[00103373]核桃高质高效收获后处理智能农机装备研发及应用示范

　　一、所属领域
　　磨削与精密加工、智能农机装备
　　二、技术或产品名称
　　核桃高质高效收获后处理智能农机装备研发及应用示范
　　三、技术水平
　　国内先进
　　四、技术简介
　　项目组研究了核桃的几何特征和物理参数，并以此为基础对核桃破壳原理及受力过程进行理论分析，设计了多层回转或摆动笼式核桃分级筛，解决了目前分级效率低效果差的瓶颈问题。利用薄壳理论对壳体破裂源分析，利用断裂力学相关理论分析和计算了裂纹扩展的临界力值，设计制作了两种不同原理的核桃自定位预破壳装置，从而降低破壳应力，达到预破碎的目的。对法向集中力与位移关系进行了理论计算，得到了核桃外壳不同位置裂纹产生和破碎时的临界力值，设计制作了三种不同原理的高效高露仁率的核桃破壳装置：柔性带剪切挤压破壳及脱壳系统、对撞式核桃破壳系统、同向双螺旋自分级柔性挤压破壳系统，实现了不同应用场景需求的高效破壳。根据核桃壳与核桃仁的形状不同、比重相差较大，核桃壳受到的风力较大，设计制作了螺旋输送和气力输送叠加的分离装置。基于核桃仁与表面红衣的热膨胀系数的不同，设计了电磁智能加热装置及直线式振动筛传送履带装置，实现了核桃仁表面的仁衣分离及脱落去除。
　　五、创新点及性能指标
　　分析了核桃形状特性并得到了核桃样品球度，揭示了核桃输运姿态运动学规律；提出了核桃喂料精准定位、定量新方法，发明了基于螺旋输送和滑块式定位模具机构的 2 种核桃喂入系统关键技术与装备，实现了核桃以一定
　　姿态、一定频率的喂入预破壳系统。有效的提升了核桃预破壳效率、破壳精准度及核桃仁完整度。依据核桃壳料力学特性及断裂理论，揭示了核桃裂纹生成扩展机理；首次提出了自定位且挤压行程可控的裂纹生成预破碎关键技术，发明了基于同向可调节双钉轮和偏心轮式 V 型块机构的 2 种预破壳装置； 减小了核桃正式破壳的破壳应力，从而降低核桃仁在破壳过程中的损伤。依据核桃壳料力学特性及破壳理论，首次提出了柔性低损伤破壳关键技术。发明了柔性带剪切挤压破壳系统、同向双螺旋自分级柔性挤压破壳系统、精准施力对撞式破壳系统。揭示了不同挤压角、不同间距对核桃接触点的影响机理。进行了不同参数对破壳力和露仁率影响的实验研究。
　　实验结果表明，依靠项目成果，可实现核桃破壳分离自动一体化，脱壳率为 90-95%，核桃仁红衣去除 89%-93%。单台脱壳生产效率为 50-60Kg/小时；核桃仁衣分离生产效率 500-600Kg/小时。
　　六、知识产权情况
　　（要求：专利号 专利名称） 中国发明专利（12 项）
　　1自定位预破壳同向螺旋自分级柔性挤压核桃破壳取仁装置 ZL 201611045149。7
　　2核桃剪切挤压破壳柔性捶击取仁装备 ZL 201310634619。3
　　3成型带自动纠偏核桃剪切挤压柔性破壳装置 ZL 201410379776。9
　　4核桃壳仁窝眼滚筒振动筛风力分离装置 ZL 201310233529。3
　　5核桃破壳取仁分离装置及其使用方法 ZL 201610225507。6
　　6带定位输送的核桃破壳装置及其使用方法 ZL 201610224334。6
　　7自动输送定位的核桃破壳装置及其使用方法 ZL 201610225509。5
　　8核桃破壳装置及其使用方法 ZL 201610224356。2
　　9摆动笼式核桃分级筛 ZL 201410098506。0
　　10回转笼式核桃分级筛 ZL 201410098688。1
　　11气力与柔性螺旋叶片耦合的核桃壳仁滚筒双向分离装备 ZL 201310637397。0
　　12核桃剥壳取仁装置 ZL 201210277037。X
　　七、合作方式
　　技术转让或技术入股
　　八、投资概算及经济效益分析
　　本项目采用的切削液用量为传统切削液的 5%~10%左右，按 10%估算， 项目技术应用于制造业，每年我国可节省切削液 103 万吨（节省购买成本323~6482 亿元，处理成本 10。2~13。6 亿元）。成果的应用，打破了制造业对润滑液的过分依赖、显著降低了润滑剂用量和使用成本。
　　

图 核桃柔性破壳取仁装置