一種劍豆脫殼機及其劍豆脫殼方法
2023-07-02 06:45:46 1
專利名稱：一種劍豆脫殼機及其劍豆脫殼方法
技術領域：
本發明涉及食品加工機械技術領域，特別涉及一種劍豆脫殼機及其劍豆脫殼方法。
背景技術：
劍豆為豆科刀豆屬的栽培亞種，外形呈長條型，截面扁平，主產於江蘇、安徽、湖北、四川等地，成熟時採收莢果剝取種子。通常當劍豆莢果的含水率降到一定程度後才進行脫殼，此時的莢果外殼硬度大，還有一定韌性，脫殼比較困難，目前此項作業主要由人工完成。採用人手加工效率非常低，難以滿足生產發展的要求。採用機械加工則可以在保證脫殼率的情況下大幅度提高生產效率，隨著市場上對劍豆仁的需求量日益增加，實行脫殼機械化迫在眉睫。現有花生、慄子、毛豆和核桃等的脫殼設備比較多，功能與技術也日趨完善。按脫殼方法分類，現有的脫殼加工設備可分為碾搓法、撞擊法、剪切法和擠壓法幾種。碾搓脫殼，即藉助於磨片之間的表面磨擦力，碾搓莢果促使殼仁分離，脫殼效率高，其要求加工對象含水率較低、籽粒和殼有一定硬度；撞擊脫殼，即藉助甩料盤的離心力使莢果高速撞擊壁板，使外殼在撞擊力的作用下變形直至破裂；剪切脫殼，即藉助銳利面的剪切作用使外殼破裂和脫落；擠壓脫殼，利用成對圓柱軋輥擠壓作用使籽粒與果莢分離。現有的豆類脫殼機基本上均是採用擠壓法脫殼，其工作原理是通過一對有一定間距的圓形橡膠軋輥，以相同速度相對旋轉、擠壓豆殼，由於兩軸輥間隙較小，豆莢中間厚鼓部分難以通過，莢中籽粒受到軸輥的擠壓，與莢殼產生相對運動，向後移動的籽粒將莢殼撐開，脫離莢殼並落在軋輥一側，莢殼則通過軋輥間隙由另一側脫出。由於不同品種劍豆的外殼尺寸、形狀與材料性質存在不同，從而針對性地選擇適應好的脫殼方法和脫殼設備，對提高脫殼率、減少碎仁率顯得尤為重要。根據劍豆莢的物理性狀，雖然劍豆籽粒在殼內斜縱向排列且籽粒間有一定間隙，但是幹豆莢外殼比較堅韌，莢內籽粒外層包有絨衣，有一定的附著力，兩片莢殼結合力較緊，表面在受外力垂直擠壓時籽粒很難發生移動和撐開莢殼，故現有擠壓法脫殼技術並不適用劍豆的脫殼。儘管現有脫殼機的加工方式與設備類型眾多，技術發展較快，成型適用的劍豆脫殼機具還非常缺乏，阻礙了劍豆深加工的產業化發展，探索適用的脫殼方式與機構是解決劍豆脫殼現存問題的重要途徑。
發明內容
本發明的主要目的在於克服上述現有技術的缺點與不足，提供一種結構簡單、合理，脫殼率高、勞動強度低的劍豆脫殼機。本發明的另一目的在於提供由上述劍豆脫殼機實現的劍豆脫殼方法。為達上述目的，本發明採用如下的技術方案一種劍豆脫殼機，包括機架、進料鬥、 振動床身、振動驅動機構、夾持軋輥對、脫殼軋輥對、軋輥軸承座、軋輥箱體、傳動機構、主電機、清理梳、分離篩網和接料箱，振動床身固定於機架上，所述進料鬥固定于振動床身的頭端，軋輥箱體固定于振動床身的尾端，且軋輥軸承座置於軋輥箱體內；夾持軋輥對、脫殼軋輥對由左至右依次連接在軋輥軸承座上，且均與傳動機構連接，一同構成脫殼工作機構，脫殼工作機構的外殼則為軋輥箱體；所述夾持軋輥對設有夾持口，脫殼軋輥對設有脫殼腔，所述振動床身的上表面、夾持口的中心線、脫殼腔的中心線在同一水平面上，所述脫殼軋輥對與夾持軋輥對之間的中心距優選為150mm 200mm ；傳動機構與主電機連接；所述清理梳固定在軋輥箱體的右側內壁上(即脫殼工作機構的外殼內)，且設置於脫殼軋輥對的側邊；所述振動驅動機構與振動床身連接；分離篩網設於脫殼軋輥對的側邊下方，且通過固定架與振動床身連接；接料箱設置在分離篩網的下方，且軋輥箱體的左、右、底側分別設有與夾持口、脫殼腔、分離篩網對應的開口。機架支撐的振動床身承擔豆莢導向送料功能，一端連接進料鬥，另一端銜接夾持軋輥對。所述夾持軋輥對包括在同一豎直方向上設置的夾持主動輥和夾持從動輥，夾持主動輥設於夾持從動輥的上方，且夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙形成所述的夾持口 ；所述脫殼軋輥對包括在同一豎直方向上設置的脫殼主動輥和脫殼從動輥，脫殼主動輥設於脫殼從動輥的上方，且脫殼主動輥與脫殼從動輥之間的間隙形成所述的脫殼腔。所述脫殼主動輥的表面、脫殼從動輥的表面均設有輪齒及齒槽，脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽相對設置；所述脫殼腔為脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙。所述脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙大小比被加工的劍豆豆仁的厚度大2 3mm ( S卩比被加工的劍豆豆仁的橢球形橫截面的短軸長度大2 3mm)。所述夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙大小優選為IOmm 15mm。所述清理梳，為上、下兩層的條梳狀結構，且與脫殼軋輥對的豎直方向中心線平行。具體為所述清理梳包括上梳架、下梳架以及垂直地連接在上梳架上的上梳齒條和垂直地連接在下梳架上的下梳齒條，上梳架、下梳架分別與脫殼主動輥的中心軸線、脫殼從動輥的中心軸線平行地固定在軋輥箱體的右側內壁上；上梳齒條的個數與脫殼主動輥的齒槽個數相同，且各上梳齒條與脫殼主動輥的各齒槽分別相對設置；下梳齒條的個數與脫殼從動輥的齒槽個數相同，且各下梳齒條與脫殼從動輥的各齒槽分別相對設置。所述振動床身沿縱向分隔成具有V型導向槽的平行間隔輸送排列形式，採用V型導向槽的設計用於保證豆莢以垂直或近似垂直於軸輥軸心線的方式送入夾持軋輥對。具體為所述振動床身上設有若干個送料導向槽，送料導向槽的尾端與所述夾持口相接；所述送料導向槽的橫截面形狀呈V型。所述振動驅動機構包括振動電機和減振彈簧，振動電機連接在振動床身的下方， 所述減振彈簧連接在振動床身兩端的下方。所述傳動機構包括兩級平行輸出軸機構、雙皮帶減速傳動機構和軋輥齒輪傳動機構。主電機與電機減速機構連接，電機減速機構的輸出軸裝有主動傳動齒輪，與安裝於機架的從動軸安裝座上的從動軸的從動傳動齒輪進行外齒輪嚙合，共同組成兩級平行輸出軸機構，輸出軸上的主動傳動齒輪與從動軸上的從動傳動齒輪等速反向旋轉。兩級平行輸出軸機構的輸出軸、從動軸分別通過皮帶減速傳動與脫殼軋輥對的脫殼主動輥、脫殼從動輥連接，形成雙皮帶減速傳動形式，可以進一步實現電機動力的減速傳遞，兩套皮帶的減速比選擇相同，減速比範圍1.5 3. 5。由於脫殼軋輥對呈垂直布局狀態，因此為避免雙皮帶減速機構的皮帶對出現空間位置幹涉，應使皮帶對不在一個平面上。結構上，安裝於機架上的從動軸能以減速機構的輸出軸為中心旋轉，通過改變機架上的從動軸的空間角度位置，可改變從動軸與脫殼軋輥對的脫殼從動輥之間皮帶張緊度，進而可以通過調整脫殼軋輥對軸承座位置來改變脫殼主動輥與脫殼從動輥之間的齒槽間隙大小。軋棍齒輪傳動機構包括夾持軋輥對的夾持主動輥與夾持從動輥的嚙合齒輪對、脫殼軋輥對的脫殼主動輥與夾持軋輥對的夾持主動輥的嚙合齒輪對，均採用外齒輪嚙合傳動方式。具體為所述傳動機構包括電機減速機構、主動傳動齒輪、從動傳動齒輪、從動軸、從動軸安裝座、脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼從動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪、夾持主動輥驅動齒輪和夾持從動輥驅動齒輪，主電機與電機減速機構連接，電機減速機構的輸出軸上套接主動傳動齒輪，主動傳動齒輪與從動傳動齒輪嚙合連接，從動傳動齒輪與從動軸配合連接，從動軸連接在從動軸安裝座上，從動軸安裝座與機架連接；電機減速機構的輸出軸通過傳動皮帶與脫殼主動輥驅動皮帶輪連接，脫殼主動輥驅動齒輪與夾持主動輥驅動齒輪嚙合連接，夾持主動輥驅動齒輪與夾持從動輥驅動齒輪嚙合連接；從動軸通過傳動皮帶與脫殼從動輥驅動皮帶輪連接；所述脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪與脫殼主動輥的兩側端部軸段分別配合連接，脫殼從動輥驅動皮帶輪與脫殼從動輥的兩側端部軸段分別配合連接，夾持主動輥驅動齒輪與夾持主動輥的端部軸段配合連接，夾持從動輥驅動齒輪與夾持從動輥的端部軸段配合連接。所述夾持軋輥對採用鐵芯橡膠圓柱形雙軸軋輥結構，主電機的動力通過傳動機構的電機減速機構的輸出軸、傳動皮帶、脫殼主動輥驅動皮帶輪傳遞到脫殼軋輥對的脫殼主動輥，並由脫殼軋輥對的脫殼主動輥驅動齒輪通過齒輪嚙合傳動的方式，驅動夾持軋輥對的夾持主動輥旋轉，夾持軋輥對的夾持從動輥上的夾持從動輥驅動齒輪通過與夾持主動輥上的夾持主動輥驅動齒輪嚙合，以使夾持從動輥、夾持主動輥進行反向轉動。夾持主動輥設置在夾持從動輥的上方，夾持主從軋輥間隙通過調整分體式軸承座位置實現。夾持軋輥對表面採用橡膠材料，適當的硬度及較好的彈性有利於獲得夾持豆莢送料所需的摩擦力。夾持軋輥對的轉速稍高於脫殼軋輥對的轉速，形成轉速差，以確保合適的夾持送料力度和速度。所述脫殼軋輥對採用圓柱形鋁合金雙軸軋輥結構，主電機的動力通過兩級平行輸出軸機構和雙皮帶減速傳動機構傳遞到脫殼軋輥對的脫殼主動輥和脫殼從動輥，由於兩級平行輸出軸機構的輸出軸上的主動傳動齒輪與從動軸上的從動傳動齒輪等速反向旋轉，因此脫殼軋輥對的脫殼主動輥與脫殼從動輥呈反向轉動狀態。脫殼主動輥設置在脫殼從動輥的上方，脫殼主動輥與脫殼從動輥之間的中心距大小通過改變脫殼從動輥的分體式軸承座位置實現。脫殼從動輥的分體式軸承座位置改變會導致脫殼從動輥的傳動皮帶張緊度發生變化，為保證足夠的傳動張緊度，脫殼從動輥的傳動皮帶張緊度通過調整機架上的從動軸的空間角度位置來實現。脫殼軋輥對表面採用齒條結構設計，齒形角為22°，齒槽寬度稍大於橢球形劍豆豆仁橢圓截面的短軸長度2 3mm，取值15 19mm，齒頂寬度取值18 22mm，齒高取值35 45mm，材料不採用橡膠，因為橡膠採用的硬度太低，容易受力摩擦發熱變軟而過快磨損，使用壽命短。軋輥表面齒條可採用實心鋁合金結構，為減輕軋輥對整體質量，也可採用一定厚度的薄殼結構，殼體厚度不小於6mm。所述清理梳採用上、下梳結構，含水率偏高的劍豆在脫殼加工過程中易造成脫殼軋輥對齒槽部位的物料粘緊現象，上梳齒條、下梳齒條分別用於主動輥和從動輥的齒槽部位所粘緊物料的清理，上梳齒條、下梳齒條的數量分別與脫殼主動輥、脫殼從動輥的齒槽數量相同。由上述劍豆脫殼機實現的劍豆脫殼方法，包括如下步驟(1)振動電機、主電機分別接通電源，振動電機驅動振動床身進行振動；主電機驅動傳動機構，進而驅動夾持軋輥對、脫殼軋輥對進行轉動；所述夾持軋輥對的夾持主動輥與夾持從動輥反向轉動，脫殼軋輥對的脫殼主動輥與脫殼從動輥反向轉動；(2)將被加工的劍豆莢放進進料鬥，所述劍豆莢沿進料鬥進入振動床身的送料導向槽內；在振動床身的振動作用下，被加工的劍豆莢沿振動床身的送料導向槽水平移動至夾持軋輥對的夾持口處；(3)被加工的劍豆莢進入夾持口內，夾持主動輥、劍豆莢、夾持從動輥依次接觸，且在夾持主動輥的轉動、夾持從動輥的轉動作用下，夾持主動輥、夾持從動輥分別對劍豆莢產生摩擦力，並將劍豆莢夾持向前移動；(4)當劍豆莢的一端被夾持軋輥對夾持，而另一端移動至脫殼軋輥對的脫殼腔處時，脫殼主動輥與脫殼從動輥的轉動，使得脫殼主動輥的輪齒與脫殼從動輥的齒槽逐漸嚙合，同時對劍豆莢的莢殼施加作用力，以使劍豆莢的莢殼與豆仁分離，實現其脫殼加工；脫殼軋輥對在對劍豆莢進行脫殼加工的同時，帶動脫殼後的劍豆莢向前移動；(5)脫殼後的劍豆莢落入脫殼軋輥對下方的分離篩網內；振動床身的振動帶動分離篩網進行振動，在分離篩網的振動作用下，劍豆莢的豆仁沿分離篩網的網孔向下落入接料箱內，劍豆莢的莢殼則留在分離篩網內；完成劍豆的脫殼。本發明的工作原理本發明工作時，扁長的劍豆莢經進料鬥進入振動床身，在振動電機的作用下，振動床身有規則地往復運動，促使劍豆莢均勻落入送料導向槽並進行水平移動。振動床身的出料端正對著夾持軋輥對的中心對稱面，當劍豆莢縱向輸送到振動床身的出料端時，被相向轉動的夾持軋輥對夾持，在磨擦力作用下豆莢通過夾持軋輥對向前移動，隨後被餵入到脫殼軋輥對將要嚙合的輪齒與齒槽之間的間隙(脫殼腔)中。夾持軋輥對的線速度大於脫殼軋輥對轉動的線速度，當劍豆莢的一端已進入脫殼軋輥對而另一端尚未脫離夾持軋輥對時，隨著主電機帶動脫殼軋輥對旋轉使輪齒與齒槽逐漸嚙合，劍豆莢的殼一端受脫殼軋輥對的拉、擠、搓，另一端被夾持軋輥對以較快的速度被向前推，起著穩定夾持送料以及加速加力作用，便於劍豆兩片莢殼的分離。所述脫殼軋輥對的脫殼腔由脫殼主動輥、脫殼從動輥嚙合齒條對的齒頂、齒槽和齒廓面之間的空隙構成。即使脫殼軋輥對的脫殼主動輥、脫殼從動輥以相同的速度相對旋轉，但是由於脫殼主動輥、脫殼從動輥嚙合齒條對的齒頂與齒槽的各自線速度不同，齒條對的各自齒廓面線速度也存在差異，從而使處於脫殼腔的劍豆莢除了受擠壓外還受到剪切力作用，這樣可使莢殼更快撕裂。由於嚙合齒條對的齒頂與齒槽有速差，可看成莢殼靠齒槽一側相對靜止，齒槽、齒槽側齒廓面與莢殼之間的摩擦為將阻止豆莢向下運動，從而豆莢與相互嚙合的齒頂與齒槽、齒頂側齒廓面與齒槽側齒廓面之間的摩擦力形成一對剪切力。線速差加大，剪切作用增加，脫殼率加大。劍豆脫殼較為困難，可以採用大一點的線速差，但為防止豆粒損傷，線速差選擇不能過大。如主從軋輥以不同的速度相對旋轉，即存在轉速差，此時嚙合齒條對的齒頂與齒槽的各自線速度差將進一步變大。所述脫殼軋輥對採用齒頂面、齒廓面與齒槽表面滾花處理以提高粗糙度，增加劍豆殼與軋輥之間的表面摩擦係數，以維持較合適的撕剝作用力，提高了剝豆效率與成功率。 為保證豆仁在脫殼過程中不被擠壓變形，本實施例脫殼軋輥對的齒條對的齒頂與齒槽之間嚙合後的最小間隙不得小於所加工劍豆的籽粒最大直徑。調節脫殼軋輥對的中心距大小， 可以調節齒條對的齒頂與齒槽之間的最小間隙，進而適應不同品種的劍豆的加工。脫殼分離後的莢殼與籽粒一同沿著脫殼軋輥對的齒槽間隙垂直落入分離篩網，籽粒經過分離篩網的振動沿網孔漏下去到接料箱，劍豆莢的莢殼隨分離篩網的振動而分離。與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果1、脫殼率高針對劍豆脫殼的物理特性，採用推擠式進行脫殼，方法與傳統的擠壓法並不相同，能夠徹底達到殼仁乾淨分離的效果，剝豆成功率高。2、適應性強脫殼軋輥對的中心距可調，嚙合齒條對也採用了寬齒化的尺寸設計， 可以適應不同品種、形狀和幾何尺寸豆莢的剝殼加工，物料餵入科學、適應性強、通用性好。3、破碎率和損傷率低脫殼軋輥對表面採用嚙合齒條的設計，可以實現推、搓、擠等多種運動方式的有效結合，脫殼過程中能有效控制籽粒破碎率和損傷率，可以推廣用於種子和較長期貯存的果仁脫殼。4、勞動強度低採用機械化脫殼方法，剝豆加工的勞動生產率提高明顯，工人的勞動強度得到大幅減輕。5、市場可行性好機構簡單實用、成本低、製造工藝要求不高且維護方便，易被市場接受，產業應用前景廣闊。
圖1是本發明劍豆脫殼機的結構示意圖。
圖2是圖1所示劍豆脫殼機的俯視圖。
圖3是圖1所示A-A處的剖視圖。
圖4是圖2所示B-B處的剖視圖。
圖5是圖2所示C-C處的剖視圖。
圖6是圖1所示脫殼軋輥對的結構示意圖。
圖7是圖6所示D處放大示意圖。
圖8是圖1所示清理梳的俯視圖。
圖9是圖1所示清理梳的左視圖。
圖10是圖1所示傳動機構的主視圖。
圖11是圖1所示傳動機構的左視圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例1
圖1 圖11示出了本實施例的具體結構示意圖，如圖1所示，本劍豆脫殼機，包括機架1、進料鬥2、振動床身3、振動驅動機構、夾持軋輥對5、脫殼軋輥對6、軋輥軸承座、軋輥箱體7、傳動機構、主電機11、清理梳8、分離篩網9和接料箱10，振動床身3固定於機架1 上，所述進料鬥2固定于振動床身3的頭端，軋輥箱體7固定于振動床身3的尾端，且軋輥軸承座置於軋輥箱體7內；如圖1和圖3所示，夾持軋輥對5、脫殼軋輥對6由左至右依次連接在軋輥軸承座上，且均與傳動機構連接，一同構成脫殼工作機構，脫殼工作機構的外殼則為軋輥箱體7 ；所述夾持軋輥對5設有夾持口，脫殼軋輥對6設有脫殼腔16，所述振動床身3的上表面(送料導向槽的中心線)、夾持口的中心線、脫殼腔16的中心線在同一水平面上，所述脫殼軋輥對6與夾持軋輥對5之間的中心距為150mm ；傳動機構與主電機11連接；所述清理梳8固定在軋輥箱體7的右側內壁上(即脫殼工作機構的外殼內)，且設置於脫殼軋輥對6的側邊；所述振動驅動機構與振動床身3連接；分離篩網9設於脫殼軋輥對6 的側邊下方，且通過固定架與振動床身3連接；接料箱10設置在分離篩網9的下方，且軋輥箱體7的左、右、底側分別設有與夾持口、脫殼腔、分離篩網對應的開口。機架1支撐的振動床身3承擔豆莢導向送料功能，一端連接進料鬥2，另一端銜接夾持軋輥對5。所述夾持軋輥對5包括在同一豎直方向上設置的夾持主動輥和夾持從動輥，夾持主動輥設於夾持從動輥的上方，且夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙形成所述的夾持 Π ；所述脫殼軋輥對6包括在同一豎直方向上設置的脫殼主動輥14和脫殼從動輥15， 脫殼主動輥14設於脫殼從動輥15的上方，且脫殼主動輥14與脫殼從動輥15之間的間隙形成所述的脫殼腔16。如圖6所示，所述脫殼主動輥14的表面、脫殼從動輥15的表面均設有輪齒及齒槽，脫殼主動輥14的輪齒齒頂與脫殼從動輥15的齒槽相對設置；所述脫殼腔16為脫殼主動輥14的輪齒齒頂與脫殼從動輥15的齒槽之間的間隙。工作時，如圖7所示，被加工的劍豆莢13被夾持軋輥對5夾持帶動至脫殼腔16內，由脫殼主動輥14、脫殼從動輥15對其施加作用力，以實現脫殼加工。脫殼主動輥14和脫殼從動輥15上均分別設有直紋滾花17。所述脫殼主動輥14的輪齒齒頂與脫殼從動輥15的齒槽之間的間隙大小比被加工的劍豆豆仁的厚度大2mm(即大於被加工的橢球形劍豆豆仁的橢圓截面的短軸長度2mm)。所述夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙大小為10mm。所述清理梳，為上、下兩層的條梳狀結構，且與脫殼軋輥對的豎直方向中心線平行。具體為如圖8和圖9所示，所述清理梳包括上梳架沈、上梳齒條27、下梳架四和下梳齒條觀，上梳架沈、下梳架28分別與脫殼主動輥14的中心軸線、脫殼從動輥15的中心軸線平行地固定在軋輥箱體7的右側內壁上；上梳齒條27的個數與脫殼主動輥14的齒槽個數相同，且各上梳齒條27垂直地連接在上梳架沈上，各上梳齒條27與脫殼主動輥的各齒槽分別相對設置；下梳齒條四的個數與脫殼從動輥15的齒槽個數相同，且各下梳齒條四垂直地連接在下梳架觀上，各下梳齒條四與脫殼從動輥的各齒槽分別相對設置。所述振動床身3沿縱向分隔成具有V型導向槽的平行間隔輸送排列形式，採用V 型導向槽的設計用於保證豆莢以垂直或近似垂直於軸輥軸心線的方式送入夾持軋輥對5。具體為如圖2所示，所述振動床身3上設有六個送料導向槽25，送料導向槽25的尾端與所述夾持口相接；所述送料導向槽25的橫截面形狀呈V型，如圖5所示。送料導向槽的個數、脫殼主動輥14上的齒槽及輪齒個數、脫殼從動輥15上的齒槽及輪齒個數都一致。所述振動驅動機構包括振動電機12和減振彈簧4，振動電機12連接在振動床身3 的下方，所述減振彈簧4連接在振動床身3兩端的下方。所述傳動機構包括兩級平行輸出軸機構、雙皮帶減速傳動機構和軋棍齒輪傳動機構。主電機11與電機減速機構21連接，電機減速機構21的輸出軸17裝有主動傳動齒輪 18，與安裝於機架1的從動軸安裝座上的從動軸19的從動傳動齒輪20進行外齒輪嚙合， 共同組成兩級平行輸出軸機構，輸出軸17上的主動傳動齒輪18與從動軸19上的從動傳動齒輪20等速反向旋轉。兩級平行輸出軸機構的輸出軸17、從動軸19分別通過皮帶減速傳動與脫殼軋輥對6的主動輥、從動輥連接，形成雙皮帶減速傳動形式，可以進一步實現電機動力的減速傳遞，兩套皮帶的減速比選擇相同，減速比範圍1. 5 3. 5。由於脫殼軋輥對 6呈垂直布局狀態，因此為避免雙皮帶減速機構的皮帶對出現空間位置幹涉，應使皮帶對不在一個平面上。結構上，安裝於機架1上的從動軸能以減速機構的輸出軸為中心旋轉，通過改變機架1上的從動軸的空間角度位置，進而可改變從動軸與脫殼軋輥對6的從動輥之間皮帶張緊度。軋輥齒輪傳動機構包括夾持軋輥對5的夾持主動輥與夾持從動輥的嚙合齒輪對、脫殼軋輥對6的脫殼主動輥與夾持軋輥對5的夾持主動輥的嚙合齒輪對，均採用外齒輪嚙合傳動方式。具體為如圖10和圖11所示，所述傳動機構包括電機減速機構21、主動傳動齒輪18、從動傳動齒輪20、從動軸19、從動軸安裝座24、脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼從動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪22、夾持主動輥驅動齒輪23和夾持從動輥驅動齒輪，主電機11與電機減速機構21連接，電機減速機構21的輸出軸17上套接主動傳動齒輪18，主動傳動齒輪18與從動傳動齒輪20嚙合連接，從動傳動齒輪20與從動軸19配合連接，從動軸19連接在從動軸安裝座M上，從動軸安裝座M與機架1連接；電機減速機構21的輸出軸17通過傳動皮帶與脫殼主動輥驅動皮帶輪連接，脫殼主動輥驅動齒輪22與夾持主動輥驅動齒輪 23嚙合連接，夾持主動輥驅動齒輪與夾持從動輥驅動齒輪嚙合連接；從動軸19通過傳動皮帶與脫殼從動輥驅動皮帶輪連接；所述脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪22與脫殼主動輥14的兩側端部軸段分別配合連接，脫殼從動輥驅動皮帶輪與脫殼從動輥15的兩側端部軸段分別配合連接，夾持主動輥驅動齒輪23與夾持主動輥的端部軸段配合連接， 夾持從動輥驅動齒輪與夾持從動輥的端部軸段配合連接。所述夾持軋輥對5採用鐵芯橡膠圓柱形雙軸軋輥結構，主電機11的動力通過傳動機構的電機減速機構的輸出軸、傳動皮帶、脫殼主動輥驅動皮帶輪傳遞到脫殼軋輥對6 的脫殼主動輥，並由脫殼軋輥對6的脫殼主動輥驅動齒輪通過齒輪嚙合傳動的方式，驅動夾持軋輥對5的夾持主動輥旋轉，夾持軋輥對5的夾持從動輥上的夾持從動輥驅動齒輪通過與夾持主動輥上的夾持主動輥驅動齒輪嚙合，以使夾持從動輥、夾持主動輥進行反向轉動。夾持主動輥設置在夾持從動輥的上方，夾持主從軋輥間隙通過調整分體式軸承座位置實現。夾持軋輥對表面採用橡膠材料，適當的硬度及較好的彈性有利於獲得夾持豆莢送料所需的摩擦力。夾持軋輥對5的轉速稍高於脫殼軋輥對6的轉速，形成轉速差，以確保合適的夾持送料力度和速度。所述脫殼軋輥對6採用圓柱形鋁合金雙軸軋輥結構，主電機11的動力通過兩級平行輸出軸機構和雙皮帶減速傳動機構傳遞到脫殼軋輥對6的脫殼主動輥和脫殼從動輥，由於兩級平行輸出軸機構的輸出軸上的主動傳動齒輪與從動軸上的從動傳動齒輪等速反向旋轉，因此脫殼軋輥對6的脫殼主動輥與脫殼從動輥呈反向轉動狀態。脫殼主動輥設置在脫殼從動輥的上方，脫殼主動輥與脫殼從動輥之間的中心距大小通過改變脫殼從動輥的分體式軸承座位置實現。脫殼從動輥的分體式軸承座位置改變會導致脫殼從動輥的傳動皮帶張緊度發生變化，為保證足夠的傳動張緊度，脫殼從動輥的傳動皮帶張緊度通過調整機架1 上的從動軸的空間角度位置來實現。脫殼軋輥對表面採用齒條結構設計，齒形角為22°，齒槽寬度稍大於劍豆籽粒的寬度，取值15 19mm，齒頂寬度取值18 22mm，齒高取值35 45mm，材料不採用橡膠，因為橡膠採用的硬度太低，容易受力摩擦發熱變軟而過快磨損，使用壽命短。脫殼軋輥對的表面齒條可採用實心鋁合金結構，為減輕軋輥對整體質量，也可採用一定厚度的薄殼結構，殼體厚度不小於6mm。所述清理梳8採用上、下梳結構，含水率偏高的劍豆在脫殼加工過程中易造成脫殼軋輥對6齒槽部位的物料粘緊現象，上梳齒條、下梳齒條分別用於脫殼主動輥和脫殼從動輥的齒槽部位所粘緊物料的清理，上梳齒條、下梳齒條的數量分別與脫殼主動輥、脫殼從動輥的齒槽數量相同。由上述劍豆脫殼機實現的劍豆脫殼方法，包括如下步驟(1)振動電機12、主電機11分別接通電源，振動電機12驅動振動床身3進行振動； 主電機11驅動傳動機構，進而驅動夾持軋輥對5、脫殼軋輥對6進行轉動；所述夾持軋輥對 5的夾持主動輥與夾持從動輥反向轉動，脫殼軋輥對6的脫殼主動輥14與脫殼從動輥15反向轉動；(2)將被加工的劍豆莢13放進進料鬥2，所述劍豆莢13沿進料鬥2進入振動床身 3的送料導向槽內；在振動床身3的振動作用下，被加工的劍豆莢13沿振動床身3的送料導向槽水平移動至夾持軋輥對5的夾持口處；(3)被加工的劍豆莢13進入夾持口內，夾持主動輥、劍豆莢13、夾持從動輥依次接觸，且在夾持主動輥的轉動、夾持從動輥的轉動作用下，夾持主動輥、夾持從動輥分別對劍豆莢13產生摩擦力，並將劍豆莢13夾持向前移動；(4)如圖4所示，當劍豆莢13的一端被夾持軋輥對5夾持，而另一端移動至脫殼軋輥對6的脫殼腔16處時，脫殼主動輥14與脫殼從動輥15的轉動，使得脫殼主動輥14的輪齒與脫殼從動輥15的齒槽逐漸嚙合，同時對劍豆莢13的殼施加作用力，以使劍豆莢13的殼與劍豆分離，實現其脫殼加工；脫殼軋輥對6在對劍豆莢13進行脫殼加工的同時，帶動脫殼後的劍豆莢13向前移動；(5)脫殼後的劍豆莢13落入脫殼軋輥對6下方的分離篩網9內；振動床身3的振動帶動分離篩網9進行振動，在分離篩網9的振動作用下，劍豆莢13的豆仁沿分離篩網9 的網孔向下落入接料箱10內，劍豆莢13的莢殼則留在分離篩網9內；完成劍豆的脫殼。本實施例的工作原理工作時，扁長的劍豆莢經進料鬥2進入振動床身3，在振動電機12的作用下，振動床身3有規則地往復運動，促使劍豆莢均勻落入送料導向槽並進行水平移動。振動床身3的出料端正對著夾持軋輥對5的中心對稱面，當豆莢縱向輸送到振動床身3的出料端時，被相向轉動的夾持軋輥對5夾持，在磨擦力作用下豆莢通過夾持軋輥對5向前移動，隨後被餵入到脫殼軋輥對6將要嚙合的輪齒與齒槽之間的間隙(脫殼腔16) 中。夾持軋輥對5的線速度大於脫殼軋輥對6轉動的線速度，當豆莢的一端已進入脫殼軋輥對6而另一端尚未脫離夾持軋輥對5時，隨著主電機11帶動脫殼軋輥對6旋轉使輪齒與齒槽逐漸嚙合，豆莢的殼一端受脫殼軋輥對6的拉、擠、搓，另一端被夾持軋輥對5以較快的速度被向前推，起著穩定夾持送料以及加速加力作用，便於劍豆兩片莢殼的分離。所述脫殼軋輥對6的脫殼腔16由主從軋輥嚙合齒條對的齒頂、齒槽和齒廓面之間的空隙構成。即使脫殼軋輥對6的主從軋輥以相同的速度相對旋轉，但是由於主從軋輥嚙合齒條對的齒頂與齒槽的各自線速度不同，齒條對的各自齒廓面線速度也存在差異，從而使處於脫殼腔16的豆莢除了受擠壓外還受到剪切力作用，這樣可使莢殼更快撕裂。由於嚙合齒條對的齒頂與齒槽有速差，可看成莢殼靠齒槽一側相對靜止，齒槽、齒槽側齒廓面與莢殼之間的摩擦為將阻止豆莢向下運動，從而豆莢與相互嚙合的齒頂與齒槽、齒頂側齒廓面與齒槽側齒廓面之間的摩擦力形成一對剪切力。線速差加大，剪切作用增加，脫殼率加大。劍豆脫殼較為困難，可以採用大一點的線速差，但為防止豆粒損傷，線速差選擇不能過大。如主從軋輥以不同的速度相對旋轉，即存在轉速差，此時嚙合齒條對的齒頂與齒槽的各自線速度差將進一步變大。所述脫殼軋輥對6採用齒頂面、齒廓面與齒槽表面滾花處理以提高粗糙度，增加豆殼與軋輥之間的表面摩擦係數，以維持較合適的撕剝作用力，提高了剝豆效率與成功率。 為保證豆仁在脫殼過程中不被擠壓變形，本實施例脫殼軋輥對6的齒條對的齒頂與齒槽之間嚙合後的最小間隙不得小於所加工劍豆的籽粒最大直徑。調節脫殼軋輥對6的中心距大小，可以調節齒條對的齒頂與齒槽之間的最小間隙，進而適應不同品種的劍豆的加工。脫殼分離後的莢殼與籽粒一同沿著脫殼軋輥對6的齒槽間隙垂直落入分離篩網9，籽粒經過分離篩網9的振動沿網孔漏下去到接料箱10，劍豆莢13的莢殼隨分離篩網9的振動而分離。實施例2本實施例除下述特徵外其他結構特徵同實施例1 所述脫殼軋輥對與夾持軋輥對之間的中心距為200mm ；所述夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙大小為15mm ；所述脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙大小比被加工的劍豆豆仁的厚度大 3mm ο實施例3本實施例除下述特徵外其他結構特徵同實施例1 所述脫殼軋輥對與夾持軋輥對之間的中心距為180mm ；所述夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙大小為12mm ；所述脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙大小比被加工的劍豆豆仁的厚度大 2. 5mmο上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種劍豆脫殼機，其特徵在於包括機架、進料鬥、振動床身、振動驅動機構、夾持軋輥對、脫殼軋輥對、軋輥軸承座、軋輥箱體、傳動機構、主電機、清理梳、分離篩網和接料箱， 振動床身固定於機架上，所述進料鬥固定于振動床身的頭端，軋輥箱體固定于振動床身的尾端，且軋輥軸承座置於軋輥箱體內；夾持軋輥對、脫殼軋輥對由左至右依次連接在軋輥軸承座上，且均與傳動機構連接；所述夾持軋輥對設有夾持口，脫殼軋輥對設有脫殼腔，所述振動床身的上表面、夾持口的中心線、脫殼腔的中心線在同一水平面上；傳動機構與主電機連接；所述清理梳固定在軋輥箱體的右側內壁上，且設置於脫殼軋輥對的側邊；所述振動驅動機構與振動床身連接；分離篩網設於脫殼軋輥對的側邊下方，且通過固定架與振動床身連接；接料箱設置在分離篩網的下方，且軋輥箱體的左、右、底側分別設有與夾持口、脫殼腔、分離篩網對應的開口。
2.根據權利要求1所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述夾持軋輥對包括在同一豎直方向上設置的夾持主動輥和夾持從動輥，夾持主動輥設於夾持從動輥的上方，且夾持主動輥與夾持從動輥之間的間隙形成所述的夾持口；所述脫殼軋輥對包括在同一豎直方向上設置的脫殼主動輥和脫殼從動輥，脫殼主動輥設於脫殼從動輥的上方，且脫殼主動輥與脫殼從動輥之間的間隙形成所述的脫殼腔。
3.根據權利要求2所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述脫殼主動輥的表面、脫殼從動輥的表面均設有輪齒及齒槽，脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽相對設置；所述脫殼腔為脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙。
4.根據權利要求3所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述脫殼主動輥的輪齒齒頂與脫殼從動輥的齒槽之間的間隙大小比被加工的劍豆豆仁的厚度大2 3mm。
5.根據權利要求3所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述清理梳包括上梳架、下梳架以及垂直地連接在上梳架上的上梳齒條和垂直地連接在下梳架上的下梳齒條，上梳架、下梳架分別與脫殼主動輥的中心軸線、脫殼從動輥的中心軸線平行地固定在軋輥箱體的右側內壁上；上梳齒條的個數與脫殼主動輥的齒槽個數相同，且各上梳齒條與脫殼主動輥的各齒槽分別相對設置；下梳齒條的個數與脫殼從動輥的齒槽個數相同，且各下梳齒條與脫殼從動輥的各齒槽分別相對設置。
6.根據權利要求3所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述振動床身上設有若干個送料導向槽，送料導向槽的尾端與所述夾持口相接。
7.根據權利要求6所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述送料導向槽的橫截面形狀呈V型。
8.根據權利要求6所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述振動驅動機構包括振動電機和減振彈簧，振動電機連接在振動床身的下方，所述減振彈簧連接在振動床身兩端的下方。
9.根據權利要求8所述的劍豆脫殼機，其特徵在於所述傳動機構包括電機減速機構、 主動傳動齒輪、從動傳動齒輪、從動軸、從動軸安裝座、脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼從動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪、夾持主動輥驅動齒輪和夾持從動輥驅動齒輪，主電機與電機減速機構連接，電機減速機構的輸出軸上套接所述主動傳動齒輪，主動傳動齒輪與從動傳動齒輪嚙合連接，從動傳動齒輪與從動軸配合套接，從動軸連接在從動軸安裝座上，從動軸安裝座與機架連接；電機減速機構的輸出軸通過傳動皮帶與脫殼主動輥驅動皮帶輪連接，脫殼主動輥驅動齒輪與夾持主動輥驅動齒輪嚙合連接，夾持主動輥驅動齒輪與夾持從動輥驅動齒輪嚙合連接；從動軸通過傳動皮帶與脫殼從動輥驅動皮帶輪連接；所述脫殼主動輥驅動皮帶輪、脫殼主動輥驅動齒輪與脫殼主動輥的端部軸段分別配合連接，脫殼從動輥驅動皮帶輪與脫殼從動輥的端部軸段分別配合連接，夾持主動輥驅動齒輪與夾持主動輥的端部軸段配合連接，夾持從動輥驅動齒輪與夾持從動輥的端部軸段配合連接。
10.由權利要求9所述劍豆脫殼機實現的劍豆脫殼方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)振動電機、主電機分別接通電源，振動電機驅動振動床身進行振動；主電機驅動傳動機構，進而驅動夾持軋輥對、脫殼軋輥對進行轉動；所述夾持軋輥對的夾持主動輥與夾持從動輥反向轉動，脫殼軋輥對的脫殼主動輥與脫殼從動輥反向轉動；(2)將被加工的劍豆莢放進進料鬥，所述劍豆莢沿進料鬥進入振動床身的送料導向槽內；在振動床身的振動作用下，被加工的劍豆莢沿振動床身的送料導向槽水平移動至夾持軋輥對的夾持口處；(3)被加工的劍豆莢進入夾持口內，夾持主動輥、劍豆莢、夾持從動輥依次接觸，且在夾持主動輥的轉動、夾持從動輥的轉動作用下，夾持主動輥、夾持從動輥分別對劍豆莢產生摩擦力，並將劍豆莢夾持向前移動；(4)當劍豆莢的一端被夾持軋輥對夾持，而另一端移動至脫殼軋輥對的脫殼腔處時，脫殼主動輥與脫殼從動輥的轉動，使得脫殼主動輥的輪齒與脫殼從動輥的齒槽逐漸嚙合，同時對劍豆莢的莢殼施加作用力，以使劍豆莢的莢殼與豆仁分離，實現其脫殼加工；脫殼軋輥對在對劍豆莢進行脫殼加工的同時，帶動脫殼後的劍豆莢向前移動；(5)脫殼後的劍豆莢落入脫殼軋輥對下方的分離篩網內；振動床身的振動帶動分離篩網進行振動，在分離篩網的振動作用下，劍豆莢的豆仁沿分離篩網的網孔向下落入接料箱內，劍豆莢的莢殼則留在分離篩網內；完成劍豆的脫殼。
全文摘要
本發明提供了一種劍豆脫殼機及其劍豆脫殼方法，該劍豆脫殼機包括機架、進料鬥、振動床身、振動驅動機構、夾持軋輥對、脫殼軋輥對、軋輥軸承座、軋輥箱體、傳動機構、主電機、清理梳、分離篩網和接料箱，振動床身固定於機架上，進料鬥、軋輥箱體分別固定于振動床身的頭端、尾端；夾持軋輥對、脫殼軋輥對連接在軋輥軸承座上，且與傳動機構連接；夾持軋輥對設有夾持口，脫殼軋輥對設有脫殼腔，振動床身的上表面、夾持口的中心線、脫殼腔的中心線在同一水平面上；傳動機構與主電機連接；清理梳設於脫殼軋輥對的側邊；振動驅動機構與振動床身連接；分離篩網設於脫殼軋輥對的下方；接料箱設置在分離篩網的下方。本發明脫殼率高、勞動強度低。
文檔編號A23N5/08GK102326853SQ20111018086
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者呂恩利, 吳慕春, 李君 , 趙長偉, 陸華忠, 黃潔聰 申請人:華南農業大學