氣洗式扇貝清洗機(jī)研制

袁永偉+孔德剛+李珊珊+劉江濤

摘要：指出了扇貝清洗是扇貝分級和扇貝剝殼機(jī)械化加工的必備工序。針對現(xiàn)有清洗機(jī)清洗效率低、損傷嚴(yán)重的問題，研制了新型的扇貝清洗機(jī)。依據(jù)扇貝形狀尺寸生物特性，采用差速滾刷與無水清洗技術(shù)，利用SolidWorks完成了下輥組差速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上輥組運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與可調(diào)間隙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用高壓氣組件進(jìn)行清洗，大大節(jié)省了用水量。該扇貝清洗機(jī)生產(chǎn)效率高達(dá)800 kg/h，清凈率大于96%，破損率小于2%，具有廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：扇貝；清洗機(jī)；差速毛刷輥；間隙可調(diào)；高壓氣流

中圖分類號：TS254

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0197-02

1 引言

近20年來，海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，成為世界水產(chǎn)品產(chǎn)量增長的主要因素。我國是全球海水養(yǎng)殖最為發(fā)達(dá)的國家之一，海水貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的80%，是海水養(yǎng)殖業(yè)的一個(gè)重要組成部分，貝類養(yǎng)殖已成為我國海水養(yǎng)殖的支柱性產(chǎn)業(yè)。我國海域有800余種海洋貝類，貝類產(chǎn)量名列世界第一。

扇貝在我國的養(yǎng)殖歷史很長，國內(nèi)扇貝主要品種包括原有的櫛孔扇貝和從美國、日本引進(jìn)的扇貝和蝦夷扇貝，主要分布在黃海北部，山東、遼寧沿海，全國適合養(yǎng)殖海域2000萬畝。目前已經(jīng)開發(fā)養(yǎng)殖海域1000萬畝（含浮筏養(yǎng)殖面積）。2013扇貝年產(chǎn)量達(dá)到95萬t，其中扇貝產(chǎn)量大約71萬t，櫛孔扇貝產(chǎn)量大約15萬t，蝦夷扇貝產(chǎn)量大約9萬t。由數(shù)據(jù)可以看出扇貝在我國國內(nèi)的產(chǎn)量比重較大。日常生活中常見到由于吃到不潔的扇貝產(chǎn)品而發(fā)生一些食物中毒的現(xiàn)象，所以在平時(shí)食用扇貝前應(yīng)該把扇貝清洗干凈。扇貝養(yǎng)殖中極其重要的過程是扇貝暫養(yǎng)，但是捕撈上來的扇貝泥沙含量高，直接放入暫養(yǎng)池會(huì)污染養(yǎng)殖環(huán)境。而人工清洗費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、更費(fèi)水，而市場上又幾乎沒有能夠高效、高質(zhì)量完成扇貝清洗要求的產(chǎn)業(yè)化設(shè)備。因此，研制出高效、清潔、安全的扇貝清洗設(shè)備顯得尤為迫切。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 工作原理及目標(biāo)

本文探討了一種新型差速毛刷輥扇貝清洗機(jī)，由上下兩排轉(zhuǎn)向相反的清洗毛刷輥組成。在滿足扇貝通過毛刷帶動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，通過輥?zhàn)又g的轉(zhuǎn)速差作用使扇貝的殼體表面不斷被毛刷清洗。同時(shí)采用高壓氣產(chǎn)生裝置自上而下向輥?zhàn)娱g隙吹送高壓氣流，使泥沙和雜質(zhì)能夠快速的從輥?zhàn)酉路铰湎?，?shí)現(xiàn)了扇貝殼體表面的高效清潔。

研制一臺扇貝清洗機(jī)，生產(chǎn)率為800 kg/h，清凈率≥96%，破損率≤2%，產(chǎn)品尺寸長×寬×高：1700 mm×1500 mm×1100 mm。

2.2 整機(jī)布局設(shè)計(jì)

氣洗式扇貝清洗機(jī)整機(jī)布局設(shè)計(jì)如圖1所示，整個(gè)裝置由機(jī)架支撐，上毛輥和下毛輥分別過盈安裝于上輥架和下輥架。下輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)一通過鏈條一帶動(dòng)下毛輥一順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)二通過鏈條二帶動(dòng)下毛輥二順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下毛輥一和下毛輥二的轉(zhuǎn)速可分別提高兩個(gè)電機(jī)調(diào)節(jié)，使它們的轉(zhuǎn)速不

同。上輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)使上毛輥逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與下毛輥都不同。扇貝通過左側(cè)進(jìn)料口進(jìn)入到雙層毛刷輥之間，隨著毛刷輥的差速轉(zhuǎn)動(dòng)，邊刷洗邊運(yùn)輸，最后從右側(cè)出料。上輥架通過四根螺柱固定在下輥架上，可同時(shí)調(diào)節(jié)四根螺柱，以此達(dá)到改變上下輥架之間間隙的目的。上輥架由內(nèi)輥架和外輥架組成，通過右側(cè)的上輥架角度調(diào)節(jié)軸和左側(cè)的上輥固定架固定在一起。上輥架的角度也可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)上輥架高度調(diào)節(jié)桿時(shí)，與之固結(jié)的上輥架角度調(diào)節(jié)軸會(huì)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)繞右側(cè)的上輥架角度調(diào)節(jié)軸產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)，由此達(dá)到調(diào)節(jié)上輥架角度的目的。扇貝在上下組排式清洗毛刷輥之間的間隙中通過清洗，雙面均得到清洗，且扇貝清洗間隙與扇貝喂入間隙大小可調(diào)，獲得最佳清洗效果。

上毛輥之間的間隙上方布置若干高壓氣噴嘴，扇貝隨著毛刷輥邊刷洗邊傳動(dòng)的過程中，對扇貝進(jìn)行高壓氣噴射清洗，實(shí)現(xiàn)雙重清洗，使清洗效果更好。

3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

3.1 毛刷輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

毛刷輥采用常規(guī)的輥軸上規(guī)則的裝有較硬的刷毛結(jié)構(gòu)，心部采用金屬軸支撐，毛刷輥總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1.1 毛刷輥材料確定

因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)為扇貝清洗機(jī)，且要邊清洗邊傳送，所以選用螺旋空心毛刷輥，刷毛用尼龍，刷輥用45#鋼。

用尼龍的刷輥對扇貝進(jìn)行清洗，要求刷絲抗壓、彈性好，但又不能擦傷被清洗物。食品機(jī)械毛刷材料采用PA6、PA66、611，612，1010絲等，輥芯使用45#圓鋼或不銹鋼件，注塑，植入耐高溫尼龍刷絲，用于清洗物質(zhì)表面污垢；刷毛多選用防菌尼龍1010刷絲，耐溫耐磨，刷絲不回彎，不掉毛。

3.1.2 毛刷輥速度的計(jì)算

生產(chǎn)率P=800 kg/h，每根毛刷輥上可均勻排列18個(gè)扇貝，扇貝的平均質(zhì)量為30 g，即每排毛刷輥上扇貝的質(zhì)量為：m=30×18=0.54 kg。

所以每小時(shí)要洗的排數(shù)為：q=P/m=800/0.54=1481.48。

所以每分鐘要洗的排數(shù)為：

c=q60=1481.4860=24.69。

扇貝的平均高度為h=55 mm。則扇貝的運(yùn)動(dòng)速度為：

v=ch=24.69×55=1357.95 mm/min。

設(shè)定下排相鄰的連毛刷輥的轉(zhuǎn)速為：

n1=120 r/min，n2=360 r/min，則：

v1=πdn1=3.14×100×120=37690 mm/min；

v2=πdn2=3.14×100×360=113040 mm/min。

刷掃率：扇貝底面（其中0.7v1和0.3v2起到運(yùn)輸扇貝的作用）：

δ1=v0.7v1+0.3v2×100%

=1357.950.7×37680+0.3×113040×100%

=0.022524382，

δ2=vv3×100%=1357.95v3×100%=δ1，

上排毛刷輥的速度為：v3=60288 mm/min，

所以n3=v3πd=602883.14×100=192 r/min。

3.2 高壓氣流裝置設(shè)計(jì)

3.2.1 高壓氣流清洗裝置的組成

高壓氣流裝置通過空氣壓縮機(jī)—連接管—?dú)怏w流量計(jì)—壓力表—空氣凈化器—連接管—噴嘴，最后噴射在上輥間隙內(nèi)，如圖3所示。

3.2.2 高壓氣流結(jié)構(gòu)

采用管道式的高壓氣輸送方式，由于噴頭大小對壓力影響較大，所以采用尖嘴式高壓噴頭。同時(shí)輸送管能夠在水平和水質(zhì)方向上進(jìn)行調(diào)整，為提高效率需要搭建合理工作臺，使高壓氣噴嘴正好對準(zhǔn)上層毛刷輥間隙，高壓氣流裝置如圖4所示。

4 結(jié)論

氣洗式扇貝清洗機(jī)采用毛刷輥和高壓氣雙重清洗，雙層毛刷輥式扇貝清洗裝置結(jié)構(gòu)緊湊，扇貝隨著毛刷輥的轉(zhuǎn)動(dòng)作低速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙面清洗，扇貝本身的機(jī)械損傷小。

利用高壓氣流的沖擊力，將夾持在雙層毛刷輥間的扇貝上雜物吹下。以空氣為能源進(jìn)行無水沖洗，既利于扇貝清洗又可解決費(fèi)水和污染問題，也可根據(jù)生產(chǎn)需要對毛輥轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，增大生產(chǎn)效率。

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