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第28卷第18期农业工程学报Vol.28No.18
162012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringSep.2012

蓖麻蒴果剥壳装置关键部件改进设计与试验

曹玉华，李长友※，张增学，卿艳梅，姚亮亮
（华南农业大学工程学院，南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州510642）

摘要：该研究针对蓖麻蒴果的物性特点，以提高其剥壳率和降低破损率为目标，研制了蓖麻蒴果剥壳装置，对
关键部件进行了改进设计与力学分析，建立了力与变形的数学模型。利用MATLAB进行运算，得出了挤压力P
与轧角α、辊筒变形量ΔR、两辊筒间隙、蓖麻蒴果直径和辊筒直径的关系。明确了剥壳过程中各种影响因子间的
相互制约关系，确定了影响蓖麻蒴果剥壳的主要因素是辊筒转速、辊筒间隙和辊筒差速，提出了影响剥壳率和破
损率的优化方案：剥壳率优化的因素水平组合是辊筒转速为10r/min，辊筒间隙为18mm，辊筒差速为30r/min；
破损率优化的因素水平组合是辊筒转速为10r/min，辊筒差速为30r/min，辊筒间隙为12mm，研究结果可为同类
剥壳机械的优化设计提供理论支持和技术参考。
关键词：优化，受力分析，数学模型，蓖麻蒴果剥壳，剥壳率，破损率
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.18.003
中图分类号：S226.4文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-18-0016-07

曹玉华，李长友，张增学，等.蓖麻蒴果剥壳装置关键部件改进设计与试验[J].农业工程学报，2012，28(18)：
16－22.
CaoYuhua,LiChangyou,ZhangZengxue,etal.Improvementdesignandtesttokeycomponentsofcastorcapsulehulling
device[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(18):16－22.
(inChinesewithEnglishabstract)

提高剥壳率和减少破损率，还可为其他相近新型剥
0引言
壳装置的设计提供一些技术参考。
蓖麻是世界十大油料作物之一，是一种可代替
1蓖麻蒴果剥壳关键部件及工作原理
石油的可再生“绿色油料”资源。中国蓖麻籽年出
口居全球第二，但蓖麻蒴果的剥壳质量严重影响了1.1改进的蓖麻蒴果机械剥壳关键部件
蓖麻籽的出口。传统的手工剥壳费时费力，效率低，改进前后的蓖麻蒴果剥壳关键部件如图1所
国内外对于专用的蓖麻剥壳设备研究较少，目前市示，改进后的剥壳部件主要包括一对直径相同的2
面上的蓖麻机械剥壳，主要是借鉴于其他物种物性个圆柱辊筒。圆柱辊筒的表面有螺旋槽，固定在机
进行剥壳[1-8]，这些剥壳装置存在蓖麻籽剥壳率低和架上，通过调整机构可改变2辊筒间的间隙。
破损率高的问题，严重影响蓖麻籽质量，且远不能
满足蓖麻产业发展的要求。因此，必须根据蓖麻蒴
果物性，对剥壳装置的关键部件进行改进。本文对
自行研制的双辊筒蓖麻蒴果剥壳装置进行优化设
计[9-12]，采用一对直径相同的两个圆柱辊筒,由内层
的金属材料和外层的柔性材料组成，同时借鉴其他
其他物种的有限元模型建立蓖麻蒴果的力学数学
模型[13-22]。通过本文的试验研究，不仅可以有效的

收稿日期：2012-02-15修订日期：2012-08-22a.改进前b.改进后
基金项目：国家863计划（2006AA10Z262）；国家星火计划（2011GA780025）；图1改进前后剥壳部件结构
课题来源：广东省农业机械化课题（粤农函[2011]150号）Fig.1Structuralofpreviousandimprovedrind
作者简介：曹玉华（1958－），女，博士，副教授，研究方向为现代农
业装备与设施。广州广州华南农业大学工程学院，510642。辊筒结构由内层的金属材料和外层的柔性材
Email：[e-mail]
※通信作者：李长友（1958－），男，教授，博士生导师，研究方向为料组成，即与蓖麻蒴果接触的部分为一层包覆胶，
现代农业装备与设施。广州华南农业大学工程学院，510642。覆胶的厚度因工作负载的大小而不同。蓖麻蒴果的
Email：[e-mail]
第18期曹玉华等：蓖麻蒴果剥壳装置关键部件改进设计与试验17

剥壳过程为高压、复杂且多变的工况，属于高负载同时，从图2中可以得出α1、α2、1、2之间
的情况。由先前的研究可以得知覆胶的厚度一般以的关系，即
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