CN106666763A - 一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统及方法，系统包括驱动机构、传动机构和挤压机构，所述驱动机构产生驱动力，推动传动机构进行往复运动；挤压机构包括相向设置的落料块和挤压块，所述落料块和挤压块之间具有间隙，且该间隙逐渐减小，以对落下的核桃定位；所述传送机构推动落料块和挤压块，改变挤压块与落料块之间的间隙大小，以挤压落入挤压块与落料块之间的核桃而产生裂纹。本发明在有效减少人力物力，提高了生产效率的前提下，增加了预破壳工序，充分保证了核仁的完整性。另外，本发明在机构上进行优化，在简化机构的同时提高了系统工作的稳定性，也降低了系统的总成本，生产效果可观。

Description

一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统及方法。

背景技术

随着核桃产量和市场需求不断地增加，核桃深加工也成为科研和生产中日益凸显的问题。核桃破壳取仁是深加工首要的前提。由于核桃壳主要由木素、纤维素和半纤维素组成，核桃果壳硬而厚，形状不规则，内有多个分隔，壳仁间隙小，这就给剥壳取仁增加了很大的难度。由于加工技术落后，没有成熟的核桃破壳机械，为保证破壳率及整仁率，许多核桃加工厂家依然采取手工破壳取仁的方式，如“手剥山核桃”法，即使用柔性材料制成的锤子对在模子里的山核桃进行人工敲击。

核桃产品的经济效益与核桃的整仁率息息相关。核桃本身含有丰富的油脂，如核桃在加工过程中表面出现破损，其内在的不饱和脂肪酸会从破损处外溢，随即氧化，大大影响核桃品质和核桃本身的营养价值。所以，核桃仁完整率越高，经济效益越高，高整仁率和高效率是当代核桃破壳取仁机竞争的焦点。随着国内外学者对机械化核桃破壳装置研究的加深，许多新型的核桃剥壳机出现。

目前市场上多数核桃破壳机是利用核桃的物理特性来对核桃进行破壳取仁，其中包括：碾搓法、撞击法、剪切法和挤压法以及超声波震碎法。前四种方法都是利用核桃壳与仁之间还有一定的间隙，通过机械装置刚性地施加压力对壳造成破碎的效果，只要施加力的行程小于壳仁之间的间隙，就会保护核桃仁不受伤害。由于核桃大小各不相同，因此间隙的数值控制十分困难。同时，这些短时使核桃破裂露仁的工艺存在理论和实际上的欠缺。核桃短时破裂露仁的过程核桃所受到的能量变化很大，如果控制不好便会出现过度破壳、得到的核桃整仁率不高的情况。而第五种物理方法超声波震碎法是利用超声波将核桃的壳震碎从而达到壳仁分离的效果，这种方法不需要考虑核桃的大小形状以及分级还有定位问题。但是，由于方法的不成熟，很难保证把核桃壳震碎的同时不会对核桃仁造成一定的伤害。

青岛理工大学的李长河、李晶尧、王胜、张强发明了核桃剥壳取仁装置，专利号：CN201210277037.X。发明公开了一种核桃剥壳取仁装置，它包括机架，机架上设有机箱，机箱内设有压紧粉碎装置，在压紧粉碎装置的出料口设有搅拌装置，搅拌装置的出料口设有分选装置，机箱下壁固定有动力装置，动力装置通过V带分别与分选装置和压紧粉碎装置连接，首先通过压紧粉碎装置使核桃破裂，在通过搅拌装置的锤击，和分离装置的风力分离、绒带粘附等作用，使核桃破壳并实现壳仁分离的自动化，采用高度调节装置，使装置可以适应处理不同品种的核桃，因而可以用于大批量的生产作业中，缩短劳动时间及节约劳动力，降低加工成本，较好的解决了核桃剥壳取仁难，依赖手工的问题，并使剥壳率和高路仁率有所提高，实现高效、低耗、低成本绿色清洁生产。

青岛理工大学的刘明政、李长河、张彦彬发明了核桃剪切挤压破壳柔性捶击取仁装备，专利号：CN201310634619.3。发明涉及一种自动化程度高，实现核桃破壳、保证核桃仁完整性及其壳仁分离的功能，使性能指标大幅提高，对处理不同尺寸的核桃实应性能强的核桃剪切挤压破壳柔性捶击取仁装备。它包括：喂料斗；接收喂料斗送来物料的平带剪切挤压破壳装置；柔性螺旋叶片锤击系统，它接收平带剪切挤压破壳装置送来的初步破壳的物料，并进行二次锤击破壳；在柔性螺旋叶片锤击系统下部设有核桃壳与核桃仁分离装置；平带剪切挤压破壳装置、核桃仁分离装置与传动系统连接，传动系统与动力源一连接；柔性螺旋叶片锤击系统与动力源二连接；上述各设备均安装在机架上。

青岛理工大学的李长河、邢旭东、马正诚、张晓阳、杨帆、许好男、周亚博、韩一鸣发明了自动输送定位的核桃破壳装置及其使用方法，专利号：CN201610225509.5；发明公开了自动输送定位的核桃破壳装置及其使用方法，包括设于机架的至少一个核桃固定机构和至少两根撞击杆，核桃固定机构的上方设有核桃喂料斗，核桃破壳模具开有核桃定位孔，在核桃定位孔的两侧各设有用于覆盖核桃定位孔的定位定量送料滑块，核桃破壳模具的侧壁开有至少两个与核桃定位孔相通的开孔，多根撞击杆在移动机构的带动下穿过与每根撞击杆对应的开孔撞击设置于核桃定位孔内的核桃；本发明采用了搅拌装置进行送料，结构精巧，效率高且故障率极低。本发明的喂料斗出料孔形状、定位输送机构内的通孔采用核桃定位截面形状，使核桃在一系列的下落过程中均可保证定位的结果稳定不变，核桃姿态精确可控，实现了核桃喂料的自动化、可控化。

这些破壳取仁机存在的整体不足是：核桃破壳不够完全，得到核桃仁的整仁率和手工剥壳还有一定的差距。目前核桃破壳相关机器过多的提高了破壳率和破壳速度，而忽略了核桃仁在挤压过程中所受到的损伤，导致核桃仁破碎率较高。

石超志发明了一种具有裂缝山核桃的加工方法，专利号：CN200510017286.5。该发明提供了一种具有裂缝山核桃的加工方法，包括以下步骤：提供干燥的山核桃；对干燥的山核桃表面进行磨光；再用水浸泡3～8小时；将浸泡的山核桃捞出控水，然后直接倒入炒制器物内翻炒，直致山核桃尖口处出现裂纹然后取出冷却；用刀具沿山核桃裂纹处下劈，使刀具进入裂缝1～1.5cm时，扩大裂缝，以不使山核桃分为两半为宜；在山核桃的裂缝处稍微挤压，合并裂缝，近似的恢复山核桃的原貌。本发明所制得的山核桃，保留了原有的面貌和风味，通过手掰即可非常容易地将山核桃外壳分为两瓣，食用果仁相当方便，老幼皆可食用，并且加工成本也比较低。另外，食用后的外壳表面光滑完整且富有艺术美感，可以制成手工艺品。

这种装置的缺点在于工序过于繁琐，效率低，而且由于对核桃进行了浸泡处理，一定程度上影响了口感。

陕西科技大学的郑甲红、赵奎鹏、闫茹、薛启程、李大军、余秦程、杨睿、王凡发明了一种四点挤压式核桃破壳设备，专利号：CN201521032546.1。包括机架、电机、挤压装置、传动装置、上料装置；电机位于机架底部的电机安装板上，电机通过连杆与传动装置的总摇杆下端相连，电机带动总摇杆摆动，推杆沿导轨做直线往复运动，推杆的另一端与挤压装置的摇杆连接，带动摇杆做摆动运动，上料装置固定在挤压装置的摇杆上，挤压装置带动上料板上料；核桃放入料斗内，摇杆左右摆动，当其向右摆到极限位置时，上料板的孔和料斗底部的孔相重合，核桃落入上料板的孔中，摇杆向左摆动，当挡料板的孔与核桃挤压孔重合，核桃落入挤压孔内，挤压完成后，挡料板打开使核桃掉入出料斗内；一次性从四个点进行挤压核桃，使核桃破壳更充分，具有破壳完整，效率高，操作方便的特点。

此装置的缺点是对大小不同的核桃所产生的挤压力、挤压形变不同，可能会出现大核桃挤碎、小核桃未挤裂的情况。

肖泽文发明的一种核桃挤压破皮器，专利号：CN201520521910.4。公开了一种核桃挤压破皮器，包括两个对向设置的挤压端和位于两个所述挤压端中间的套管；所述挤压端包括旋转把手和挤压螺栓，两者之间为固定连接；所述套管两端的内壁上分别设置有螺旋方向相反的内螺纹，所述挤压螺栓设置有与所述内螺纹相配合的外螺纹；所述挤压螺栓的端部设置有用于贴合核桃外壳的半球形凹槽；所述半球形凹槽的表面分布有若干个凸起。与现有技术相比，本实用新型操作简便，省时省力，能够最大程度上保证核桃果仁的完整性，节约了操作时间。

该装置虽然操作简便，省时省力，能够最大程度上保证核桃果仁的完整性，节约了操作时间，但是由于行程控制是固定的，还是存在大核桃挤碎、小核桃未挤裂的情况。

综合以上因素，经过团队大量实验，以及核桃破壳的原理和工艺上的充分考虑，发现增加一道特殊的挤裂工序，对核桃破壳技术的提升有重要意义。而且可以设计一种装置与现有的机械相协作，在提高核桃的破壳效率，提升核桃仁的整仁率的同时，让核桃本身的价值最大化。经过试验证明和理论分析，在核桃破壳之前使核桃有几块小裂缝，会使核桃的整仁率和破壳效率有很大提升。而相关装置发展并不完善，对核桃的挤压出裂纹装置很少，而且还存在一定的欠缺。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统及方法，本发明集核桃的自定位、精准挤压、落料三大功能于一体，利用铰链固定在轴上的多组挤压凸轮轮流对多组V型块的推进作用，使不同尺寸的核桃受到精确的挤压形变从而产生裂纹，用来实现对核桃的定位与精确挤压实现在不伤害核桃仁的前提下使核桃外壳产生裂纹。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，包括驱动机构、传动机构和挤压机构，所述驱动机构产生驱动力，推动传动机构进行往复运动；

所述挤压机构包括相向设置的落料块和挤压块，所述落料块和挤压块之间具有间隙，且该间隙逐渐减小，以对落下的核桃定位；所述传送机构推动落料块和挤压块，改变挤压块与落料块之间的间隙大小，以挤压落入挤压块与落料块之间的核桃而产生裂纹。

所述驱动机构，包括驱动轴、从动轴和传动带，其中，所述驱动轴套装于驱动轮内，所述从动轴套装于从动轮内，所述驱动轮和从动轮通过传动带连接。

所述传动机构，包括设置在驱动轴的若干个挤压凸轮，和设置在从动轴上的落料凸轮，每个挤压凸轮上设置有向外延伸的挤压推杆，所述挤压推杆穿过位置固定的挤压滑轨，所述落料凸轮设置有向外延伸的落料推杆，所述落料推杆穿过位置固定的落料滑轨。

所述传动带的中心线两侧中心对称设置有两个转轴，一个转轴上套装有若干个挤压块，另一转轴上对应设置有落料块，且挤压推杆可推动挤压块一侧，落料推杆可推动落料块一侧，使挤压块与落料块发生相对运动，改变挤压块与落料块之间的间隙大小，以挤压落入挤压块与落料块之间的核桃而产生裂纹。

所述挤压滑轨和挤压块之间设置有弹性元件，弹性元件与驱动轮、从动轮相配合，带动挤压块和落料块往复运动。

所述若干个挤压凸轮成一定角度错开。

所述挤压凸轮距离竖直方向的偏角为α，且90°-α小于挤压块材料的摩擦角。

所述落料块的外表面和挤压块的外表面之间形成V型嵌槽。

所述落料块、挤压块的内槽的内接触面采用U型面。

所述落料凸轮和挤压凸轮的尺寸与推程满足落料凸轮运动时挤压凸轮处于远休。

所述两个转轴的两端通过轴承固定在对应的轴承座，两个轴承座固定在机架上，所述挤压滑轨和落料滑轨也固定于机架上。

所述驱动轴和从动轴通过支撑架固定于固定支架上，所述固定支架固定于机架上。

所述挤压块和落料块呈V型或梯形。

基于上述核桃挤压出裂纹系统的使用方法，核桃落入由挤压块和落料块组成的间隙中，落下的核桃会自动落在在间隙的适合高度，以实现不同大小核桃的自定位；

待核桃固定在落料块和挤压块之间后，挤压凸轮随即进入推程，推动挤压块，使挤压块运动与保持原位的落料块配合产生挤压力来对核桃进行挤压，通过控制挤压凸轮的推程来确保挤压核桃的程度使核桃产生裂纹而不使其破裂；

核桃挤压完成后挤压凸轮随即进入回程，挤压块动作，使落料块和挤压块之间打开一道缝隙，使核桃从此处缝隙落出，落料凸轮随即进入远休且挤压凸轮处于近休阶段，重新组成间隙等待第二批核桃的进入。

本发明的有益效果为：

(1)本发明可以实现对核桃的定位与精确挤压实现在不伤害核桃仁的前提下使核桃外壳产生裂纹，裂纹的产生可以大大降低核桃壳进一步破碎时的所需的应力值，进而降低核桃壳仁分离时所需要的能量，有效防止由于破壳时能量过高而伤及核仁的情况，为下一步柔性破壳做充分的准备；

(2)本发明在有效减少人力物力，提高了生产效率的前提下，增加了预破壳工序，充分保证了核仁的完整性，另外，本发明在机构上进行优化，在简化机构的同时提高了系统工作的稳定性，也降低了系统的总成本，生产效果可观；

(3)本发明采用多工位差动运行，即在一个主轴上按照一定的偏移角依次安装多个挤压块，使系统形成多个独立的V型嵌槽挤压工位，提高了系统的效率并增加凸轮主轴的刚度，延长机器寿命，同时利用了自锁效应，在挤压核桃时，核桃不会被弹出。避免了预破壳时核桃在装置里活动，不能有效地出裂纹的问题；

(4)本发明挤压块和落料块的接触面采用U型面修形，目的一是确保核桃准确无误的落入V型嵌槽中，目的二是确保核桃在挤压的过程中实现水平方向自定位，使核桃变形精准获得更好的受力状态并产生裂纹，目的三是核桃在挤压的过程中始终处于与挤压壁线接触的状态，避免了点接触时受力不均匀容易伤害核仁的缺点；

(5)本发明挤压块和落料块的接触面构成V型嵌槽，利用了核桃在嵌槽内自定位的功能特点，核桃在落料处落下时，能够根据自身大小落在适合破裂的高度，有效区分了不同大小的核桃，缩减了核桃大小分级的工序，大大提高了破壳效率；

(6)本发明采用挤压块和落料块的设计，挤压块移动与落料块将核桃挤压产生裂纹，落料块移动使产生裂纹的核桃落下至核桃破壳装置，利用了铰链固定在轴上的多组挤压凸轮对多组挤压块的推进作用，使不同尺寸的核桃受到恰好的挤压形变从而产生裂纹，避免了出现大核桃挤碎损伤到核桃仁或小核桃挤不开的现象，提高了核桃预破壳效率；

(7)本装置采用了凸轮和挤压块的采用多工位差动运行的设计，减小了系统挤压时的能量不均衡，避免了能量骤变的问题，增强凸轮主轴的刚度，提高了挤压破壳的效率，提升了装置的稳定性。

附图说明

图1为高效核桃挤压出裂纹装置轴测图；

图2为本产品的侧视图；

图3为本产品的侧面剖视图；

图4为本装置的安装图；

图5为落料凸轮的示意图；

图6为挤压凸轮的示意图；

图7为挤压V型块和落料V型块示意图；

图8为本装置理论计算示意图；

图9为固定支架剖视图；

图10为推程示意图；

图11为落料凸轮的推程示意图。

其中：Ⅱ-1-带轮Ⅱ,Ⅱ-2-轴Ⅱ,Ⅱ-3-凸轮滑轨,Ⅱ-4-滑动推杆,Ⅱ-5-V带,Ⅱ-6-落料V型块,Ⅱ-7-挤压V型块,Ⅱ-8-挤压凸轮,Ⅱ-9-落料凸轮,Ⅱ-10-轴Ⅲ,Ⅱ-11-带轮Ⅲ,Ⅱ-12-弹簧Ⅱ,Ⅱ-13-轴Ⅳ,Ⅱ-14-轴Ⅴ,Ⅱ-15-固定支架Ⅰ,Ⅱ-16-固定支架Ⅱ，Ⅱ-17-滚珠轴承,Ⅱ-18-转轴支撑架Ⅰ,Ⅱ-19-转轴支撑架Ⅱ,Ⅱ-20-轴承座,Ⅱ-21-机架。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本实施例以落料块和挤压块为V型块为例进行说明，但是，其也可以为落料板和挤压板，或梯形等其他形状，均可经过简单变形便可以实现，属于本发明的保护范围,不局限于本发明图示形状；同理，实施例中的落料V型块和挤压B型块中开有用于水平方向防止核桃滑落及挤压时均匀施力的槽，槽形不局限于本实施例所指槽形。

如图1、图2所示，多个挤压凸轮Ⅱ-8分别成一定角度错开，通过键连接固连在轴ⅢⅡ-10上，轴Ⅲ Ⅱ-10与滚珠轴承Ⅱ-17固连，滚珠轴承Ⅱ-17安装在对应的转轴支撑架ⅠⅡ-18上，转轴支撑架Ⅰ Ⅱ-18焊接安装在固定支架Ⅱ Ⅱ-16上。挤压凸轮Ⅱ-8通过滑动推杆Ⅱ-4推动挤压V型块Ⅱ-7运动。滑动推杆Ⅱ-4在凸轮滑轨Ⅱ-3上穿过凸轮滑轨Ⅱ-3。挤压V型块Ⅱ-7铰接在轴IV Ⅱ-13上，轴IV Ⅱ-13的两端通过轴承固定在对应的轴承座Ⅱ-20上，轴承座Ⅱ-20通过螺钉固连在机架Ⅱ-21上。挤压V型块Ⅱ-7中部有弹簧Ⅱ Ⅱ-12连接，弹簧Ⅱ Ⅱ-12另一端安装在凸轮滑轨Ⅱ-3上。落料凸轮Ⅱ-9通过键连接固连在轴Ⅱ Ⅱ-2上，轴Ⅱ Ⅱ-2通过滚珠轴承Ⅱ-17连接到转轴支撑架Ⅱ Ⅱ-19上，转轴支撑架Ⅱ Ⅱ-19焊接固连在固定支架Ⅰ Ⅱ-15上。而落料V型块Ⅱ-6通过铰接安装在轴Ⅴ Ⅱ-14上。落料V型块Ⅱ-6由落料凸轮Ⅱ-9通过滑动推杆Ⅱ-4驱动，滑动推杆Ⅱ-4在凸轮滑轨Ⅱ-3上穿过凸轮滑轨Ⅱ-3。电动机通过驱动轴Ⅲ Ⅱ-10转动，轴Ⅲ Ⅱ-10带动V带I Ⅱ-5转动，从而带动轴ⅡⅡ-2的旋转运动，使落料凸轮Ⅱ-9和挤压凸轮Ⅱ-8运转。

如图2所示，所述轴Ⅳ Ⅱ-13与轴Ⅴ Ⅱ-14左右上下各错开一定距离。挤压凸轮Ⅱ-8以每个偏转一定角度的方式依次安装在轴Ⅳ Ⅱ-13上，落料凸轮Ⅱ-9独立安装在轴ⅤⅡ-14中间。在电机的带动下轴Ⅳ Ⅱ-13与轴Ⅴ Ⅱ-14同向等转速转动，实现每个工位以一定的时间差完成对核桃的裂纹处理并同时进落料实现循环操作。

如图3所示，落料V型块Ⅱ-6的内槽和挤压V型块Ⅱ-7的内槽的内接触面采用U型面修形设计，确保核桃准确无误的落入V型嵌槽中，确保核桃在挤压的过程中实现水平方向自定位，使核桃变形精准获得更好的受力状态并产生裂纹。

如图4所示，轴Ⅳ Ⅱ-13和轴Ⅴ Ⅱ-14的两端通过轴承固定在对应的轴承座Ⅱ-20上，轴承座Ⅱ-20通过螺钉固连在机架Ⅱ-21上。凸轮滑轨Ⅱ-3焊接固定在机架Ⅱ-21上。转轴支撑架Ⅰ Ⅱ-18和转轴支撑架Ⅱ Ⅱ-19也焊接固定在机架上。

如图5所示，挤压凸轮的设计。凸轮转速n₀r/min，基圆直径d₀，推程h₀。为了配合落料凸轮同时完成工作，所以落料凸轮运动时挤压凸轮一定要处于远休。运动规律采用的是二次多项式运动规律，推程运动角为δ₀，近休止角为δ₀₁，回程运动角为δ₀'，远休止角为δ₀₂。

如图6所示，落料凸轮的设计。凸轮转速n₁r/min，基圆直径d₁，推程h₁。考虑到六个凸轮每个凸轮偏置τ₁，总共5τ₁。推程运动角为δ₁，近休止角为δ₁₁，回程运动角为δ₁'，远休止角为δ₁₂。

如图7所示，多个挤压V型块Ⅱ-7依次套在轴Ⅳ Ⅱ-13上，与落料V型块Ⅱ-6分别形成多个独立运动的加工工位。多个挤压V型块Ⅱ-7和落料V型块Ⅱ-6组成多个V型挤压单元，每个单元都相互独立，可以使多个核桃进行挤压产生裂纹，提升了工作效率。

如图8所示，可以很直观的看出挤压V型块和滑动推杆的运动关系。挤压装置行程及安装位置的设计：首先把机器上的挤压V型块机构简化成如图8所示的等效机构：BⅠ板为可移动挤压板，初始安装位置距离竖直方向的偏角为α(为保证核桃落入后实现自锁故90°-α小于接触材料的摩擦角)，B Ⅱ板为固定挤压板，B Ⅰ底部铰链连接处C点距B Ⅱ的距离为a，a的大小根据核桃的最小直径确定，a小于等于最小直径。

机构开始工作时首先凸轮推动B Ⅰ使其旋转一定的角度β达到如图虚线部分。此时B Ⅰ板上每一个长度T_i对对应的点都会走过一段很小的弧长，由于考虑到B Ⅰ偏转的角度极小，故在此采用去弯取直的原理把走过的弧线近似的看成直线L_i。由公式1-1得：

L_i＝T_itanβ 1-1

所以BⅠ板上不同的长度T_i对应不同的直线行程L_i，由公式1-1得：

ΔL_i＝ΔT_itanβ 1-2

由此得到不同长度下两板间的水平位移a_i为：

a_i＝a+L_itan(α-β) 1-3

水平位移变化量Δa_i为：

Δa_i＝ΔL_itan(α-β) 1-4

ΔL_i和Δa_i分别为影响核桃产生裂纹的重要参数，我们通过统计分析得出核桃壳与核桃仁之间的距离一般在k左右来回波动。通过控制起始安装角度α和挤压转角β使在不同长度T_i下的Δa_i在k左右来回波动，实现最好的挤压裂纹效果。

下面详细介绍具体设计过程及应注意的问题：挤压凸轮的设计。考虑到机体结构的要求，挤压凸轮转速n₀r/min，基圆直径d₀。考虑到核桃壳和核桃仁的间隙，通过查阅资料和自己统计得出在m_min～m_max的间隙，考虑到核桃皮具有一定的弹性，小变形下不一定长生裂纹，所以取最大值m_max两边对称总共间隙值为2m_max，又因为凸轮作用到夹合装置的远端已得到最大的力臂，假设核桃的直径为d_min～d_max即a_i为d_min～d_max经计算求出两端位移差约等于Δd即Δa_i为Δd，所以为保证落在中部和底部的核桃都能得到充分的挤压产生裂纹，所以确定挤压凸轮推程h₀为2m_max+Δd＝h₀。考虑到六个凸轮每个凸轮偏置τ₁，总共5τ₁，而且要留出核桃下落的时间，假设核桃下落h_l，所用的时间为t_l，凸轮转过的角度ρ＝2πn₀t_l，所以近休止角δ₀₁为5τ₁+ρ+δ₁+δ₁'+δ₁₁＝δ₀₁度。运动规律采用二次多项式运动规律即：

推杆等加速推程段：

s＝2hδ²/δ₀ ² 1-5

推杆等减速推程段：

s＝h－2h(δ₀－δ)²/δ₀ ² 1-6

其它参数：推程运动角为δ₀，远休止角为δ₀₂，回程运动角为δ’₀，近休止角为δ₀₁。推程如图10所示。

落料凸轮的设计。凸轮转速n₁，基圆直径d₁，推程h₁。远休止角δ₁₂的设计：远休止角为δ₁₂配合凸轮3同时完成工作，所以凸轮3运动时凸轮4一定要处于远休。同上采用二次多项式运动规律。其它参数：推程运动角δ₁为δ₁，近休止角为δ₁₁，回程运动角为δ₁'。推程如图11所示。

首先整个装置的动力来源是电动机，电动机通过驱动轴Ⅲ Ⅱ-10转动，轴Ⅲ Ⅱ-10带动V带I Ⅱ-5转动，从而带动轴Ⅱ Ⅱ-2的旋转运动，使落料凸轮Ⅱ-9和挤压凸轮Ⅱ-8运转。

下面以凸轮的状态分析V型核桃挤压出裂纹装置一个周期的工作原理。选取一个挤压工作单元为例介绍一下本方案的具体实施过程，其他单元的工作原理与此相同。由于六个挤压凸轮Ⅱ-8同时运动会出现能量骤变的状况，而这种状况会给装置带来一定的危害，因而设计多个挤压凸轮Ⅱ-8在安装的时候相差一定角度，所以每个挤压凸轮Ⅱ-8工作原理相同，只是工作的开始、结束时间不同。

第一阶段：挤压V型块Ⅱ-7与落料V型块Ⅱ-6组成V型嵌槽，由于挤压V型块Ⅱ-7和落料V型块Ⅱ-6都有轴Ⅳ Ⅱ-13和轴Ⅴ Ⅱ-14铰接，所以，挤压V型块Ⅱ-7和落料V型块Ⅱ-6会以轴Ⅳ Ⅱ-13和轴Ⅴ Ⅱ-14为中心转动。核桃从V型嵌槽的上方自由落入到嵌槽之中，不同大小的核桃会在重力的作用下自动落在适合挤裂的高度，由此实现不同大小核桃在V型嵌槽上的自定位。此时挤压凸轮Ⅱ-8和落料凸轮Ⅱ-9分别处在各自的近休阶段和远休阶段，所以核桃可以得到有效的固定。

第二阶段：核桃固定在V型嵌槽上之后，挤压凸轮Ⅱ-8进入推程阶段，带动滑动推杆Ⅱ-4向核桃所在位置推进，使挤压V型块Ⅱ-7以轴Ⅳ Ⅱ-13为中心，向核桃所在位置摆动，而此时落料凸轮Ⅱ-9仍处于远休阶段，因此，核桃受到挤压V型块Ⅱ-7所给的挤压力，核桃受到充分挤压而产生变形，当形变刚好超过了弹性变形阶段时，核桃将会产生裂纹。

第三阶段：核桃挤压过后产生裂纹，落料凸轮Ⅱ-9进入回程阶段，使落料V型块Ⅱ-6以轴Ⅴ Ⅱ-14为中心下摆，滑动推杆Ⅱ-4也因此向核桃所在方向的反向移动，此时挤压凸轮Ⅱ-8进入回程阶段，在弹簧Ⅱ Ⅱ-12的作用下使挤压V型块Ⅱ-7回位，滑动推杆Ⅱ-4也随之回归原位，因此，此时落料V型块Ⅱ-6和挤压V型块Ⅱ-7之间的间隙距离达到最大值，从而使被刚挤裂的核桃在重力的作用下从此间隙出落下，即挤压凸轮Ⅱ-8和落料凸轮Ⅱ-9的配合作用实现落料。

第四阶段：被挤裂的核桃从间隙落出后，即落料完成后，挤压凸轮Ⅱ-8进入近休阶段的同时落料凸轮Ⅱ-9进入远休阶段，在挤压V型块Ⅱ-7和落料V型块Ⅱ-6相对静止，回归第一阶段之前的初始状态，等待第二批核桃的落入并进行挤裂、落料等一系列工序。

由此，一个周期的四个阶段已经完成，本系统周期循环状态开始。系统进入这种循环后，在稳定中高效的对核桃进行挤压，产生裂纹。

多个工位工作原理相同，每个工位相差α°，则n个工位总偏差为(n-1)α°，所以落料凸轮Ⅱ-9的远休相应的留出(n-1)α°的空余，以实现系统在差动运行下的稳定性。多工位差动运行，提高效率，增强轴Ⅲ Ⅱ-10的刚度，提高了系统的寿命，提升了装置的稳定性。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：包括驱动机构、传动机构和挤压机构，所述驱动机构产生驱动力，推动传动机构进行往复运动；

所述挤压机构包括相向设置的落料块和挤压块，所述落料块和挤压块之间具有间隙，且该间隙逐渐减小，以对落下的核桃定位；所述传送机构推动落料块和挤压块，改变挤压块与落料块之间的间隙大小，以挤压落入挤压块与落料块之间的核桃而产生裂纹。

2.如权利要求1所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述驱动机构，包括驱动轴、从动轴和传动带，其中，所述驱动轴套装于驱动轮内，所述从动轴套装于从动轮内，所述驱动轮和从动轮通过传动带连接。

3.如权利要求1所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述传动机构，包括设置在驱动轴的若干个挤压凸轮，和设置在从动轴上的落料凸轮，每个挤压凸轮上设置有向外延伸的挤压推杆，所述挤压推杆穿过位置固定的挤压滑轨，所述落料凸轮设置有向外延伸的落料推杆，所述落料推杆穿过位置固定的落料滑轨。

4.如权利要求2所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述传动带的中心线两侧中心对称设置有两个转轴，一个转轴上套装有若干个挤压块，另一转轴上对应设置有落料块，且挤压推杆可推动挤压块一侧，落料推杆可推动落料块一侧，使挤压块与落料块发生相对运动，改变挤压块与落料块之间的间隙大小，以挤压落入挤压块与落料块之间的核桃而产生裂纹。

5.如权利要求3所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述挤压滑轨和挤压块之间设置有弹性元件，弹性元件与驱动轮、从动轮相配合，带动挤压块和落料块往复运动。

6.如权利要求3所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述若干个挤压凸轮成一定角度错开；

或所述挤压凸轮距离竖直方向的偏角为α，且90°-α小于挤压块材料的摩擦角。

7.如权利要求1所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述落料块的外表面和挤压块的外表面之间形成V型嵌槽；

或所述落料块、挤压块的内槽的内接触面采用U型面。

8.如权利要求1所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述落料凸轮和挤压凸轮的尺寸与推程满足落料凸轮运动时挤压凸轮处于远休。

9.如权利要求4所述的一种基于精确自定位的核桃挤压出裂纹系统，其特征是：所述两个转轴的两端通过轴承固定在对应的轴承座，两个轴承座固定在机架上，所述挤压滑轨和落料滑轨也固定于机架上；

所述驱动轴和从动轴通过支撑架固定于固定支架上，所述固定支架固定于机架上。

10.基于如权利要求1-9中任一项所述的核桃挤压出裂纹系统的使用方法，其特征是：核桃落入由挤压块和落料块组成的间隙中，落下的核桃会自动落在在间隙的适合高度，以实现不同大小核桃的自定位；

待核桃固定在落料块和挤压块之间后，挤压凸轮随即进入推程，推动挤压块，使挤压块运动与保持原位的落料块配合产生挤压力来对核桃进行挤压，通过控制挤压凸轮的推程来确保挤压核桃的程度使核桃产生裂纹而不使其破裂；

核桃挤压完成后挤压凸轮随即进入回程，挤压块动作，使落料块和挤压块之间打开一道缝隙，使核桃从此处缝隙落出，落料凸轮随即进入远休且挤压凸轮处于近休阶段，重新组成间隙等待第二批核桃的进入。