基本信息
- 项目名称：
- 山核桃破壳分拣机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 手剥山核桃近来备受广大消费者的青睐，成为一类畅销食品。但是，山核桃破壳分拣机械领域尚处于起步阶段。基于此，在结合了人工山核桃破壳的分析和调研，吸收国内同期相关研究的最新成果的基础上，根据IDEF0的产品功能模型设计理念，我们研制开发了山核桃破壳分拣机，它一改传统坚果破壳分拣领域只在敲击重锤上进行改进的情况，弥补了国内山核桃破壳分拣机械领域的不足,其生产效率为100kg/h，破壳率>=95%.
- 详细介绍：
- 手剥山核桃由于其口感佳、味香、营养价值高、易食用且具有防病抗癌、延年益寿等功效，近年来备受广大消费者的青睐，成为一类非常畅销的馈赠礼品、日常食品。然而，传统手剥山核桃的加工工艺复杂，工序繁多，尤其手剥山核桃的破壳工作基本是由人工完成，导致山核桃的生产周期延长，延误了最佳的入市时机与销售良机。目前，国内手剥山核桃的破壳基本由人工敲击来完成，人工破壳存在着劳动效率低下、碎壳质量不稳定、劳动强度大、生产周期长、生产成本高等不足之处，使得山核桃破壳及加工工艺设备的研究具有重大的现实研究意义及市场推广价值。 本文针对上述的基础，设计并开发了第一代山核桃破壳分拣设备。山核桃破壳分拣机是能够自动实现山核桃高效率供料、挤压碎壳、碎壳分离及计量的新型自动化机械设备，主要由供料模块、挤压破壳模块、碎壳分离模块、出料斗及动力传动系统构成。入料模块的拨料滚筒配合供料导向板的作用，保证向挤压模块高效率的供料；在偏心轮机构与不完全齿轮间歇运动机构的配合作用下，挤压模块将供料、挤压碎壳、出料三个工序恰到好处地结合在一起；碎壳分离模块与出料口能将完成挤压的山核桃与碎壳分离，并分别盛装。 山核桃破壳分拣机的试验，结果良好，设备的工作率达100Kg/h，破壳率≥95％，果肉破损率≤5％，试验结果证明该设计较为合理。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的： 山核桃破壳分拣机的设计目的在于有效克服了传统手剥山核桃加工工艺中山核桃的裂壳、碎壳分离工作基本是由人工完成、破壳效率极低、破壳质量不稳定、生产成本投入较大等问题，实现了连续性良好的山核桃破壳分拣全自动化过程。产品在保证良好的经济效益与企业效应的同时，更是带来了巨大的环境效益与社会效益。 设计思路： 山核桃破壳分拣机是能够自动实现山核桃高效率供料、挤压碎壳、碎壳分离及计量的新型自动化机械设备，主要由供料模块、挤压破壳模块、碎壳分离模块、出料斗及动力传动系统构成。入料模块的拨料滚筒配合供料导向板的作用，保证向挤压模块高效率的供料；在偏心轮机构与不完全齿轮间歇运动机构的配合作用下，挤压模块将供料、挤压碎壳、出料三个工序恰到好处地结合在一起；碎壳分离模块与出料口能将完成挤压的山核桃与碎壳分离，并分别盛装。 该项目的技术关键： （1）供料方式的选择。利用拨料滚筒与引导板的设计，能够保证供料过程的高效率。 （2）传动机构的设计。偏心轮机构与不完全齿轮间歇运动机构的配合作用，使得供料、挤压、出料三个过程连成一体，以机械结构代替控制，简单、安全、可靠。 主要技术指标： （1）机器生产效率：正常连续性工作，山核桃加工量100Kg/h； （2）山核桃破壳率：≥95%，果肉破碎率≤5% ； （3）设备连续工作能力强，性能稳定。
科学性、先进性
- 手剥山核桃由于其口感佳、味香、营养价值高、易食用且具有防病抗癌、延年益寿等功效，近来备受广大消费者的青睐，成为一类畅销、时髦的馈赠礼品及易食品。坚果破壳类机械在革除传统人工劳作的弊端，发挥自动化机械特有的优势，提高劳动生产率，改善劳动生产质量等方面凸显其巨大的优势。但是，与大部分的机械相类似的是，山核桃破壳分拣机械领域尚处于刚刚起步阶段。 基于此前提，结合了大量人工山核桃破壳的实验分析过程和实践调研，综合与吸收国内同期相关研究的最新成果与技术，根据IDEF0的产品功能模型设计理念（TRIZ）研制开发的山核桃破壳分拣机，一改传统坚果破壳分拣领域只在敲击重锤上进行相关改进，坚果破壳机械严重空缺的局面，弥补了国内山核桃破壳分拣机械领域的空白。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年度浙江省大学生创新实验计划项目（项目已通过省教育厅验收） 2009年浙江工业大学第二十届“运河杯”学术科技作品竞赛特等奖
作品所处阶段
- 初期山核桃分拣破壳机尚处于中试阶段，同类产品正在研发。
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■图纸 ■磁盘 ■现场演示 ■图片 ■录像 ■样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品技术特点及其优势： （1）供料方式的选择。利用拨料滚筒与引导板的设计，能够保证供料过程的高效率。 （2）传动机构的设计。偏心轮机构与不完全齿轮间歇运动机构的配合作用，使得供料、挤压、出料三个过程连成一体，以机械结构代替控制，简单、安全、可靠。 （3）间隙调整采用螺栓与调整垫片组实现，简单、实用。 （4）设备结构简单，工作稳定，工作噪音小，工作寿命长。 本产品的适用对象： 设备目前适用对象为标准球形坚果类食品，限于加工手剥山核桃，在进行山核桃取仁方面基本无计可施。 市场分析与经济效益预测： 该机器能使手剥山核桃加工企业提高生产效益降低成本，减少劳动力投入，根除传统非人性化要素。手剥山核桃破壳机的市场化推广，在带来经济效益的同时，能给经济发展方式转型与社会劳资供求平衡带来收益。随着山核桃加工技术进一步完善之后，潜在的市场将转变为真正的市场，加之，机器相对人工劳作效率的大幅提升，不仅克服人口红利减少的问题，经济效益将更加凸显。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内针对大小核桃、夏威夷果、香榧等各式各样的坚果破壳机器的研究都尚处在起步阶段，由于市场的需要及技术的发展不够完善，使得各类相关机械无法很好满足工业生产的要求与标准，同时，市场上更缺少一类能够适应各类坚果都能统一进行破壳的机械。究其原因，供料方式的选择及坚果的传送方式协调性的解决是开发坚果统一机械的技术关键所在。由于山核桃地域的局限性（只分布在临安、宁国等有限区域），使得山核桃破壳分拣机械的研究现状也极具地域性且发展地非常缓慢，设计到的相关专利及文献报道甚至只有一两项。然而，国内（目前包括江苏、陕西、北京、新疆等地）针对大核桃的研究状况开展得较为深入，可借鉴其研究方法为我们的研究服务。现将大核桃破壳分拣的方式归类如下： （1）敲击式破壳 2007年，卢春贵等人设计完成了敲击式破壳机械，用于完成小核桃的碎壳工作，并且申请了相关专利。敲击式破壳即为传统人工破壳的机械自动化过程，是种可行性极高且有效地破壳方法。其工作原理：杠杆定理来实现敲击力度的增强化，用走步齿轮与凸轮机构的配合实现敲击过程，用弹簧控制敲击的力度。敲击将人工劳作自动化，生产效率大大提高，且能够保证破壳的成功。与挤压、挤压式破壳相比，敲击破壳的效率可能相对较低（较人工破壳有较大提高），但是破壳的成功率极高，同时，敲击式破壳能够实现对敲击力度的控制，能够保证破壳的质量。 （2）挤压式破壳 辛动军、史建新等人在《国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨》等文中提出了两类基于轧辊原理的挤压破壳方法，前者是一对心破壳装置，在每一轧辊上开有与核桃适应的挤压孔，该装置挤压效率高，挤压时工作可靠，但是挤压效果不良；后者为螺纹槽挤压式，由一对具有反向螺纹的轧辊组成，在轧辊上切制螺距恒定的梯形螺纹，通过轧辊中心距的调节来适应核桃直径大小的变化。轧辊式挤压能够保证足够的挤压效率，但是轧辊中心距的调整具有一定的难度，同时轧辊上加工各类形状也需较高的加工成本。在此基础上，他们也研制出了能对绵核桃进行破壳的设备6HP-150型核桃破壳机。
