山核桃破殼裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展試驗(yàn)研究

摘 要： 探究山核桃受沖擊力破殼裂紋產(chǎn)生與裂紋延展的規(guī)律，對突破制約核桃破殼取仁環(huán)節(jié)裝備的瓶頸有較好的指導(dǎo)意義。以皖浙交界天目山區(qū)的山核桃為試驗(yàn)材料，采用不同形狀的沖頭預(yù)制裂紋，結(jié)合仿真分析研究其對裂紋萌生引導(dǎo)的影響。通過烘烤試驗(yàn)，觀察裂紋延展趨勢與規(guī)律。借助試驗(yàn)結(jié)果的啟示，設(shè)計(jì)了山核桃破殼機(jī)。破殼部件的敲擊錘頭與果臼槽采用內(nèi)附七窩眼的凹槽型結(jié)構(gòu)，使得山核桃在沖擊力的作用下，密集分布的棱線能夠有效地實(shí)現(xiàn)裂紋引導(dǎo)，利于殼仁分離，獲得更好的破殼質(zhì)量。樣機(jī)通過試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期效果，其破殼物料為后續(xù)加熱、振動加工等工序提供便利。

關(guān)鍵詞：山核桃；預(yù)制裂紋；裂紋擴(kuò)展；烘烤；破殼機(jī)；敲擊錘

中圖分類號：S226.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）09-0103-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.09.018

0 引言

針對堅(jiān)果的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、破殼方式和破殼裝備等方面，研究人員做了大量的研究，也不同程度地在生產(chǎn)上得到了應(yīng)用，但對核桃受力破殼裂紋產(chǎn)生與裂紋延展規(guī)律研究較少[1-5]。山核桃破殼時果仁破碎，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值大幅度降低。拆開一袋手剝山核桃食品，盡管每個核桃外表面都有很多裂紋，但有的好剝且果仁完整，有的不僅難剝且果仁易碎；細(xì)心者會發(fā)現(xiàn)，裂紋的分布與走向直接影響手剝效果。在山核桃仁破殼加工時，核桃在受力破殼后，裂紋的走向分布與延展，直接影響后續(xù)加工中果仁的完整性。研究人員對于山核桃機(jī)械化破殼機(jī)理的研究更多地是關(guān)注如何消耗更小的能量使其破殼，而忽視在破殼的同時使果仁保持完整[6-9]。為進(jìn)一步提高在破殼取仁時，保證果仁完整性，本研究通過預(yù)設(shè)沖擊受力點(diǎn)的試驗(yàn)，研究裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展規(guī)律，為破殼機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為皖浙交界天目山區(qū)山核桃，山核桃內(nèi)壁有2 個大分隔、6～9 個小分隔，果仁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、溝紋較多，殼仁間隙較小。最為特別部位即隔木，隔木嵌入仁內(nèi)部一定深度，殼仁分離難，如圖1 所示。