CN102326853B - 一种剑豆脱壳机及其剑豆脱壳方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种剑豆脱壳机及其剑豆脱壳方法，该剑豆脱壳机包括机架、进料斗、振动床身、振动驱动机构、夹持轧辊对、脱壳轧辊对、轧辊轴承座、轧辊箱体、传动机构、主电机、清理梳、分离筛网和接料箱，振动床身固定于机架上，进料斗、轧辊箱体分别固定于振动床身的头端、尾端；夹持轧辊对、脱壳轧辊对连接在轧辊轴承座上，且与传动机构连接；夹持轧辊对设有夹持口，脱壳轧辊对设有脱壳腔，振动床身的上表面、夹持口的中心线、脱壳腔的中心线在同一水平面上；传动机构与主电机连接；清理梳设于脱壳轧辊对的侧边；振动驱动机构与振动床身连接；分离筛网设于脱壳轧辊对的下方；接料箱设置在分离筛网的下方。本发明脱壳率高、劳动强度低。

Description

一种剑豆脱壳机及其剑豆脱壳方法

技术领域

本发明涉及食品加工机械技术领域，特别涉及一种剑豆脱壳机及其剑豆脱壳方法。

背景技术

剑豆为豆科刀豆属的栽培亚种，外形呈长条型，截面扁平，主产于江苏、安徽、湖北、四川等地，成熟时采收荚果剥取种子。通常当剑豆荚果的含水率降到一定程度后才进行脱壳，此时的荚果外壳硬度大，还有一定韧性，脱壳比较困难，目前此项作业主要由人工完成。采用人手加工效率非常低，难以满足生产发展的要求。采用机械加工则可以在保证脱壳率的情况下大幅度提高生产效率，随着市场上对剑豆仁的需求量日益增加，实行脱壳机械化迫在眉睫。

现有花生、栗子、毛豆和核桃等的脱壳设备比较多，功能与技术也日趋完善。按脱壳方法分类，现有的脱壳加工设备可分为：碾搓法、撞击法、剪切法和挤压法几种。碾搓脱壳，即借助于磨片之间的表面磨擦力，碾搓荚果促使壳仁分离，脱壳效率高，其要求加工对象含水率较低、籽粒和壳有一定硬度；撞击脱壳，即借助甩料盘的离心力使荚果高速撞击壁板，使外壳在撞击力的作用下变形直至破裂；剪切脱壳，即借助锐利面的剪切作用使外壳破裂和脱落；挤压脱壳，利用成对圆柱轧辊挤压作用使籽粒与果荚分离。

现有的豆类脱壳机基本上均是采用挤压法脱壳，其工作原理是：通过一对有一定间距的圆形橡胶轧辊，以相同速度相对旋转、挤压豆壳，由于两轴辊间隙较小，豆荚中间厚鼓部分难以通过，荚中籽粒受到轴辊的挤压，与荚壳产生相对运动，向后移动的籽粒将荚壳撑开，脱离荚壳并落在轧辊一侧，荚壳则通过轧辊间隙由另一侧脱出。

由于不同品种剑豆的外壳尺寸、形状与材料性质存在不同，从而针对性地选择适应好的脱壳方法和脱壳设备，对提高脱壳率、减少碎仁率显得尤为重要。根据剑豆荚的物理性状，虽然剑豆籽粒在壳内斜纵向排列且籽粒间有一定间隙，但是干豆荚外壳比较坚韧，荚内籽粒外层包有绒衣，有一定的附着力，两片荚壳结合力较紧，表面在受外力垂直挤压时籽粒很难发生移动和撑开荚壳，故现有挤压法脱壳技术并不适用剑豆的脱壳。尽管现有脱壳机的加工方式与设备类型众多，技术发展较快，成型适用的剑豆脱壳机具还非常缺乏，阻碍了剑豆深加工的产业化发展，探索适用的脱壳方式与机构是解决剑豆脱壳现存问题的重要途径。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，脱壳率高、劳动强度低的剑豆脱壳机。

本发明的另一目的在于提供由上述剑豆脱壳机实现的剑豆脱壳方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种剑豆脱壳机，包括机架、进料斗、振动床身、振动驱动机构、夹持轧辊对、脱壳轧辊对、轧辊轴承座、轧辊箱体、传动机构、主电机、清理梳、分离筛网和接料箱，振动床身固定于机架上，所述进料斗固定于振动床身的头端，轧辊箱体固定于振动床身的尾端，且轧辊轴承座置于轧辊箱体内；夹持轧辊对、脱壳轧辊对由左至右依次连接在轧辊轴承座上，且均与传动机构连接，一同构成脱壳工作机构，脱壳工作机构的外壳则为轧辊箱体；所述夹持轧辊对设有夹持口，脱壳轧辊对设有脱壳腔，所述振动床身的上表面、夹持口的中心线、脱壳腔的中心线在同一水平面上，所述脱壳轧辊对与夹持轧辊对之间的中心距优选为150mm～200mm；传动机构与主电机连接；所述清理梳固定在轧辊箱体的右侧内壁上(即脱壳工作机构的外壳内)，且设置于脱壳轧辊对的侧边；所述振动驱动机构与振动床身连接；分离筛网设于脱壳轧辊对的侧边下方，且通过固定架与振动床身连接；接料箱设置在分离筛网的下方，且轧辊箱体的左、右、底侧分别设有与夹持口、脱壳腔、分离筛网对应的开口。

机架支撑的振动床身承担豆荚导向送料功能，一端连接进料斗，另一端衔接夹持轧辊对。

所述夹持轧辊对包括在同一竖直方向上设置的夹持主动辊和夹持从动辊，夹持主动辊设于夹持从动辊的上方，且夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙形成所述的夹持口；

所述脱壳轧辊对包括在同一竖直方向上设置的脱壳主动辊和脱壳从动辊，脱壳主动辊设于脱壳从动辊的上方，且脱壳主动辊与脱壳从动辊之间的间隙形成所述的脱壳腔。

所述脱壳主动辊的表面、脱壳从动辊的表面均设有轮齿及齿槽，脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽相对设置；所述脱壳腔为脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙。

所述脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙大小比被加工的剑豆豆仁的厚度大2～3mm(即比被加工的剑豆豆仁的椭球形横截面的短轴长度大2～3mm)。

所述夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙大小优选为10mm～15mm。

所述清理梳，为上、下两层的条梳状结构，且与脱壳轧辊对的竖直方向中心线平行。具体为：所述清理梳包括上梳架、下梳架以及垂直地连接在上梳架上的上梳齿条和垂直地连接在下梳架上的下梳齿条，上梳架、下梳架分别与脱壳主动辊的中心轴线、脱壳从动辊的中心轴线平行地固定在轧辊箱体的右侧内壁上；上梳齿条的个数与脱壳主动辊的齿槽个数相同，且各上梳齿条与脱壳主动辊的各齿槽分别相对设置；下梳齿条的个数与脱壳从动辊的齿槽个数相同，且各下梳齿条与脱壳从动辊的各齿槽分别相对设置。

所述振动床身沿纵向分隔成具有V型导向槽的平行间隔输送排列形式，采用V型导向槽的设计用于保证豆荚以垂直或近似垂直于轴辊轴心线的方式送入夹持轧辊对。具体为：所述振动床身上设有若干个送料导向槽，送料导向槽的尾端与所述夹持口相接；所述送料导向槽的横截面形状呈V型。

所述振动驱动机构包括振动电机和减振弹簧，振动电机连接在振动床身的下方，所述减振弹簧连接在振动床身两端的下方。

所述传动机构包括两级平行输出轴机构、双皮带减速传动机构和轧辊齿轮传动机构。主电机与电机减速机构连接，电机减速机构的输出轴装有主动传动齿轮，与安装于机架的从动轴安装座上的从动轴的从动传动齿轮进行外齿轮啮合，共同组成两级平行输出轴机构，输出轴上的主动传动齿轮与从动轴上的从动传动齿轮等速反向旋转。两级平行输出轴机构的输出轴、从动轴分别通过皮带减速传动与脱壳轧辊对的脱壳主动辊、脱壳从动辊连接，形成双皮带减速传动形式，可以进一步实现电机动力的减速传递，两套皮带的减速比选择相同，减速比范围1.5～3.5。由于脱壳轧辊对呈垂直布局状态，因此为避免双皮带减速机构的皮带对出现空间位置干涉，应使皮带对不在一个平面上。结构上，安装于机架上的从动轴能以减速机构的输出轴为中心旋转，通过改变机架上的从动轴的空间角度位置，可改变从动轴与脱壳轧辊对的脱壳从动辊之间皮带张紧度，进而可以通过调整脱壳轧辊对轴承座位置来改变脱壳主动辊与脱壳从动辊之间的齿槽间隙大小。轧棍齿轮传动机构包括夹持轧辊对的夹持主动辊与夹持从动辊的啮合齿轮对、脱壳轧辊对的脱壳主动辊与夹持轧辊对的夹持主动辊的啮合齿轮对，均采用外齿轮啮合传动方式。具体为：

所述传动机构包括电机减速机构、主动传动齿轮、从动传动齿轮、从动轴、从动轴安装座、脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳从动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮、夹持主动辊驱动齿轮和夹持从动辊驱动齿轮，主电机与电机减速机构连接，电机减速机构的输出轴上套接主动传动齿轮，主动传动齿轮与从动传动齿轮啮合连接，从动传动齿轮与从动轴配合连接，从动轴连接在从动轴安装座上，从动轴安装座与机架连接；电机减速机构的输出轴通过传动皮带与脱壳主动辊驱动皮带轮连接，脱壳主动辊驱动齿轮与夹持主动辊驱动齿轮啮合连接，夹持主动辊驱动齿轮与夹持从动辊驱动齿轮啮合连接；从动轴通过传动皮带与脱壳从动辊驱动皮带轮连接；所述脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮与脱壳主动辊的两侧端部轴段分别配合连接，脱壳从动辊驱动皮带轮与脱壳从动辊的两侧端部轴段分别配合连接，夹持主动辊驱动齿轮与夹持主动辊的端部轴段配合连接，夹持从动辊驱动齿轮与夹持从动辊的端部轴段配合连接。

所述夹持轧辊对采用铁芯橡胶圆柱形双轴轧辊结构，主电机的动力通过传动机构的电机减速机构的输出轴、传动皮带、脱壳主动辊驱动皮带轮传递到脱壳轧辊对的脱壳主动辊，并由脱壳轧辊对的脱壳主动辊驱动齿轮通过齿轮啮合传动的方式，驱动夹持轧辊对的夹持主动辊旋转，夹持轧辊对的夹持从动辊上的夹持从动辊驱动齿轮通过与夹持主动辊上的夹持主动辊驱动齿轮啮合，以使夹持从动辊、夹持主动辊进行反向转动。夹持主动辊设置在夹持从动辊的上方，夹持主从轧辊间隙通过调整分体式轴承座位置实现。夹持轧辊对表面采用橡胶材料，适当的硬度及较好的弹性有利于获得夹持豆荚送料所需的摩擦力。夹持轧辊对的转速稍高于脱壳轧辊对的转速，形成转速差，以确保合适的夹持送料力度和速度。

所述脱壳轧辊对采用圆柱形铝合金双轴轧辊结构，主电机的动力通过两级平行输出轴机构和双皮带减速传动机构传递到脱壳轧辊对的脱壳主动辊和脱壳从动辊，由于两级平行输出轴机构的输出轴上的主动传动齿轮与从动轴上的从动传动齿轮等速反向旋转，因此脱壳轧辊对的脱壳主动辊与脱壳从动辊呈反向转动状态。脱壳主动辊设置在脱壳从动辊的上方，脱壳主动辊与脱壳从动辊之间的中心距大小通过改变脱壳从动辊的分体式轴承座位置实现。脱壳从动辊的分体式轴承座位置改变会导致脱壳从动辊的传动皮带张紧度发生变化，为保证足够的传动张紧度，脱壳从动辊的传动皮带张紧度通过调整机架上的从动轴的空间角度位置来实现。脱壳轧辊对表面采用齿条结构设计，齿形角为22°，齿槽宽度稍大于椭球形剑豆豆仁椭圆截面的短轴长度2～3mm，取值15～19mm，齿顶宽度取值18～22mm，齿高取值35～45mm，材料不采用橡胶，因为橡胶采用的硬度太低，容易受力摩擦发热***而过快磨损，使用寿命短。轧辊表面齿条可采用实心铝合金结构，为减轻轧辊对整体质量，也可采用一定厚度的薄壳结构，壳体厚度不小于6mm。

所述清理梳采用上、下梳结构，含水率偏高的剑豆在脱壳加工过程中易造成脱壳轧辊对齿槽部位的物料粘紧现象，上梳齿条、下梳齿条分别用于主动辊和从动辊的齿槽部位所粘紧物料的清理，上梳齿条、下梳齿条的数量分别与脱壳主动辊、脱壳从动辊的齿槽数量相同。

由上述剑豆脱壳机实现的剑豆脱壳方法，包括如下步骤：

(1)振动电机、主电机分别接通电源，振动电机驱动振动床身进行振动；主电机驱动传动机构，进而驱动夹持轧辊对、脱壳轧辊对进行转动；所述夹持轧辊对的夹持主动辊与夹持从动辊反向转动，脱壳轧辊对的脱壳主动辊与脱壳从动辊反向转动；

(2)将被加工的剑豆荚放进进料斗，所述剑豆荚沿进料斗进入振动床身的送料导向槽内；在振动床身的振动作用下，被加工的剑豆荚沿振动床身的送料导向槽水平移动至夹持轧辊对的夹持口处；

(3)被加工的剑豆荚进入夹持口内，夹持主动辊、剑豆荚、夹持从动辊依次接触，且在夹持主动辊的转动、夹持从动辊的转动作用下，夹持主动辊、夹持从动辊分别对剑豆荚产生摩擦力，并将剑豆荚夹持向前移动；

(4)当剑豆荚的一端被夹持轧辊对夹持，而另一端移动至脱壳轧辊对的脱壳腔处时，脱壳主动辊与脱壳从动辊的转动，使得脱壳主动辊的轮齿与脱壳从动辊的齿槽逐渐啮合，同时对剑豆荚的荚壳施加作用力，以使剑豆荚的荚壳与豆仁分离，实现其脱壳加工；脱壳轧辊对在对剑豆荚进行脱壳加工的同时，带动脱壳后的剑豆荚向前移动；

(5)脱壳后的剑豆荚落入脱壳轧辊对下方的分离筛网内；振动床身的振动带动分离筛网进行振动，在分离筛网的振动作用下，剑豆荚的豆仁沿分离筛网的网孔向下落入接料箱内，剑豆荚的荚壳则留在分离筛网内；完成剑豆的脱壳。

本发明的工作原理：本发明工作时，扁长的剑豆荚经进料斗进入振动床身，在振动电机的作用下，振动床身有规则地往复运动，促使剑豆荚均匀落入送料导向槽并进行水平移动。振动床身的出料端正对着夹持轧辊对的中心对称面，当剑豆荚纵向输送到振动床身的出料端时，被相向转动的夹持轧辊对夹持，在磨擦力作用下豆荚通过夹持轧辊对向前移动，随后被喂入到脱壳轧辊对将要啮合的轮齿与齿槽之间的间隙(脱壳腔)中。夹持轧辊对的线速度大于脱壳轧辊对转动的线速度，当剑豆荚的一端已进入脱壳轧辊对而另一端尚未脱离夹持轧辊对时，随着主电机带动脱壳轧辊对旋转使轮齿与齿槽逐渐啮合，剑豆荚的壳一端受脱壳轧辊对的拉、挤、搓，另一端被夹持轧辊对以较快的速度被向前推，起着稳定夹持送料以及加速加力作用，便于剑豆两片荚壳的分离。

所述脱壳轧辊对的脱壳腔由脱壳主动辊、脱壳从动辊啮合齿条对的齿顶、齿槽和齿廓面之间的空隙构成。即使脱壳轧辊对的脱壳主动辊、脱壳从动辊以相同的速度相对旋转，但是由于脱壳主动辊、脱壳从动辊啮合齿条对的齿顶与齿槽的各自线速度不同，齿条对的各自齿廓面线速度也存在差异，从而使处于脱壳腔的剑豆荚除了受挤压外还受到剪切力作用，这样可使荚壳更快撕裂。由于啮合齿条对的齿顶与齿槽有速差，可看成荚壳靠齿槽一侧相对静止，齿槽、齿槽侧齿廓面与荚壳之间的摩擦为将阻止豆荚向下运动，从而豆荚与相互啮合的齿顶与齿槽、齿顶侧齿廓面与齿槽侧齿廓面之间的摩擦力形成一对剪切力。线速差加大，剪切作用增加，脱壳率加大。剑豆脱壳较为困难，可以采用大一点的线速差，但为防止豆粒损伤，线速差选择不能过大。如主从轧辊以不同的速度相对旋转，即存在转速差，此时啮合齿条对的齿顶与齿槽的各自线速度差将进一步变大。

所述脱壳轧辊对采用齿顶面、齿廓面与齿槽表面滚花处理以提高粗糙度，增加剑豆壳与轧辊之间的表面摩擦系数，以维持较合适的撕剥作用力，提高了剥豆效率与成功率。为保证豆仁在脱壳过程中不被挤压变形，本实施例脱壳轧辊对的齿条对的齿顶与齿槽之间啮合后的最小间隙不得小于所加工剑豆的籽粒最大直径。调节脱壳轧辊对的中心距大小，可以调节齿条对的齿顶与齿槽之间的最小间隙，进而适应不同品种的剑豆的加工。脱壳分离后的荚壳与籽粒一同沿着脱壳轧辊对的齿槽间隙垂直落入分离筛网，籽粒经过分离筛网的振动沿网孔漏下去到接料箱，剑豆荚的荚壳随分离筛网的振动而分离。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1、脱壳率高：针对剑豆脱壳的物理特性，采用推挤式进行脱壳，方法与传统的挤压法并不相同，能够彻底达到壳仁干净分离的效果，剥豆成功率高。

2、适应性强：脱壳轧辊对的中心距可调，啮合齿条对也采用了宽齿化的尺寸设计，可以适应不同品种、形状和几何尺寸豆荚的剥壳加工，物料喂入科学、适应性强、通用性好。

3、破碎率和损伤率低：脱壳轧辊对表面采用啮合齿条的设计，可以实现推、搓、挤等多种运动方式的有效结合，脱壳过程中能有效控制籽粒破碎率和损伤率，可以推广用于种子和较长期贮存的果仁脱壳。

4、劳动强度低：采用机械化脱壳方法，剥豆加工的劳动生产率提高明显，工人的劳动强度得到大幅减轻。

5、市场可行性好：机构简单实用、成本低、制造工艺要求不高且维护方便，易被市场接受，产业应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明剑豆脱壳机的结构示意图。

图2是图1所示剑豆脱壳机的俯视图。

图3是图1所示A-A处的剖视图。

图4是图2所示B-B处的剖视图。

图5是图2所示C-C处的剖视图。

图6是图1所示脱壳轧辊对的结构示意图。

图7是图6所示D处放大示意图。

图8是图1所示清理梳的俯视图。

图9是图1所示清理梳的左视图。

图10是图1所示传动机构的主视图。

图11是图1所示传动机构的左视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

图1～图11示出了本实施例的具体结构示意图，如图1所示，本剑豆脱壳机，包括机架1、进料斗2、振动床身3、振动驱动机构、夹持轧辊对5、脱壳轧辊对6、轧辊轴承座、轧辊箱体7、传动机构、主电机11、清理梳8、分离筛网9和接料箱10，振动床身3固定于机架1上，所述进料斗2固定于振动床身3的头端，轧辊箱体7固定于振动床身3的尾端，且轧辊轴承座置于轧辊箱体7内；如图1和图3所示，夹持轧辊对5、脱壳轧辊对6由左至右依次连接在轧辊轴承座上，且均与传动机构连接，一同构成脱壳工作机构，脱壳工作机构的外壳则为轧辊箱体7；所述夹持轧辊对5设有夹持口，脱壳轧辊对6设有脱壳腔16，所述振动床身3的上表面(送料导向槽的中心线)、夹持口的中心线、脱壳腔16的中心线在同一水平面上，所述脱壳轧辊对6与夹持轧辊对5之间的中心距为150mm；传动机构与主电机11连接；所述清理梳8固定在轧辊箱体7的右侧内壁上(即脱壳工作机构的外壳内)，且设置于脱壳轧辊对6的侧边；所述振动驱动机构与振动床身3连接；分离筛网9设于脱壳轧辊对6的侧边下方，且通过固定架与振动床身3连接；接料箱10设置在分离筛网9的下方，且轧辊箱体7的左、右、底侧分别设有与夹持口、脱壳腔、分离筛网对应的开口。

机架1支撑的振动床身3承担豆荚导向送料功能，一端连接进料斗2，另一端衔接夹持轧辊对5。

所述夹持轧辊对5包括在同一竖直方向上设置的夹持主动辊和夹持从动辊，夹持主动辊设于夹持从动辊的上方，且夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙形成所述的夹持口；

所述脱壳轧辊对6包括在同一竖直方向上设置的脱壳主动辊14和脱壳从动辊15，脱壳主动辊14设于脱壳从动辊15的上方，且脱壳主动辊14与脱壳从动辊15之间的间隙形成所述的脱壳腔16。

如图6所示，所述脱壳主动辊14的表面、脱壳从动辊15的表面均设有轮齿及齿槽，脱壳主动辊14的轮齿齿顶与脱壳从动辊15的齿槽相对设置；所述脱壳腔16为脱壳主动辊14的轮齿齿顶与脱壳从动辊15的齿槽之间的间隙。工作时，如图7所示，被加工的剑豆荚13被夹持轧辊对5夹持带动至脱壳腔16内，由脱壳主动辊14、脱壳从动辊15对其施加作用力，以实现脱壳加工。

脱壳主动辊14和脱壳从动辊15上均分别设有直纹滚花17。

所述脱壳主动辊14的轮齿齿顶与脱壳从动辊15的齿槽之间的间隙大小比被加工的剑豆豆仁的厚度大2mm(即大于被加工的椭球形剑豆豆仁的椭圆截面的短轴长度2mm)。

所述夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙大小为10mm。

所述清理梳，为上、下两层的条梳状结构，且与脱壳轧辊对的竖直方向中心线平行。具体为：如图8和图9所示，所述清理梳包括上梳架26、上梳齿条27、下梳架29和下梳齿条28，上梳架26、下梳架28分别与脱壳主动辊14的中心轴线、脱壳从动辊15的中心轴线平行地固定在轧辊箱体7的右侧内壁上；上梳齿条27的个数与脱壳主动辊14的齿槽个数相同，且各上梳齿条27垂直地连接在上梳架26上，各上梳齿条27与脱壳主动辊的各齿槽分别相对设置；下梳齿条29的个数与脱壳从动辊15的齿槽个数相同，且各下梳齿条29垂直地连接在下梳架28上，各下梳齿条29与脱壳从动辊的各齿槽分别相对设置。

所述振动床身3沿纵向分隔成具有V型导向槽的平行间隔输送排列形式，采用V型导向槽的设计用于保证豆荚以垂直或近似垂直于轴辊轴心线的方式送入夹持轧辊对5。具体为：如图2所示，所述振动床身3上设有六个送料导向槽25，送料导向槽25的尾端与所述夹持口相接；所述送料导向槽25的横截面形状呈V型，如图5所示。

送料导向槽的个数、脱壳主动辊14上的齿槽及轮齿个数、脱壳从动辊15上的齿槽及轮齿个数都一致。

所述振动驱动机构包括振动电机12和减振弹簧4，振动电机12连接在振动床身3的下方，所述减振弹簧4连接在振动床身3两端的下方。

所述传动机构包括两级平行输出轴机构、双皮带减速传动机构和轧棍齿轮传动机构。主电机11与电机减速机构21连接，电机减速机构21的输出轴17装有主动传动齿轮18，与安装于机架1的从动轴安装座上的从动轴19的从动传动齿轮20进行外齿轮啮合，共同组成两级平行输出轴机构，输出轴17上的主动传动齿轮18与从动轴19上的从动传动齿轮20等速反向旋转。两级平行输出轴机构的输出轴17、从动轴19分别通过皮带减速传动与脱壳轧辊对6的主动辊、从动辊连接，形成双皮带减速传动形式，可以进一步实现电机动力的减速传递，两套皮带的减速比选择相同，减速比范围1.5～3.5。由于脱壳轧辊对6呈垂直布局状态，因此为避免双皮带减速机构的皮带对出现空间位置干涉，应使皮带对不在一个平面上。结构上，安装于机架1上的从动轴能以减速机构的输出轴为中心旋转，通过改变机架1上的从动轴的空间角度位置，进而可改变从动轴与脱壳轧辊对6的从动辊之间皮带张紧度。轧辊齿轮传动机构包括夹持轧辊对5的夹持主动辊与夹持从动辊的啮合齿轮对、脱壳轧辊对6的脱壳主动辊与夹持轧辊对5的夹持主动辊的啮合齿轮对，均采用外齿轮啮合传动方式。具体为：

如图10和图11所示，所述传动机构包括电机减速机构21、主动传动齿轮18、从动传动齿轮20、从动轴19、从动轴安装座24、脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳从动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮22、夹持主动辊驱动齿轮23和夹持从动辊驱动齿轮，主电机11与电机减速机构21连接，电机减速机构21的输出轴17上套接主动传动齿轮18，主动传动齿轮18与从动传动齿轮20啮合连接，从动传动齿轮20与从动轴19配合连接，从动轴19连接在从动轴安装座24上，从动轴安装座24与机架1连接；电机减速机构21的输出轴17通过传动皮带与脱壳主动辊驱动皮带轮连接，脱壳主动辊驱动齿轮22与夹持主动辊驱动齿轮23啮合连接，夹持主动辊驱动齿轮与夹持从动辊驱动齿轮啮合连接；从动轴19通过传动皮带与脱壳从动辊驱动皮带轮连接；所述脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮22与脱壳主动辊14的两侧端部轴段分别配合连接，脱壳从动辊驱动皮带轮与脱壳从动辊15的两侧端部轴段分别配合连接，夹持主动辊驱动齿轮23与夹持主动辊的端部轴段配合连接，夹持从动辊驱动齿轮与夹持从动辊的端部轴段配合连接。

所述夹持轧辊对5采用铁芯橡胶圆柱形双轴轧辊结构，主电机11的动力通过传动机构的电机减速机构的输出轴、传动皮带、脱壳主动辊驱动皮带轮传递到脱壳轧辊对6的脱壳主动辊，并由脱壳轧辊对6的脱壳主动辊驱动齿轮通过齿轮啮合传动的方式，驱动夹持轧辊对5的夹持主动辊旋转，夹持轧辊对5的夹持从动辊上的夹持从动辊驱动齿轮通过与夹持主动辊上的夹持主动辊驱动齿轮啮合，以使夹持从动辊、夹持主动辊进行反向转动。夹持主动辊设置在夹持从动辊的上方，夹持主从轧辊间隙通过调整分体式轴承座位置实现。夹持轧辊对表面采用橡胶材料，适当的硬度及较好的弹性有利于获得夹持豆荚送料所需的摩擦力。夹持轧辊对5的转速稍高于脱壳轧辊对6的转速，形成转速差，以确保合适的夹持送料力度和速度。

所述脱壳轧辊对6采用圆柱形铝合金双轴轧辊结构，主电机11的动力通过两级平行输出轴机构和双皮带减速传动机构传递到脱壳轧辊对6的脱壳主动辊和脱壳从动辊，由于两级平行输出轴机构的输出轴上的主动传动齿轮与从动轴上的从动传动齿轮等速反向旋转，因此脱壳轧辊对6的脱壳主动辊与脱壳从动辊呈反向转动状态。脱壳主动辊设置在脱壳从动辊的上方，脱壳主动辊与脱壳从动辊之间的中心距大小通过改变脱壳从动辊的分体式轴承座位置实现。脱壳从动辊的分体式轴承座位置改变会导致脱壳从动辊的传动皮带张紧度发生变化，为保证足够的传动张紧度，脱壳从动辊的传动皮带张紧度通过调整机架1上的从动轴的空间角度位置来实现。脱壳轧辊对表面采用齿条结构设计，齿形角为22°，齿槽宽度稍大于剑豆籽粒的宽度，取值15～19mm，齿顶宽度取值18～22mm，齿高取值35～45mm，材料不采用橡胶，因为橡胶采用的硬度太低，容易受力摩擦发热***而过快磨损，使用寿命短。脱壳轧辊对的表面齿条可采用实心铝合金结构，为减轻轧辊对整体质量，也可采用一定厚度的薄壳结构，壳体厚度不小于6mm。

所述清理梳8采用上、下梳结构，含水率偏高的剑豆在脱壳加工过程中易造成脱壳轧辊对6齿槽部位的物料粘紧现象，上梳齿条、下梳齿条分别用于脱壳主动辊和脱壳从动辊的齿槽部位所粘紧物料的清理，上梳齿条、下梳齿条的数量分别与脱壳主动辊、脱壳从动辊的齿槽数量相同。

由上述剑豆脱壳机实现的剑豆脱壳方法，包括如下步骤：

(1)振动电机12、主电机11分别接通电源，振动电机12驱动振动床身3进行振动；主电机11驱动传动机构，进而驱动夹持轧辊对5、脱壳轧辊对6进行转动；所述夹持轧辊对5的夹持主动辊与夹持从动辊反向转动，脱壳轧辊对6的脱壳主动辊14与脱壳从动辊15反向转动；

(2)将被加工的剑豆荚13放进进料斗2，所述剑豆荚13沿进料斗2进入振动床身3的送料导向槽内；在振动床身3的振动作用下，被加工的剑豆荚13沿振动床身3的送料导向槽水平移动至夹持轧辊对5的夹持口处；

(3)被加工的剑豆荚13进入夹持口内，夹持主动辊、剑豆荚13、夹持从动辊依次接触，且在夹持主动辊的转动、夹持从动辊的转动作用下，夹持主动辊、夹持从动辊分别对剑豆荚13产生摩擦力，并将剑豆荚13夹持向前移动；

(4)如图4所示，当剑豆荚13的一端被夹持轧辊对5夹持，而另一端移动至脱壳轧辊对6的脱壳腔16处时，脱壳主动辊14与脱壳从动辊15的转动，使得脱壳主动辊14的轮齿与脱壳从动辊15的齿槽逐渐啮合，同时对剑豆荚13的壳施加作用力，以使剑豆荚13的壳与剑豆分离，实现其脱壳加工；脱壳轧辊对6在对剑豆荚13进行脱壳加工的同时，带动脱壳后的剑豆荚13向前移动；

(5)脱壳后的剑豆荚13落入脱壳轧辊对6下方的分离筛网9内；振动床身3的振动带动分离筛网9进行振动，在分离筛网9的振动作用下，剑豆荚13的豆仁沿分离筛网9的网孔向下落入接料箱10内，剑豆荚13的荚壳则留在分离筛网9内；完成剑豆的脱壳。

本实施例的工作原理：工作时，扁长的剑豆荚经进料斗2进入振动床身3，在振动电机12的作用下，振动床身3有规则地往复运动，促使剑豆荚均匀落入送料导向槽并进行水平移动。振动床身3的出料端正对着夹持轧辊对5的中心对称面，当豆荚纵向输送到振动床身3的出料端时，被相向转动的夹持轧辊对5夹持，在磨擦力作用下豆荚通过夹持轧辊对5向前移动，随后被喂入到脱壳轧辊对6将要啮合的轮齿与齿槽之间的间隙(脱壳腔16)中。夹持轧辊对5的线速度大于脱壳轧辊对6转动的线速度，当豆荚的一端已进入脱壳轧辊对6而另一端尚未脱离夹持轧辊对5时，随着主电机11带动脱壳轧辊对6旋转使轮齿与齿槽逐渐啮合，豆荚的壳一端受脱壳轧辊对6的拉、挤、搓，另一端被夹持轧辊对5以较快的速度被向前推，起着稳定夹持送料以及加速加力作用，便于剑豆两片荚壳的分离。

所述脱壳轧辊对6的脱壳腔16由主从轧辊啮合齿条对的齿顶、齿槽和齿廓面之间的空隙构成。即使脱壳轧辊对6的主从轧辊以相同的速度相对旋转，但是由于主从轧辊啮合齿条对的齿顶与齿槽的各自线速度不同，齿条对的各自齿廓面线速度也存在差异，从而使处于脱壳腔16的豆荚除了受挤压外还受到剪切力作用，这样可使荚壳更快撕裂。由于啮合齿条对的齿顶与齿槽有速差，可看成荚壳靠齿槽一侧相对静止，齿槽、齿槽侧齿廓面与荚壳之间的摩擦为将阻止豆荚向下运动，从而豆荚与相互啮合的齿顶与齿槽、齿顶侧齿廓面与齿槽侧齿廓面之间的摩擦力形成一对剪切力。线速差加大，剪切作用增加，脱壳率加大。剑豆脱壳较为困难，可以采用大一点的线速差，但为防止豆粒损伤，线速差选择不能过大。如主从轧辊以不同的速度相对旋转，即存在转速差，此时啮合齿条对的齿顶与齿槽的各自线速度差将进一步变大。

所述脱壳轧辊对6采用齿顶面、齿廓面与齿槽表面滚花处理以提高粗糙度，增加豆壳与轧辊之间的表面摩擦系数，以维持较合适的撕剥作用力，提高了剥豆效率与成功率。为保证豆仁在脱壳过程中不被挤压变形，本实施例脱壳轧辊对6的齿条对的齿顶与齿槽之间啮合后的最小间隙不得小于所加工剑豆的籽粒最大直径。调节脱壳轧辊对6的中心距大小，可以调节齿条对的齿顶与齿槽之间的最小间隙，进而适应不同品种的剑豆的加工。脱壳分离后的荚壳与籽粒一同沿着脱壳轧辊对6的齿槽间隙垂直落入分离筛网9，籽粒经过分离筛网9的振动沿网孔漏下去到接料箱10，剑豆荚13的荚壳随分离筛网9的振动而分离。

实施例2

本实施例除下述特征外其他结构特征同实施例1：所述脱壳轧辊对与夹持轧辊对之间的中心距为200mm；所述夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙大小为15mm；所述脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙大小比被加工的剑豆豆仁的厚度大3mm。

实施例3

本实施例除下述特征外其他结构特征同实施例1：所述脱壳轧辊对与夹持轧辊对之间的中心距为180mm；所述夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙大小为12mm；所述脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙大小比被加工的剑豆豆仁的厚度大2.5mm。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种剑豆脱壳机，其特征在于：包括机架、进料斗、振动床身、振动驱动机构、夹持轧辊对、脱壳轧辊对、轧辊轴承座、轧辊箱体、传动机构、主电机、清理梳、分离筛网和接料箱，振动床身固定于机架上，所述进料斗固定于振动床身的头端，轧辊箱体固定于振动床身的尾端，且轧辊轴承座置于轧辊箱体内；夹持轧辊对、脱壳轧辊对由左至右依次连接在轧辊轴承座上，且均与传动机构连接；所述夹持轧辊对设有夹持口，脱壳轧辊对设有脱壳腔，所述振动床身的上表面、夹持口的中心线、脱壳腔的中心线在同一水平面上；传动机构与主电机连接；所述清理梳固定在轧辊箱体的右侧内壁上，且设置于脱壳轧辊对的侧边；所述振动驱动机构与振动床身连接；分离筛网设于脱壳轧辊对的侧边下方，且通过固定架与振动床身连接；接料箱设置在分离筛网的下方，且轧辊箱体的左、右、底侧分别设有与夹持口、脱壳腔、分离筛网对应的开口；

所述夹持轧辊对包括在同一竖直方向上设置的夹持主动辊和夹持从动辊，夹持主动辊设于夹持从动辊的上方，且夹持主动辊与夹持从动辊之间的间隙形成所述的夹持口；

所述脱壳轧辊对包括在同一竖直方向上设置的脱壳主动辊和脱壳从动辊，脱壳主动辊设于脱壳从动辊的上方，且脱壳主动辊与脱壳从动辊之间的间隙形成所述的脱壳腔；

所述脱壳主动辊的表面、脱壳从动辊的表面均设有轮齿及齿槽，脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽相对设置；所述脱壳腔为脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙；

所述清理梳包括上梳架、下梳架以及垂直地连接在上梳架上的上梳齿条和垂直地连接在下梳架上的下梳齿条，上梳架、下梳架分别与脱壳主动辊的中心轴线、脱壳从动辊的中心轴线平行地固定在轧辊箱体的右侧内壁上；上梳齿条的个数与脱壳主动辊的齿槽个数相同，且各上梳齿条与脱壳主动辊的各齿槽分别相对设置；下梳齿条的个数与脱壳从动辊的齿槽个数相同，且各下梳齿条与脱壳从动辊的各齿槽分别相对设置。

2.根据权利要求1所述的剑豆脱壳机，其特征在于：所述脱壳主动辊的轮齿齿顶与脱壳从动辊的齿槽之间的间隙大小比被加工的剑豆豆仁的厚度大2～3mm。

3.根据权利要求1所述的剑豆脱壳机，其特征在于：所述振动床身上设有若干个送料导向槽，送料导向槽的尾端与所述夹持口相接。

4.根据权利要求3所述的剑豆脱壳机，其特征在于：所述送料导向槽的横截面形状呈V型。

5.根据权利要求3所述的剑豆脱壳机，其特征在于：所述振动驱动机构包括振动电机和减振弹簧，振动电机连接在振动床身的下方，所述减振弹簧连接在振动床身两端的下方。

6.根据权利要求5所述的剑豆脱壳机，其特征在于：所述传动机构包括电机减速机构、主动传动齿轮、从动传动齿轮、从动轴、从动轴安装座、脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳从动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮、夹持主动辊驱动齿轮和夹持从动辊驱动齿轮，主电机与电机减速机构连接，电机减速机构的输出轴上套接所述主动传动齿轮，主动传动齿轮与从动传动齿轮啮合连接，从动传动齿轮与从动轴配合套接，从动轴连接在从动轴安装座上，从动轴安装座与机架连接；电机减速机构的输出轴通过传动皮带与脱壳主动辊驱动皮带轮连接，脱壳主动辊驱动齿轮与夹持主动辊驱动齿轮啮合连接，夹持主动辊驱动齿轮与夹持从动辊驱动齿轮啮合连接；从动轴通过传动皮带与脱壳从动辊驱动皮带轮连接；所述脱壳主动辊驱动皮带轮、脱壳主动辊驱动齿轮与脱壳主动辊的端部轴段分别配合连接，脱壳从动辊驱动皮带轮与脱壳从动辊的端部轴段分别配合连接，夹持主动辊驱动齿轮与夹持主动辊的端部轴段配合连接，夹持从动辊驱动齿轮与夹持从动辊的端部轴段配合连接。

7.由权利要求6所述剑豆脱壳机实现的剑豆脱壳方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）振动电机、主电机分别接通电源，振动电机驱动振动床身进行振动；主电机驱动传动机构，进而驱动夹持轧辊对、脱壳轧辊对进行转动；所述夹持轧辊对的夹持主动辊与夹持从动辊反向转动，脱壳轧辊对的脱壳主动辊与脱壳从动辊反向转动；

（2）将被加工的剑豆荚放进进料斗，所述剑豆荚沿进料斗进入振动床身的送料导向槽内；在振动床身的振动作用下，被加工的剑豆荚沿振动床身的送料导向槽水平移动至夹持轧辊对的夹持口处；

（3）被加工的剑豆荚进入夹持口内，夹持主动辊、剑豆荚、夹持从动辊依次接触，且在夹持主动辊的转动、夹持从动辊的转动作用下，夹持主动辊、夹持从动辊分别对剑豆荚产生摩擦力，并将剑豆荚夹持向前移动；

（4）当剑豆荚的一端被夹持轧辊对夹持，而另一端移动至脱壳轧辊对的脱壳腔处时，脱壳主动辊与脱壳从动辊的转动，使得脱壳主动辊的轮齿与脱壳从动辊的齿槽逐渐啮合，同时对剑豆荚的荚壳施加作用力，以使剑豆荚的荚壳与豆仁分离，实现其脱壳加工；脱壳轧辊对在对剑豆荚进行脱壳加工的同时，带动脱壳后的剑豆荚向前移动；

（5）脱壳后的剑豆荚落入脱壳轧辊对下方的分离筛网内；振动床身的振动带动分离筛网进行振动，在分离筛网的振动作用下，剑豆荚的豆仁沿分离筛网的网孔向下落入接料箱内，剑豆荚的荚壳则留在分离筛网内；完成剑豆的脱壳。

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