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
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。
九、负责人
李长河
十、技术或产品的关键词
静电雾化、微量润滑、精密加工、核桃破壳取仁、智能农机
十一、技术或产品介绍图片
图2 核桃柔性破壳取仁装置
