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摘要：设计一种立式锥滚筒花生脱壳装置。阐述该装置脱壳原理，对立式锥滚筒、锥筒凹板筛、传动系统、附件等关键部件进行优化设计，并进行整机装配。该脱壳装置结构设计合理，突破了传统的脱壳模式，提高了脱壳效率。
关键词：农业机械；脱壳装置；花生；结构；参数；设计
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0036-03
立式锥滚筒花生脱壳装置主要由脱壳锥滚筒和锥筒凹板筛组成，采用立式薄层脱壳原理，主轴成立式放置，通过滚筒与凹板筛之间的打击、挤搓作用使花生脱壳，因脱壳滚筒有效利用面积增大，从而提高了脱壳效率。
1 立式锥滚筒的设计
考虑到转动惯量的问题，为保证机器稳定性，将滚筒设计为空心倒圆锥形。锥滚筒上安装有螺旋橡胶筋条，锥滚筒转动的同时带动筋条旋转，筋条通过螺旋作用推动花生作向下的螺旋运动。这样既能保证花生受到筋条的打击挤搓，又能保证花生米与花生壳分离后尽量缩短花生米在脱壳区间的时间，减小花生米受损伤机会。滚筒通过滚筒轴与螺母配合固定在滚筒轴上，且滚筒在滚筒轴上的位置可调。立式锥滚筒结构如图1所示。
2 锥筒凹板筛的设计
传统凹板筛一般设计为网格栅板，花生米从脱壳区分离时受的阻力较大，花生米容易产生损伤。本设计将网格凹板筛设计成栅条凹板筛，这样在不影响花生脱壳效率的前提下，能增加花生脱壳时受到的摩擦力，使花生米和花生壳有效分离；花生米和花生壳分离后在锥滚筒和自身的挤搓作用下，透过锥筒凹板筛落入接料板，缩短了花生米在脱壳区内的无效停留时间，从而达到减少花生米受损伤的目的。锥筒凹板筛结构如图2所示。
锥滚筒转速是影响花生脱壳质量与脱壳效率的重要因素。在滚筒直径一定的情况下，转速越大，脱得越干净，生产效率也越高，但易造成花生米损伤，加大功率消耗。滚筒转速由滚筒外缘筋条线速度决定，滚筒外缘线速度是保证尽量减小花生米损伤的前提条件。
因该立式锥滚筒花生脱壳装置为探索性设计，需对其进行试验分析。根据花生荚果及花生米的相关参数（见表1），结合现有卧式双滚筒花生脱壳机的滚筒转速，并考虑到效率及机构装配问题，设计3种不同的方案。设定立式锥滚筒上圆直径分别为600 mm，550 mm和500 mm，下圆直径为130 mm；为实现一机多用，凹板筛筋条直径设计为10 mm，筋条之间上间隙为13 mm、下间隙为8 mm；考虑到脱壳效率，根据花生三轴尺寸并在试验基础上，设计脱壳间隙分别为10 mm，20 mm和30 mm。
因花生脱壳时受力复杂，因此假设为理想情况，根据动能定理，有：
mv2/2-0=FΔS
v= nπD/60
式中：m为单个花生平均质量；v为滚筒打板外缘线速度；n为滚筒转速；D为滚筒直径；F为滚筒对花生的打击力；ΔS为花生受滚筒打板冲击的相对位移。
花生破壳条件为：破壳力 根据以上分析，锥滚筒、锥筒凹板筛参数设计的3种方案如表2所示。
3 传动系统的设计
传动部分由电机和带轮传动组成。根据传动需要和经济性原则，选取YC90L4-2型号电机。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉、缓冲吸振等优点，在传动比精度要求不高的情况下可优先选用带传动。传动系统如图3所示。
根据电机的选择与滚筒转速的选值，传动系统参数设计如表3所示。
4 附件的设计
4.1 脱壳间隙调整
采用螺纹连接来调整脱壳间隙，以满足不同品种花生脱壳的需求。轴上加工有螺纹，用螺母与之配合，形成螺纹连接；脱壳滚筒通过套筒与主轴连接在一起。这样通过调整螺纹连接就可实现脱壳间隙的调节。
4.2 喂料装置与接料装置
喂料装置由两部分组成，上半部分为进料口，下半部分起支撑作用，这样比较方便花生的喂入。喂料装置选用1 mm厚的铁板即可；接料装置主要起到引导花生米走向的作用，使花生米的收集更加容易，斜板与水平的角度为30°。
4.3 分流盖和挡料板
分流盖安装在脱壳滚筒上，起到分流的作用，挡料板安装在凹板外面，避免花生米落到出料板外。
4.4 机架
机架的设计需要全面考虑定位的问题，机架要达到稳定、定位准确的要求。
5 脱壳装置整机装配
加工后的脱壳装置整机装配如图4所示。
参考文献
[1] 李建东，尚书旗，李西振，等.我国花生脱壳机械研究应用现状及进展[J].花生学报，2006，35（4）：23-27.
[2] 李建东.花生脱壳装置的试验研究[D].青岛：莱阳农学院，2007.
[3] 包秀辉，喻杰，高连兴.花生米静压破损试验研究[J].沈阳农业大学学报，2008，39（4）：506-508.
[4] 那雪姣，刘明国，高连兴.等.机械脱壳时花生仁损伤特征及规律[J].农业工程学报，2010，26（5）：117-121.
[5] 李国强.半喂入式花生摘果机的研制[D].北京：中国农业大学，2007.
关键词：农业机械；脱壳装置；花生；结构；参数；设计
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0036-03
立式锥滚筒花生脱壳装置主要由脱壳锥滚筒和锥筒凹板筛组成，采用立式薄层脱壳原理，主轴成立式放置，通过滚筒与凹板筛之间的打击、挤搓作用使花生脱壳，因脱壳滚筒有效利用面积增大，从而提高了脱壳效率。
1 立式锥滚筒的设计
考虑到转动惯量的问题，为保证机器稳定性，将滚筒设计为空心倒圆锥形。锥滚筒上安装有螺旋橡胶筋条，锥滚筒转动的同时带动筋条旋转，筋条通过螺旋作用推动花生作向下的螺旋运动。这样既能保证花生受到筋条的打击挤搓，又能保证花生米与花生壳分离后尽量缩短花生米在脱壳区间的时间，减小花生米受损伤机会。滚筒通过滚筒轴与螺母配合固定在滚筒轴上，且滚筒在滚筒轴上的位置可调。立式锥滚筒结构如图1所示。
2 锥筒凹板筛的设计
传统凹板筛一般设计为网格栅板，花生米从脱壳区分离时受的阻力较大，花生米容易产生损伤。本设计将网格凹板筛设计成栅条凹板筛，这样在不影响花生脱壳效率的前提下，能增加花生脱壳时受到的摩擦力，使花生米和花生壳有效分离；花生米和花生壳分离后在锥滚筒和自身的挤搓作用下，透过锥筒凹板筛落入接料板，缩短了花生米在脱壳区内的无效停留时间，从而达到减少花生米受损伤的目的。锥筒凹板筛结构如图2所示。
锥滚筒转速是影响花生脱壳质量与脱壳效率的重要因素。在滚筒直径一定的情况下，转速越大，脱得越干净，生产效率也越高，但易造成花生米损伤，加大功率消耗。滚筒转速由滚筒外缘筋条线速度决定，滚筒外缘线速度是保证尽量减小花生米损伤的前提条件。
因该立式锥滚筒花生脱壳装置为探索性设计，需对其进行试验分析。根据花生荚果及花生米的相关参数（见表1），结合现有卧式双滚筒花生脱壳机的滚筒转速，并考虑到效率及机构装配问题，设计3种不同的方案。设定立式锥滚筒上圆直径分别为600 mm，550 mm和500 mm，下圆直径为130 mm；为实现一机多用，凹板筛筋条直径设计为10 mm，筋条之间上间隙为13 mm、下间隙为8 mm；考虑到脱壳效率，根据花生三轴尺寸并在试验基础上，设计脱壳间隙分别为10 mm，20 mm和30 mm。
因花生脱壳时受力复杂，因此假设为理想情况，根据动能定理，有：
mv2/2-0=FΔS
v= nπD/60
式中：m为单个花生平均质量；v为滚筒打板外缘线速度；n为滚筒转速；D为滚筒直径；F为滚筒对花生的打击力；ΔS为花生受滚筒打板冲击的相对位移。
花生破壳条件为：破壳力
3 传动系统的设计
传动部分由电机和带轮传动组成。根据传动需要和经济性原则，选取YC90L4-2型号电机。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉、缓冲吸振等优点，在传动比精度要求不高的情况下可优先选用带传动。传动系统如图3所示。
根据电机的选择与滚筒转速的选值，传动系统参数设计如表3所示。
4 附件的设计
4.1 脱壳间隙调整
采用螺纹连接来调整脱壳间隙，以满足不同品种花生脱壳的需求。轴上加工有螺纹，用螺母与之配合，形成螺纹连接；脱壳滚筒通过套筒与主轴连接在一起。这样通过调整螺纹连接就可实现脱壳间隙的调节。
4.2 喂料装置与接料装置
喂料装置由两部分组成，上半部分为进料口，下半部分起支撑作用，这样比较方便花生的喂入。喂料装置选用1 mm厚的铁板即可；接料装置主要起到引导花生米走向的作用，使花生米的收集更加容易，斜板与水平的角度为30°。
4.3 分流盖和挡料板
分流盖安装在脱壳滚筒上，起到分流的作用，挡料板安装在凹板外面，避免花生米落到出料板外。
4.4 机架
机架的设计需要全面考虑定位的问题，机架要达到稳定、定位准确的要求。
5 脱壳装置整机装配
加工后的脱壳装置整机装配如图4所示。
参考文献
[1] 李建东，尚书旗，李西振，等.我国花生脱壳机械研究应用现状及进展[J].花生学报，2006，35（4）：23-27.
[2] 李建东.花生脱壳装置的试验研究[D].青岛：莱阳农学院，2007.
[3] 包秀辉，喻杰，高连兴.花生米静压破损试验研究[J].沈阳农业大学学报，2008，39（4）：506-508.
[4] 那雪姣，刘明国，高连兴.等.机械脱壳时花生仁损伤特征及规律[J].农业工程学报，2010，26（5）：117-121.
[5] 李国强.半喂入式花生摘果机的研制[D].北京：中国农业大学，2007.