展，现阶段人工加工费用越来越高，松子脱壳机械的研制必然会提高生产效率、节省劳动力。且随着人们对自己身体健康的日益重视，松子脱壳机械必然占据重要地位。所以，松子脱壳技术背后隐藏着很高的经济效益和社会效益。也更加说明研制高效松子脱壳机械成为当务之急，对及时解放劳动力，支援农业生产有重要意义。
1 设计原理及机构
1.1 设计原理
本课题设计的是松子脱壳装置，主要是由离心加速装置和破壳装置组成。他们一起构成了松子脱壳装置。
1.2 总体设计
松子脱壳装置结构示意，如图1所示。
（1） 传动总成
传动总成由齿轮、变频电机组成。齿轮固定在轴上，通过电机带动锥齿轮组，锥齿轮组以齿轮之间的啮合进行动力传动，通过锥齿轮组，改变动力传输方向；通过改变变频电机设置参数，即可改变离心加速装置的传动比，从而调整合适的速度。
（2）破壳装置
通过松子经离心加速之后，与外部带有和离心加速装置逆向转动的动力反转筒碰撞进行破壳，以达到挤压破壳的目的。
（3）出料装置
通过重力作用使得脱壳后的松子仁由出料装置收集。
2 关键部件设计
2.1 动力反转筒装置的设计
为了有效实现松子的自动去壳功能，设计中利用了相对速度的原理，使松子通过加速后和相对运动的动力反转筒碰撞实现去壳。动力反转筒采用钢制材料制成，具有很好的抗变形能力，动力反转筒安装在圆弧导轨上，以实现其转动的功能。在脱壳的过程中，碰撞后的果壳果仁混合物由收集装置收集，便于进行下一步的加工处理。
松子脱壳装置是通过与动力转筒间相对转动作用下增大松子的破壳效率的。通过松子与动力反转筒的相互碰撞进行破壳。在一系列的测试情况下，确定破壳综合效果受松子开口情况、加速后的状态、三相变频电机的转速影响。脱壳机的性能是以脱壳的效率、果仁的完整度、进出量率为衡量标准的。结果表明离心加速装置和动力反转筒的速度对机器的性能起着很大的作用。以及松子经过加速后在碰撞之前的状态极大地影响到所有的工作参数。
3 松子脱壳机主要部件计算
3.1 动力转筒的转速
在碰撞脱壳中，松子加速后的速度与脱壳的效率密切相关，選取适当的速度可以有效增加脱壳率和保证可观的整仁率，可知，当松子与动力反转筒的相对速度为30-38m/s时效果最佳。
取相对速度为35m/s，使动力转筒提供=25m/s的速度，动力反转筒提供=10m/s的相对速度，设动力转筒的半径=400mm，则
—动力转筒的线速度
—动力转筒的角速度
—动力转筒的转速
解得动力转筒的转速=597.13r/min
3.2 动力反转筒的转速
动力反转筒提供=10m/s的相对速度，设动力反转筒的半径=500mm，可知，将动力反转筒线速度分解为与动力转筒相切方向夹角=37°，则
—动力反转筒提供的相对速度
—动力反转筒的角速度 —动力反转筒的转速
—动力反转筒线速度与动力转筒相切方向的夹角
解得动力反转筒的转速=239.26r/min
3.3 电动机的选择
将松子的质量忽略不计，在机器加速期间
M=εΣmr2=Jε.
M—力矩
ε—切向加速度
r—转动半径
Σ—总和的代号
J—转动惯量
将加速时间即开始启动至机器运转正常所需时间设为t=20s，则
V=εt
V—切向速度
ε—切向加速度
t—开始启动至机器运转正常所需时间
材料选用不锈钢，计算可得动力转筒所需力矩=1.16Nm动力反转筒所需力矩=1.59Nm
转筒所需功率
KW
解得动力转筒所需功率=0.07KW，动力反转筒所需功率=0.04KW
在农机食品加工中，一般选用三相交流异步电机，而Y系列拥有结构简单，效率高等特点，被广泛选用。
选用电动机的额定功率为0.75kW，空载转速为1400r/min，质量为25kg
3.4 主动力轴的设计
由设计方案可知主动力轴受到单纯的扭矩即设计选用时所需扭矩应在轴的最大扭转切应力范围内。
选用Q235钢作为轴的制作材料，经热轧处理，查表可得=65MPa
—圆截面最大切应力
—圆截面所受扭矩
—圆截面许用切应力
轴的横截面为圆截面 即
—截面的极惯性矩
—轴的截面直径
解得d5mm
为便于安装和加工，选取轴的直径d=18mm
副动力轴的设计与主动力轴类似。
3.5 键的设计
3.5.1选择键连接的类型和尺寸
一般选用平键连接，由于在轴端，故选用单圆头普通平键（C型）
参考轴的直径d=18mm，从表中查得键的截面尺寸为b×h=6×6，参考键的长度系列，取键长L=36mm
3.5.2 校核键连接的强度
齿轮、轴的材料都是钢，由表查得许用挤压应力=100-120MPa，取=100MPa，键的工作长度l=L-b/2=36-6/2=33mm
（合适）
键的标记为：GB/T1096键C 6×6×36
4 结论
（1）该松子脱壳装置主要针对经过碰撞使外壳分离的机理所进行的。本设计结构简单，操作方便，设计巧妙，适用于松子类体积小的坚果脱壳，不仅生产效率高，结构紧凑，且可以根据用户不同的作业要求，对其进行一定的调整，剥壳效果好。
（2）可以充分利用机械运动将松子脱壳取仁，对比人工加工处理，极大的提高了生产效率，并有效解决了产品在加工过程中的卫生问题，提高了机械化程度及生产效率，节省了人力和时间。
（3）由理论计算到实际实验得到的一系列适于各类松子脱壳所需要的机器離心加速装置以及动力反转筒的速度，在多次模拟试验中得到了很好的破壳效果。
（4）这次设计的松子脱壳装置理论上基本满足要求，具有一定的可行性。
参考文献
[1] 姜守厚.松子脱壳机[J].农业机械，1988，（05）：13.
[2] 新型松子脱壳机[J].农村技术与经济信息，1988，（08）：17.
[3] 松子脱壳机研制[J].机电新产品导报，1983，（09）：9.
[关键词]松子；脱壳；机械化
中图分类号：V579 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0397-02
0 引言
松子又名松实、果松子、海松子，是松科植物红松等的种子，是常见的坚果之一，富含脂肪、蛋白质、碳水化合物等。是重要的中药，久食健身心，滋润皮肤，延年益寿，也有很高的食疗价值，所以在生活中越来越引起人们的重视。2014年我国松子产量约11.2万吨，同比2013年的10.4万吨增长了7.69%。但我国口前对松子的开发利用主要还是以食为主，还不够深入，其他方而的作用有待进一步充分开发，尤其是在医疗方面。由此可见，松子产销在未来的国内市场是很大的，且产品价格和效益仍在稳步上升。
科学技术在不断发展进步，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，机械化在生产生活中所起的作用日益凸显，松子脱壳取仁装置的应用前景十分乐观。目前松子脱壳问题没有很好的解决，未来的松子脱壳取仁装置必将随着科技的发展，配合产业自动化趋势，促进设备水平提高，以解决松子脱壳技术难关。而松子脱壳装置技术也正朝着机电一体化、控制智能化的趋势不断发展。
由于松子脱壳还仍然存在很大的问题，以致松子仁出口受到极大的限制，食品行业不能做出高档货。吉林省每年可收获约5000吨松子，但缺乏松子脱壳手段，只能靠人工，结果造成大量松子加工不了，造成极大的浪费。
我国的松子脱壳多以手工为主，即使少量松子脱壳装置也存在科技含量和自动化程度低的问题，完全无法满足我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了加工的需求，只能从国外引进先进的生产机械和技术，导致国内农业机械市场有很大的一部分需要依靠国外。由此看来，我国的松子脱壳机械发展空间非常广阔，松子脱壳技术的水平有迫切开发的需要。
随着社会的不断发展，现阶段人工加工费用越来越高，松子脱壳机械的研制必然会提高生产效率、节省劳动力。且随着人们对自己身体健康的日益重视，松子脱壳机械必然占据重要地位。所以，松子脱壳技术背后隐藏着很高的经济效益和社会效益。也更加说明研制高效松子脱壳机械成为当务之急，对及时解放劳动力，支援农业生产有重要意义。
1 设计原理及机构
1.1 设计原理
本课题设计的是松子脱壳装置，主要是由离心加速装置和破壳装置组成。他们一起构成了松子脱壳装置。
1.2 总体设计
松子脱壳装置结构示意，如图1所示。
（1） 传动总成
传动总成由齿轮、变频电机组成。齿轮固定在轴上，通过电机带动锥齿轮组，锥齿轮组以齿轮之间的啮合进行动力传动，通过锥齿轮组，改变动力传输方向；通过改变变频电机设置参数，即可改变离心加速装置的传动比，从而调整合适的速度。
（2）破壳装置
通过松子经离心加速之后，与外部带有和离心加速装置逆向转动的动力反转筒碰撞进行破壳，以达到挤压破壳的目的。
（3）出料装置
通过重力作用使得脱壳后的松子仁由出料装置收集。
2 关键部件设计
2.1 动力反转筒装置的设计
为了有效实现松子的自动去壳功能，设计中利用了相对速度的原理，使松子通过加速后和相对运动的动力反转筒碰撞实现去壳。动力反转筒采用钢制材料制成，具有很好的抗变形能力，动力反转筒安装在圆弧导轨上，以实现其转动的功能。在脱壳的过程中，碰撞后的果壳果仁混合物由收集装置收集，便于进行下一步的加工处理。
松子脱壳装置是通过与动力转筒间相对转动作用下增大松子的破壳效率的。通过松子与动力反转筒的相互碰撞进行破壳。在一系列的测试情况下，确定破壳综合效果受松子开口情况、加速后的状态、三相变频电机的转速影响。脱壳机的性能是以脱壳的效率、果仁的完整度、进出量率为衡量标准的。结果表明离心加速装置和动力反转筒的速度对机器的性能起着很大的作用。以及松子经过加速后在碰撞之前的状态极大地影响到所有的工作参数。
3 松子脱壳机主要部件计算
3.1 动力转筒的转速
在碰撞脱壳中，松子加速后的速度与脱壳的效率密切相关，選取适当的速度可以有效增加脱壳率和保证可观的整仁率，可知，当松子与动力反转筒的相对速度为30-38m/s时效果最佳。
取相对速度为35m/s，使动力转筒提供=25m/s的速度，动力反转筒提供=10m/s的相对速度，设动力转筒的半径=400mm，则
—动力转筒的线速度
—动力转筒的角速度
—动力转筒的转速
解得动力转筒的转速=597.13r/min
3.2 动力反转筒的转速
动力反转筒提供=10m/s的相对速度，设动力反转筒的半径=500mm，可知，将动力反转筒线速度分解为与动力转筒相切方向夹角=37°，则
—动力反转筒提供的相对速度
—动力反转筒的角速度 —动力反转筒的转速
—动力反转筒线速度与动力转筒相切方向的夹角
解得动力反转筒的转速=239.26r/min
3.3 电动机的选择
将松子的质量忽略不计，在机器加速期间
M=εΣmr2=Jε.
M—力矩
ε—切向加速度
r—转动半径
Σ—总和的代号
J—转动惯量
将加速时间即开始启动至机器运转正常所需时间设为t=20s，则
V=εt
V—切向速度
ε—切向加速度
t—开始启动至机器运转正常所需时间
材料选用不锈钢，计算可得动力转筒所需力矩=1.16Nm动力反转筒所需力矩=1.59Nm
转筒所需功率
KW
解得动力转筒所需功率=0.07KW，动力反转筒所需功率=0.04KW
在农机食品加工中，一般选用三相交流异步电机，而Y系列拥有结构简单，效率高等特点，被广泛选用。
选用电动机的额定功率为0.75kW，空载转速为1400r/min，质量为25kg
3.4 主动力轴的设计
由设计方案可知主动力轴受到单纯的扭矩即设计选用时所需扭矩应在轴的最大扭转切应力范围内。
选用Q235钢作为轴的制作材料，经热轧处理，查表可得=65MPa
—圆截面最大切应力
—圆截面所受扭矩
—圆截面许用切应力
轴的横截面为圆截面 即
—截面的极惯性矩
—轴的截面直径
解得d5mm
为便于安装和加工，选取轴的直径d=18mm
副动力轴的设计与主动力轴类似。
3.5 键的设计
3.5.1选择键连接的类型和尺寸
一般选用平键连接，由于在轴端，故选用单圆头普通平键（C型）
参考轴的直径d=18mm，从表中查得键的截面尺寸为b×h=6×6，参考键的长度系列，取键长L=36mm
3.5.2 校核键连接的强度
齿轮、轴的材料都是钢，由表查得许用挤压应力=100-120MPa，取=100MPa，键的工作长度l=L-b/2=36-6/2=33mm
（合适）
键的标记为：GB/T1096键C 6×6×36
4 结论
（1）该松子脱壳装置主要针对经过碰撞使外壳分离的机理所进行的。本设计结构简单，操作方便，设计巧妙，适用于松子类体积小的坚果脱壳，不仅生产效率高，结构紧凑，且可以根据用户不同的作业要求，对其进行一定的调整，剥壳效果好。
（2）可以充分利用机械运动将松子脱壳取仁，对比人工加工处理，极大的提高了生产效率，并有效解决了产品在加工过程中的卫生问题，提高了机械化程度及生产效率，节省了人力和时间。
（3）由理论计算到实际实验得到的一系列适于各类松子脱壳所需要的机器離心加速装置以及动力反转筒的速度，在多次模拟试验中得到了很好的破壳效果。
（4）这次设计的松子脱壳装置理论上基本满足要求，具有一定的可行性。
参考文献
[1] 姜守厚.松子脱壳机[J].农业机械，1988，（05）：13.
[2] 新型松子脱壳机[J].农村技术与经济信息，1988，（08）：17.
[3] 松子脱壳机研制[J].机电新产品导报，1983，（09）：9.