选题背景
图14 带式壳仁分离法 1料斗 2挡板 3绒辊 4出料斗
②比重法分离壳仁：
此法主要用于分离外形尺寸比较相近而比重相差较大的各种物料以及种子籽粒。利用此方法进行了破壳后的杏仁与壳的分离试验:把破壳后的杏仁与壳的混合物放入水中，为了提高分离的效果，在水中加入一定分量的盐;由于壳仁的比重不同，杏壳漂浮在盐水的表面，而杏仁沉在盐水的下层，从而完成壳仁的分离。但是核桃壳与仁的密度相差不大，在盐水中表现出来的浮沉现象不明显，分离效果不佳。同时利用此方法在对壳仁进行分离后还要对核桃仁进行烘干，提炼盐，增加了加工工序，还易造成仁的污染。
图15 比重法分离壳仁
1接壳斗 2进料斗 3分离带4 接仁斗
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核桃分级、剥壳及分离一体机设计
③风选法分离壳仁：
风选法是利用壳与仁单体质量的区别以及壳仁之间空气动力学性质—物体在运动气流中力学性质不同，在气流的作用下，由于悬浮速度不同而产生不同运动状态，从而进行分离。此方法常用于分离烟草物料、淀粉、瘪谷和茶叶等。从理论上讲，物料的悬浮速度不同，就应该得到很好的分离，但是在实际生产中却有很多复杂情况。例如，同一种被分离的物料，由于大小和质量的差异，其悬浮速度不完全相同，同时气流方向不断改变，造成气流场内气流的不稳定，因此很难完全分离两种悬浮速度相互交错或相接近的物料。
图16 风选法分离壳仁
④静电法分离壳仁
静电法是利用壳与仁的介电性质差异产生不同的极化，在强电场作用下向强电场方向产生不同的偏移，从而使壳与仁高精度高效地分开。被分离的壳仁不受颗粒大小、形状和比重的限制，同时在分离的过程中因不受机械力的作用，不会被二次破损。该方法主要的缺点在于，在破壳前需要对核桃进行处理，且利用此方法研制出的机器价格比较任昂贵。
2.3 目前核桃剥壳取仁机械存在的主要问题
目前许多科研人员对核桃初加工机械的机理及设备做了大量的研究和分析，也取得了很多的成果，但是在核桃壳仁分离装置方面的研究还比较少。要想达到核桃壳仁分离的预期效果只能借鉴其它物料的筛分规律，针对核桃壳仁做相应的基础性研究，找出最佳方案，因此主要存在以下几个方面的问题:
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选题背景
①我国核桃生产量大、品种多，不同品种的核桃形状、壳的厚度、内隔和内褶的面积大小差别比较大，例如新疆的核桃品种扎343,温185、新新2等大都是长圆形，外表呈椭球状，内隔和内褶都比较少;而云南的山核桃是扁圆形的，外壳坚硬，内隔比较多。内隔和内褶多的核桃品种，其夹层较多，核桃仁卡在壳中不易取出，为后续的核桃壳仁分离带来一定的困难。
②尚未对破壳后的核桃物料进行深入的研究，己研制的核桃破壳机大都采用定间隙多点挤压或击打方式使核桃果壳在机械外力作用下开裂或破坏，为了追求较高的高路仁率，其破壳率就要降低。同时核桃进入挤压空间的姿态不易控制，核桃沿缝合线处的粘合力较小，因此采用挤压或击打方式破壳，尤其是挤压方式，所产生的半截核桃(核桃沿缝合线破开，夹层未破，仁仍然卡在壳中)和破开不完全核桃(核桃外壳只裂一小口，几乎未被破开)较多。因此破壳后的核桃物料由四种物料组成:半截核桃、破开不完全核桃、核桃壳与核桃仁。为了后续核桃仁的加工以及半截核桃与破开不完全核桃的二次破壳，在将核桃壳分离出的同时，也必须将半截核桃、破开不完全核桃与核桃仁彼此分离开。但是现有的核桃风选装置只是将破碎的核桃壳分选出，对后续核桃仁、半截核桃和破开不完全核桃的分离并没有做分析研究。
③目前国内外尚未对破壳后核桃物料的形状、物理机械性能以及在分离过程中核桃仁的损失做分析研究在壳仁的分离过程中，核桃仁因受到外力的作用，就会产生破碎或表皮磨损的现象。磨损掉的核桃仁是没有办法被回收的，从而造成核桃仁的浪费。而目前国内外研究人员主要还是研究核桃的初加工机械，而对在加工过程中核桃仁的损失还没有做研究。虽然筛分法在其它谷物或物料中的应用较为普遍，但是用此方法进行核桃壳仁分离时，在如何选取适合的振动筛参数，尽量减少核桃仁的损失方面还是存在一定的难度。
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核桃分级、剥壳及分离一体机设计
3 核桃剥壳机的整体结构
图17 核桃剥壳机
1料斗 2分机滚筒 3链条 4漏斗及导向槽 5导向辊 6传动齿轮 7弧形齿板 8挤压辊 9变速电机
整机由料斗、锥形栅条分级滚筒、导向机构、剥壳机构、传动机构以及动力所组成，如图14所示。它们依靠物料自身的重力自上而下形成一个系统作业流水线。核桃由料斗1进入分级滚筒2。分为五级后分别通过漏斗4(漏斗和一级导向机构的组合机构)接触到导向辊5，经导向后的核桃进入由偏心圆弧齿板7和剥壳齿盘8所组成的剥壳区域。受到挤压作用，核桃表面产生裂纹并逐渐扩展，直至最终完全破裂，碎壳和仁从最小间隙处掉下。
4 核桃剥壳机分级机构的设计
4.1 分级的必要性
由于核桃受到压缩后，其直径的变形与果径的大小有关，一般说来，果径越大受压时壳皮上的压力越高。如果某一变形对中型果能很好破壳的话，则同样的变形对小型果来说就显得偏大。反之对大型果则又显得小了。对于变形恒定 (即固定间隙)的
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核桃剥壳机分级机构的设计
核桃破壳机来说，要想对各个尺寸的核桃都能很好的破壳的话，就应该在破壳前对核桃进行分级。
4.2 分级原理及栅式滚筒的结构
为了把核桃分成大小不同的等级，须按尺寸对核桃进行分级，按尺寸特性进 行分级的方法很多，如平面筛、转筒、辊轴等。虽然这些分级装置都是利用孔穴或缝隙的大小进行尺寸分选，但由于它们的结构，分级精度以及对农产品的冲击程度等各不相同。故使用对象也有所不同。具体地说，对于核桃分级来说，上述分级装置基本都能满足要求，但为了降低制造成本和整机尺寸，设计了栅式分级滚筒。其结构见简图。
图18 栅式分级滚筒结构简图
1传动链条 2电机 3出料口 4栅条 5进料斗
4.3 核桃在栅式分级机构里的运动及力学分析
4.3.1 运动分析
由喂料斗喂入的核桃从滚筒的右端(直径小的一端)进入滚筒，随着滚筒的转动，小尺寸核桃率先从栅格中漏下，在重力、离心力、摩擦力以及栅格反力的共同作用下，尺寸大于栅格间隙的核桃继续向左移动，直到栅格间隙大于核桃尺寸时漏下。 4.3.2 力学分析
为了使核桃能准确分级，大小尺寸不同的核桃应能及时的互换位置，以增加每一个核桃与下方栅格接触的几率。
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