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图3-3不同对数的法向集中力作用在壳上
3.3.2绵核桃旋转有得于壳的全面破裂
根据二对集中力挤压作用下的位移分布曲线，如果说让绵核桃旋转，则绵核桃任意一点将由压缩应力逐渐转变为拉伸应力，所以，实际上绵核桃受的是交变应力，根据断裂理论，交变应力有利于裂纹的产生和扩展。另外，绵核桃旋转使应力集中点沿着绵核桃壳表面逐点接触，而每一应力集中点，就是一破裂源，因此，绵核桃旋转有利于壳的全面破裂。再者，当壳上挤压处的压缩变形量达到一定值时，在挤压处首先出现初始裂纹。绵核桃旋转使初使裂纹不断定向未破裂的区域扩展。
3.3.3齿纹有利于裂纹的产生和扩展
齿纹一方面使剥壳机构与绵核桃的接触点面积减小,接触点应力增加,应力较集中,根据前面力学分析,有利于裂纹的产生和扩展.另一方面, 齿纹有利于增加摩擦力,使绵核桃与剥壳机机构处于纯滚动,而绵核桃旋转有利于壳的全面破裂,因此, 齿纹有利于裂纹的产生和扩展
3.3.4结论
通过以上分析，两对集中应力，采用滚动，在剥壳机构上铣齿纹有利于绵核桃的剥壳取仁。
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第四章 核桃剥壳取仁机的机型研制
4.1国内研究慨况
到目前为止，国内有几个单位研究核桃剥壳取仁机理及试验机型，各有所长，.但上述两指标均较低。因此.有必要对核桃剥壳取仁方式进行研究。现将其原理简单介绍如下：
4.1.1陕西核桃剥壳机采用定向对刀挤切原理剥壳取仁
由于核桃结合线截面与两半仁的结合面(横隔膜平面)交叉成90度.壳上沟纹方向与纵径方向一致.因此.采用两把刀头沿纵径两端作用(挤压兼切割).刀头形状见图4-1。每把刀头均匀地镶入五块刀片.刀片做成弧形轮廓.以尽可能接触核桃外壳。挤切的两刀头.其刀片相对错开.使得碎壳瓣小而数多.有利于壳的完全破裂.提高剥壳质量。
图4-1 刀头形状示意图
4.1.2山西核桃剥壳机采用挤搓原理剥壳取仁
挤搓原理剥壳取仁石磙半径120mm.凹板形状曲线由圆弧段和直线段联接而成，圆弧半径140mm.直线长度即工作行程为30mm。由于石硫以50r/min的转转动.凹板固定.核桃本身将产生转动。这样.核桃不是在一点而是在一条线或一个区域上受到挤搓作用.有利于壳的完全破裂。（如图4-2所示）
4.1.3北京农业机械学院、襄樊农机化研究所研制的核桃剥壳机
核桃剥壳机原理如图4-3。当绵核桃喂入到克剥装置中.齿盘的旋转带动绵核桃边旋转
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边向里挤入.一间距的齿尖不断地沿着壳表面克压.使得裂纹不扩展.部分壳和仁掉离出来.最后壳基本上完全裂，碎壳和仁通过最小间隙向下掉出。
根据对绵核桃壳、仁挤压破裂的试验结果，对于绵核桃完全破裂所需的变形量一对力为4.017,二对力为2.271，三对力为2.854，一对滚动力为2.862，而壳与仁之间的间隙为0.67—1.86mm，仁不被挤破的挤压变形量为0.7—1.0 ，因此当挤压变形量大于1.37—2.86mm时，仁将破碎，当二对滚动力作用是挤压变形量小于1.638时，壳不能完全破裂。如按上面的方法取仁，必须将核桃分类，一般以中径分，每两毫米为一级，由于核桃不是球体，各方面尺寸有差异，即使是同一方向，同一级中大的有可能仁破，小的有可能不能完全破裂，影响剥壳质量和高露仁率。为了保证剥壳质量和高露仁率，我们采用了一种全新的结构。
1 调节机构 2 凸版 3 石磙 4 喂入斗 5 核桃
图4-2 山西古县核桃剥壳机
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图4-3 北农机绵核桃剥壳取仁原理
4.2绵核桃剥壳取仁的机构原理及参数确定
4.2.1工作原理
根据前面分析，我们得到如下结论：两对集中力、绵核桃旋转、剥壳机构带齿纹有利于核桃的剥壳取仁。为了即满足上述条件又避免由于核桃大小的变化，我们采用了两个斜V块，如图所示，大核桃搁在上，小核桃搁在下，一块板定距上下运动，保证挤压变形量不变；一块板左右运动，保证挤压后的核桃仁和壳落下，下面决定其参数。（如图4-4）
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图4-4工作原理图
图4-5两种破裂核桃的方式
4.2.2两种破裂核桃的方式的比较
按上述原理，挤压破裂绵核桃基本上有两斜V形板和一斜V形板与一竖直V形板挤压破裂二种方式，如图4-5所示： 4.2.2.1两斜V块挤压破裂 4.2.2.2一斜V块与一竖直V形板
图中绵核桃近似直径为D的圆，两种方式如果假定绵核桃移动距离相等，则径向变形相等，根据此假设，?与?1、?2有如下关系:
?1?L1?tg?2?tg?1 ?2?L2tg?
因为L1?L2，?1??2
所以 tg??tg?2?tg?1 （4-1） 为了自锁，?与?1、?2很小，所以（4-1）式可简化为???2??1 （4-2） 下面从绵核桃的旋转角度、压缩变形曲线等方面去比较两种破裂方式的剥壳取仁质量。
4.2.3绵核挑的旋转角度
二种破裂方式中，绵核桃均绕接触点，D1 (D2)旋转。假定两板表面是粗糙的，摩擦力比较大.因而，绵核桃向下滑移的速度很小，可认为等于零.运动过程简化为绕瞬心D1 (D2)点作向上纯滚动.其速度如图3所示. C1（C2）点的速度等于平板在这一点的线速度V。
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