基于CiteSpase的花生壳—花生脱壳可视化分析

花生脱壳技术决定脱壳产物—花生仁与花生壳的加工品质,花生壳的应用日趋广泛,探析其研究现状和发展趋势,对促进花生产业发展至关重要。运用CiteSpace软件对2012—2022年Web of Science核心合集数据库相关文献进行可视化分析,并结合文献研究法对相关文献的具体内容进行总结与展望。研究结果表明:花生壳应用的研究热度和重视程度呈迅速上升趋势;研究学者之间合作紧密;中国和美国是主要发文国家,中国科学院和美国农业部是主要发文机构;花生壳、脱壳、活性炭等关键词受到高度关注;从发展趋势看,机械性能、响应面分析、重金属吸附、生物油、有效去除、氧化物等研究是未来的热点;花生壳与花生仁的应用研究具有同等重要的地位。为获得高品质的花生仁与花生壳,应该从花生收获、清选、干燥、储藏、品质分级、脱壳加工等多个环节进行技术创新,为其应用提供更好的质量保障。

花生脱壳机脱出物的漂浮系数试验

为合理设计花生气力分选和二次脱壳气力输送装置,以辽宁主栽花生品种为研究对象,进行了花生脱壳机脱出物主要成分以及杂质等空气动力特性试验,得到了破损花生荚果、未脱净而需要二次脱壳的花生荚果、花生米、花生壳、石头的漂浮系数分别为0.168～0.246、0.102～0.146、0.080～0.186、3.287～6.037、0.031～0.045m-1。结果表明,花生荚果、破损花生荚果、花生米、花生壳和石头之间的漂浮速度的差异较大,有利于气力分选,可作为花生脱壳机分选装置和气力输送装置设计的重要参考依据。

双滚筒气力循环式花生脱壳机设计

提出了双滚筒气力循环式花生脱壳机总体结构方案、二次循环脱壳与气力输送工作原理,进行了双滚筒脱壳装置、清选装置和传动系统等关键工作部件的结构设计。双滚筒脱壳装置由直径、转速不同的一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒以及各自的凹板筛构成;清选装置主要由振动筛和风机组成。花生脱壳试验结果表明:适宜含水率下花育23品种花生,在一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒转速分别为296、392 r/min时,花生脱壳综合性能指标最优,即花生脱净率为99.12%,花生仁破碎率为1.82%,花生仁损失率为0.40%。

三滚式小区育种花生脱壳机设计与试验

花生育种研究中存在花生量小但品种多、荚果大小不一的情况,针对人工脱壳效率低而机械脱壳损伤多、脱净率低等问题,在对典型花生种果物理机械特性研究基础上,提出了小型3级回转、单排3滚筒并列式脱壳的方案,进行脱壳滚筒、旋转打板以及传动系统等装置和部件的结构设计;脱壳滚筒由同一轴上并排的3个子滚筒组成,可调节与凹板筛距离,增减打板个数;气力清选装置由离心式风机组成。以小区育种为目的,选取白沙品种为研究对象,通过正交试验分析,以滚筒转速、脱壳间隙和打板个数为试验因素,损伤率和脱净率为试验指标,进行优化试验。结果表明:滚筒转速为350 r/min、脱壳间隙为20 mm、打板为3个时,花生脱壳综合指标最优,脱净率为99.15%,损伤率为2.3%,满足种用花生脱壳要求。

花生冲击脱壳的力学特性试验

为深入分析不同花生脱壳方式的脱壳机理和研究冲击式花生脱壳力学特性,在微机控制的跌落式冲击试验台上,对不同品种、几何尺寸、受力位置、含水率的带壳花生进行了冲击试验,测得了花生破壳力大小。结果表明:含水率、受力位置、品种对花生壳破裂力的影响极显著,几何尺寸对花生壳破裂力影响不显著。含水率6.8%的花生荚果的破壳力最小,约35.02N;立放最小,约36.03N;花育23的破壳力最小,约39.79N。

双滚筒气力循环式花生脱壳机的性能试验

为优化双滚筒气力循环式花生脱壳机脱壳装置的有关参数,降低花生籽仁在脱壳过程中的损伤,提高脱壳质量和生产率,以籽仁破损率、脱净率和生产率为主要评价指标,以滚筒转速、喂入量和脱壳间隙为试验因素,采用L16(45)正交试验和综合评分法对双滚筒气力循环式花生脱壳机进行了性能试验。结果表明:对于‘花育23’花生品种,当一级脱壳滚筒和二级脱壳滚筒转速分别为300和375 r.min-1,喂入量为25 kg.min-1,脱壳间隙为20 mm时,脱壳机综合性能最优,其破损率为1.84%,脱净率为95.87%,生产率为885.25 kg.h-1。研究成果对进一步研究花生的脱壳原理、优化脱壳系统结构、提高花生脱壳工艺和产品质量具有重要的意义。

我国花生脱壳机械研究应用现状及进展

通过对国内花生脱壳机械研究与应用状况的调研与资料检索,简述了花生脱壳机械的类型与特点。结合我国花生脱壳机械的脱壳原理及工艺,从工作原理、结构特点、性能指标、适应条件等方面论述了不同类型花生脱壳机械所具有的优势与存在的不足,并客观分析了花生脱壳机械化的发展进程与趋势,为花生脱壳机械的进一步研究提供参考。

打击揉搓式花生脱壳机脱壳性能影响因素探析

打击揉搓式花生脱壳机是目前我国市场上广泛使用的花生脱壳机具之一。为改进脱壳机设计,提高脱壳性能,研究在大量文献检索与调查研究的基础上,主要从设备特性、脱壳工艺以及物料品种特性三方面对影响其剥净率及果仁破伤率的因素进行了系统探析,并提出了相关对策和建议,以期为该类花生脱壳设备的性能提升和创新研发提供参考。

锥盘式花生种子脱壳装置研制

针对现有花生脱壳机脱净率低、种仁损伤率高及其对花生品种适应性差等问题,该研究设计了一种锥盘式花生种子脱壳机构。以花育23花生为试验对象,利用EDEM软件对花生荚果进行脱壳模拟试验,通过仿真分析与脱壳装置样机试验获得了脱壳机构最优结构参数。为进一步提高脱壳质量,在上下锥盘表面粘贴橡胶刺皮,以锥盘式花生脱壳机构的下锥盘转速、橡胶凸起数目、最小脱壳间隙为试验因素,脱净率、损伤率为响应值,进行单因素试验和Box-Behnken试验。利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,以建立脱净率、损伤率与下锥盘转速、橡胶凸起数目及最小脱壳间隙的回归模型。通过提高脱净率、降低损伤率的双目标优化得到关键参数的最优组合为:下锥盘转速270 r/min,橡胶凸起数目5500个/m^2,最小脱壳间隙11 mm。样机试验表明,粘贴橡胶刺皮的锥盘式脱壳装置样机的脱净率和损伤率均值分别为97.84%和3.27%;与滚筒式花生种子专用剥壳机相比,有橡胶刺皮的锥盘式脱壳装置的脱净率提高了2.03个百分点,损伤率降低了0.67个百分点。橡胶刺皮疲劳损伤试验表明,累计脱壳作业90 h后橡胶刺皮严重磨损,脱壳质量降低,应及时更换。研究结果可为花生种子脱壳机的研发及改进提供参考。

刮板式花生脱壳机机架的模态分析

为了研究刮板式花生脱壳机机架的动态特性,以其机架为研究对象,利用SolidWorks对脱壳机机架进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态分析,得到了花生脱壳机机架的前6阶固有频率和振型,为进行花生脱壳机机架的谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计奠定了基础。同时,分析了刮板式花生脱壳机工作时的零部件对机架固有频率和振型的影响。结果表明,脱壳机的工作频率和皮带传动引起的振动频率都远离其第1阶固有频率,不会对脱壳机机架的共振产生影响。模态分析的结果可为刮板式花生脱壳机机架的结构和性能改善提供必要的参考依据。

人力花生脱壳机的设计

[目的]减轻农户劳动强度,提高花生生产的经济效益。[方法]根据江西山区和丘陵地区的自然条件和经济欠发达的实际情况,通过分析和试验计算出最佳的脱壳工作部件参数值,设计了人力、机力两用的花生脱壳机。[结果]脱壳工作部件按纹板倾角50°、沟槽倾角45°、纹板宽度50mm、2块对称纹板、踏板速度60～80r/min、剥壳间隙6mm、凹板间隙9～12mm设计,当花生最佳含水率为13%～16%时,设计出的花生脱壳机剥壳率为90.9%,破碎率为43.4%,且人力和机力两用,省力、人体不易疲劳,价格低廉。[结论]该研究设计出的花生脱壳机基本上满足了农民的要求,为江西省花生生产提供了新型农机具。

刮板式花生脱壳机设计

花生脱壳机可以替代手工剥壳,极大地提高花生的脱壳效率。为此,针对目前花生脱壳机存在的机器性能不稳定、适应性差、通用性差和利用率低等问题,设计了刮板式花生脱壳机,计算了脱壳机转轴部件的转速和脱壳机的功率,采用皮带传动,选用了电磁调速电动机,设计了转轴、凹板筛、料斗和箱体等零部件;通过采用电磁调速电动机和不同尺寸间隔的凹板筛提高了花生脱壳机的通用性,同时也提高了脱壳机的适应性和利用率;由于电磁调速电动机的控制器具有速度负反馈系统,可以使电动机的输出转速基本上保持不变,从而提高了脱壳机运行过程中性能的稳定性;刮板式脱壳机运行中具有冲击性,因此对转轴部件的临界转速进行了校核,结果表明,设计的转轴部件结构合理,其运行转速低于转轴部件的最小临界转速值。

花生米静压破损试验研究

为了研究花生米脱壳过程中破碎等损伤形式、规律和机理,探索花生米在静压下的破损形式与力学特性。测量了花育23和四粒红花生米的物理特性,并用电子拉压试验机进行了花生米不同位置的静压破损试验,得到了所选花生米静压下载荷—时间特性曲线、破损力以及破坏时的状态与规律。沿花生米不同位置加载时,破损载荷存在一定差异,破损表现形式也不相同,花生米最大破损力为55～80N,是花生壳破损力的1.5倍。

人力花生脱壳机的设计

根据江西省山区丘陵地区的自然条件和花生种植迅速发展的实际情况,为了解决大型花生脱壳机不适应当地的自然条件和个体农户使用,而农民迫切需求摆脱手工劳动情况,在现有的人力水稻脱粒机的基础上,稍作改进设计了花生脱壳机。经试验表明,该机基本上满足了农民的要求,为山区和丘陵地区花生生产提供了一种新型农机具。

挤压式花生剥壳机的技术改造

传统的挤压式花生剥壳机采用机械变速控制,速度不准确,传动复杂,容易产生噪声、振动等问题,对此,将轧辊的动力从主电动机中分离出来,单独设电机驱动,用PLC控制,实现变频调速。对样机进行性能测试,其剥净率≥98.1%、破碎率≤4.0%、损伤率≤3.5%、损失率≤0.5%、含杂率≤3.0%、有效度≥98.07%等指标都优于改造前,达到了国标要求,变频调速减少了共振源,使剥壳机运行更加平稳,满足剥壳种子花生和批量生产的需要。

刮板式花生脱壳机转子临界转速的计算与分析

以刮板式花生脱壳机转轴部件为研究对象,为了分析转轴部件中零部件对转子系统临界转速的影响,通过对转轴系统的简化,采用一维有限元的方法,考虑了陀螺效应对转子系统的影响,分别建立了转轴转子系统有限元模型,皮带轮—转轴转子系统有限元模型,刮板—转轴转子系统有限元模型和转轴部件转子系统有限元模型,研究了皮带轮和刮板部件对转轴系统临界转速的影响。结果表明,皮带轮和刮板部件对单转轴转子系统的临界转速影响都较大,刮板部件对一阶正进动的临界转速影响大于皮带轮对转轴的影响,而对一阶反进动的临界转速影响小于皮带轮的影响,刮板部件对二阶临界转速的影响大于皮带轮的影响;在综合考虑了皮带轮和刮板部件对转轴转子系统的影响后,计算了能够反映实际情况的转轴部件的临界转速,其一阶反进动临界转速较低,一阶和二阶正进动临界转速较为接近;为了保证该刮板式花生脱壳机的安全运行和正常工作,转轴部件的工作转速应低于904r/min。

直立锥滚筒式小区花生脱壳机设计与试验

对于育种和栽培等科研用小区花生脱壳而言,不但要求脱壳机适应小量脱壳,而且要求脱壳过程中损伤小、清种快捷方便。目前小区试验的花生脱壳主要靠人工作业,脱壳效率低下,容易出现清种不便和不净,造成每个小区处理之间的"混杂"等现象。为此在对现有卧式花生脱壳机特点研究的基础上,提出了直立式锥滚筒花生脱壳方案,进行了脱壳机总体结构设计;在花生荚果脱壳受力分析基础上,确定了锥滚筒脱壳结构及其参数范围;最后以四粒红花生为研究对象,以锥滚筒转速、锥滚筒半锥角、最小脱壳间隙为因素进行性能影响试验,结果表明在锥滚筒转速为340 r/min、锥滚筒半锥角为40°、最小脱壳间隙为10 mm时脱壳综合指标最优,脱净率为97. 84%,损伤率为2. 97%,较好地满足了小区花生脱壳要求。

美国花生脱壳机研究现状及发展分析

脱壳是花生利用前必经环节,脱壳机是花生产后加工的核心设备,在很大程度上决定了花生的果仁质量和脱壳效率。中国虽然花生产量位居世界第一,且花生脱壳机得到广泛应用,但花生脱壳技术远不及美国,严重制约花生产后加工业的发展。为借鉴美国花生脱壳技术及发展经验,在实地考察基础上,运用社会调查法、文献研究法和经验总结等方法,本文分析了美国花生脱壳机的发展历史、最新进展和技术衍变过程,剖析了美国现代花生脱壳机的脱壳原理、总体构成、脱壳部件结构型式和特点,总结了美国花生脱壳技术研究的基本方法和成功经验。结果显示,美国花生脱壳机研究密切结合生产需要,起步早且不断创新;多滚筒大型脱壳机既可用于榨油和食品加工的花生脱壳,也可用于种子花生脱壳,各滚筒之间独立驱动,转速200~300 r/min;脱壳机构由带有刮板的脱壳打杆和钢制栅片凹板筛构成,对花生荚果进行刮搓脱壳;复式清选装置首先进行气吸除壳、然后进行筛选和二次气吸清选。美国花生脱壳机技术是机械与农艺等多方面融合研究的结果,对中国花生脱壳技术研究及进展具有重要借鉴意义。

花生剥壳机的设计

花生可以在剥壳后直接食用,也可以经深加工后制成各种产品,而剥壳是花生发挥其重要价值的必不可少的环节。目前,花生剥壳机的剥壳质量相对较低,花生仁的破碎率较高。为降低花生仁的损伤,本机器模仿手工剥壳原理,采用橡胶滚筒与橡胶凹板组成的间隙进行花生剥壳,滚筒与凹板之间的间隙可调,凹板的背面有可调节减震机构,从而完成花生的柔性剥壳。同时,该机对花生仁具有一定的尺寸分级功能,并可适应我国花生的众多品种。

立锥式小区花生脱壳机气吸清选装置研制

在花生育种栽培和植保等科研实践中,需要进行大量的小区试验,每个试验小区花生均需进行独立收获、脱壳和清选。由于没有相应的小区花生脱壳与清选设备,仅人工作业效率低下且容易出现"混杂"问题。为此该研究在已研制的立锥式小区花生脱壳机及脱壳装置基础上,设计了三通道横流气吸清选装置。通过试验获得了花生脱壳后物料主要成分的漂浮速度和空气动力因数,分析了花生脱出物在水平横吸气流场中的受力和运动轨迹分析,并据此进行清选装置关键部件结构、参数设计和样机研制。以四粒红花生为试验对象,进行了花生脱壳与清选装置性能试验。性能试验结果表明,当转速为1200 r/min、喂入量为15 kg/min时,吸风口高度为80 mm时的综合清选性能较好,损失率为2.01%、含杂率为0.98%,优于行业标准。该研究填补了国内小区花生脱壳清选装置的空白,对进一步开展花生科研和检验等小型专用花生脱壳清选设备研究具有一定参考价值。