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摘要：本文闡述了海棠果破碎及種子清選機結構設計依據、原理及關鍵部件的設計介紹，為解決海棠果破碎及種子清選問題提供幫助，僅供參考。

關鍵詞：結構；設計原理；關鍵部件

海棠果種子富含種子油，種仁干基含油量達48%，其中油酸含量達32.5%，亞油酸含量達20.7%[1]，是一種高效的木船防腐油，而且海棠果種子提取物具有滅蚊活性，具有很大的藥用價值。海棠種子的篩選需經歷果實破碎和分離篩選兩個步驟才能完成，即首先對海棠果進行擠壓碾碎，使果肉破碎，然后在水流沖刷的作用下利用毛刷旋轉使種子與果肉分離。海棠果種子清選是用水流沖刷掉附著在種子上的果肉，并將破碎的果肉和果皮由篩孔中沖掉，以達到分離、清潔種子的目的。種子清選設備是根據種子的物理特性（長度、寬度、厚度、比重）等方面的不同，將種子與其他雜質分離的機械[2]，按物理方法可分為尺寸篩選、風選和比重篩選三類，主要包括風篩式清選機、窩眼滾筒式清選機、重力式清選機等幾種機型[3]，其中尺寸篩選是根據種子與混雜物長、寬、厚度方向的尺寸差異進行清選分離的一種方法，是種子清選常用的一種方式。我國對種子清選機的研制開始較晚，從20世紀50年代開始引進樣機，直到80年代才開始研制出具有代表性的復式種子精選機，90年代以后涌現出多種種子清選設備[4-6]。種子清選機只能對已收集好的作物種子進行篩選分類，海棠果種子包覆在果皮和果肉中，在進行種子篩選分類前需先將其與果肉剝離。水果破碎機是生產果酒、果醬、果汁等產品的必須設備之一，由于不同水果結構尺寸和物理性質有很大差異，所采用的破碎機也不同，果實破碎機主要有碾磨式[7]、擠壓輥式、鼠籠式、旋轉刮板式、旋風式等幾種形式。傳統的水果破碎機僅考慮提取果汁和果肉，我國種子分選設備基本都是在吸取先進國家技術設備的基礎上進行改造研制的，目前國內還沒有可以直接連續完成果實破碎、種子分選的設備，因此本文研制了可直接進行海棠果破碎、種子采集和清選的機構，將海棠果裝入送料器，在碾壓輥、螺旋毛刷和水流沖刷的同時作用下完成果實破碎、種子采集及與果肉果皮的分離的過程。

1設計依據及實現目標

海棠果呈球形，果實直徑大小2～4cm[8]，種子呈圓錐形或稱腎形，屬小粒種子，種子長（4.33±0.23）mm,寬（1.98±0.18）mm,長寬比（2.18±0.12）。根據海棠果及其種子的特性及尺寸大小差異，本文中的海棠果種子采集清選機，利用擠壓輥和螺旋毛刷旋轉使果實破碎、果肉與種子分離，再根據碾碎的果肉尺寸明顯小于種子的尺寸，選用孔眼尺寸不同的分離篩實現果肉與種子分離，樹葉、樹枝等較大的雜質由雜質出料口排出。該清洗機每小時可加工海棠果16000kg，篩選海棠種子80kg。

2結構及設計原理

2.1基本結構。海棠果種子采集及清選裝置如圖1所示。該裝置主要由電機、齒輪傳動機構、果肉擠壓輥、進料斗、沖刷水路、螺旋毛刷、雜質出料口、種子收集器、水泵、種子分離過濾篩、水分離過濾篩、果肉分離過濾篩、果肉收集器等部分組成。電機1通過齒輪2傳動，帶動果肉擠壓輥3和螺旋毛刷6轉動，水泵14提供沖刷水流。2.2工作原理。海棠果種子采集及清選機可連續實現海棠果果肉與種子分離與分選，如圖1所示，該設備由上下兩部分組成，上半部分的主要作用是實現果實破碎，下半部分的主要作用是雜質、果肉與種子的分離。海棠果由進料斗4進入，落入果肉破碎擠壓輥3中，擠壓輥共有2對，每對擠壓輥水平排列安裝，在輥間被擠碎的海棠果落入下半部分分離裝置的螺旋毛刷上。兩個水平安裝的螺旋滾筒毛刷相互反向轉動，硬質刷毛隨滾筒的旋轉與破碎后的種子、果肉發送摩擦，粘附在種子上的果肉剝落下來并進一步被毛刷碾碎，隨著水路5中水流的沖刷，細小的果肉經由果肉過濾篩12落入果肉收集器13中。種子的尺寸遠大于果肉過濾篩的篩孔尺寸，因此種子不會在這一階段落入果肉收集器中，而是在螺旋刷毛的帶動下繼續向分離裝置的右側運動，當到達種子過濾篩12時，由于種子尺寸小于篩孔尺寸而落入種子收集器10中，其中夾雜的尺寸較大的果皮和枝葉等碎渣則由雜質出口9排出。此外，在果肉收集器和種子收集器的底端還裝有篩孔更加細小的水分離過濾篩，濾除沖刷果肉和種子用的水及果汁等液體。

3關鍵部件設計

3.1海棠果破碎機構。海棠果破碎機構由兩對裝有金屬凸起的擠壓輥組成，安裝凸起的目的是為提高果實破碎效率，凸起呈金字塔形，底部為圓形、帶一個圓頂點，破碎擠壓輥。上部兩擠壓輥轉速為30rpm，間距1.5cm，凸起的直徑2～3cm，高度1cm，兩凸起間距3～4cm，上下兩行的凸起間隔分布，以保證海棠果在輥間擠壓下落過程中可以被擠碎。下部兩擠壓輥轉速為90rpm，間距1cm，凸起的直徑1～2cm，高度0.5cm，兩凸起間距2～3cm，其作用是對已被上部兩輥擠碎的海棠果進一步碾壓，使果肉與種子初步分離。海棠果破碎機構由一臺2kW的三相異步電機提供動力，帶動擠壓輥和種子分離過濾篩主軸轉動。3.2種子果肉分離機構。擠碎的海棠果從輥縫中間落入螺旋毛刷上，兩個水平安裝的螺旋毛刷反向旋轉，轉速120rpm，破碎的海棠果隨刷毛一起旋轉，刷毛的摩擦使粘附在種子上的果肉可全部剝落，并隨毛刷的轉動被帶入篩孔中，隨流水一起進入果肉收集器。種子的尺寸大于果肉分離篩的篩孔無法進入果肉收集器，螺旋毛刷的轉動會帶動種子向右運動到達種子分離篩上的空間，當種子被刷毛旋轉帶動到達篩孔時，由于種子的尺寸小于篩孔而落入種子收集器。分選篩有圓孔型、長孔型、三角孔型、窩眼筒和窩眼盤等幾種類型，應根據需清選種子的形狀、尺寸和清選需求選擇篩孔的形狀和尺寸，篩孔選擇是否合理直接影響清選種子的獲選率大小。其中圓孔篩和長孔篩是應用最廣泛的兩種過濾篩，將這兩種篩組合使用可獲得更加理想的效果。海棠果的果實被擠壓輥碾碎后，破碎的果肉尺寸比種子細小，果肉分離篩選擇長孔型，孔徑尺寸大小為3×1.5mm的篩孔，篩孔長度沿毛刷轉動方向排列，寬度沿毛刷軸向分布，篩板厚度10mm，種子清選分離篩選用圓孔型篩，孔眼直徑5mm。果肉或種子由篩孔下落的過程中可能會阻塞孔眼，影響種子篩選速度和篩選效果，因此應控制刷毛與分選篩面貼合并使刷毛略高出篩面1～2mm，可以起到推動嵌入孔眼的果肉、種子和雜質落入收集器或繼續向右運動，以保證清選效果。螺旋毛刷工作中伴隨著高壓水沖洗，使種子與果肉的分離更充分，提高種子篩選效率，高壓水由安裝在清洗機下方的管道泵提供，管道泵主要參數為，流量7.4m3/h，電機功率0.37kW，揚程10m。

4結論

本自動化設備能夠集果實破碎、種子收集與分選等生產工序于一體，代替人工作業，做到減少環境污染，以達到縮短生產周期，提高生產效率和降低生產成本的目的，易實現種子篩選的規模化生產。

參考文獻：

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[2]潘有雷.我國種子加工機械現狀與發展趨勢[J].農業科技與信息，2015(1)：26-27.

[3]李少杰.我國種子加工和糧食處理機械現狀與發展趨向[J].農機使用與維修，2014(1)：79-80.

[4]劉睿，孫勇，張佳麗，等.論重力式清選機在國內外的發展狀況[J].農機使用與維修，2014(12)：72-73.

[5]DieterPinnow.CM50碾磨碟狀破碎機[J].食品與機械，2000(5)：41-42.

[6]陽辛鳳，方佳，陶忠良.海棠果的開發應用價值分析[J].中國野生植物資源，2001(6)：33-35.

[7]吳凌云，李明.種子清選精選技術[J].種子，2009，28(10)：120-123.

[8]劉海生.種子清選加工原理與主要設備工作原理[J].現代農業科技，2008(15)：259+261.

作者:沙恒 杜祥 陳國 單位:山東華宇工學院