红枣去核机的设计与研究

王小爱, 陈海峰

(1.陕西工业职业技术学院机械工程学院, 陕西 咸阳 712000;2.陕西科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710021)

0 引 言

我国从20世纪80 年代后期开始对去核机具进行了研制和开发, 并陆续推出一些机具.但由于一些技术问题未能很好地解决, 至今真正在生产中推广应用的并不多.目前红枣加工大都是由人工来完成去核这一过程，为了提高红枣去核效率,一些生产厂家、科研院所先后研究试产出一批红枣去核机，主要有简易式连杆、手动、脚踩去核机,槽式机械去核机和模具式机械冲核机等几个类型，但这些去核机的使用效果都不是很好.

本文的研究旨在将全自动去核方法引入到红枣去核机的设计和研发过程中，以期能解决全自动红枣去核机产品设计过程的某些瓶颈问题.基本目标是在已有产品设计方案的基础上，完善并确定总体技术构成，并完成产品的技术方案设计. 本文研究的具体目标及技术参数：

(1)提出红枣去核机的技术方案并进行部分机构设计，

图1 红枣去核机总体传动方案

满足全自动去核及自动清分处理. 技术指标：去核率>144 000颗/h,破损率：<0.5%.(2) 适应我国多数用户的需求，设计采用独特的结构，具有自动送料、定位、冲核等功能.与已有相关设备比较，此设备应体积小、效率高、破损率低、造价低.

总体传动方案如图1所示.

1 红枣去核机各功能单元设计

1.1 主要参数

电动机的型号：根据工作要求和工作条件，同时考虑经济性和可维护性，选用一般用途(IP44)系列三相异步电动机.根据整机结构布置要求，采用卧式封闭结构.电动机的型号为Y90L-4,额定转速为nd=1 400 r/min，电机功率为1.5 kW.

标准直齿圆柱齿轮减速器，输入功率P1=1.5 kW，齿数比u=4.

V带传动，已知电机输出转速n1=350 r/min,i=3.06.

1.2 输送带部分的相关计算

设计红枣输送带，采用套筒滚子链，已知输入功率为P=1.37 kW，转速n2=114.38 r/min，i=1.0.

(1)选择链轮齿数z1、z2.查表取z1=21，z2=i×z1=1×21=21.

(2)确定计算功率Pc.查表得KA=1.0,则Pc=KAP=1.0×1.37=1.37 kW.

根据小链轮n1=114.28 r/min及P0=1.18 kW,选链号08A，再查表得链节距p=12.70.

(5)确定中心距a.

取中心距a=640～644 mm.

(6)验算链速v.

v<12～15 m/s,可用.

(7)压轴力FQ.有效圆周力Fe为:

图2 输送链机构示意图

输送链机构设计示意图如图2所示.

1.3 上定位链传动的设计

上定位链和下定位链型号完全相同，选择中心距a=12p=12×12.70=152.4 mm,取a=152 mm.定位链上的定位滚子的直径取d=40 mm.定位链的宽度为65 mm,冲针数目为21个.如此中心距能装几个定位滚子，21个冲针，至少要装22对滚子，滚子间距为4p，那么链轮的中心距好像应该大于1 000 mm,固定冲针的滚子的直径和输送链滚子直径相同，中心距取10.5p，则链节数为:

可以安装21个冲针，冲针安装时要和滚子的轴相互错开.冲针之间的中心距为4P.图3为红枣上下定位链及冲针相互位置关系设计示意图，图5所示为冲针轨迹轮廓曲线设计图.

图3 红枣上下定位链及冲针相互位置关系设计示意图

1.4 冲针及导向槽的结构设计

图4为冲针的结构设计图，为了减小冲针在机架上运动时和机架的摩擦力，冲针的顶端安装一个滚子，冲针的中心是实心的.为了降低红枣去核后的完好率，冲针的顶端3 mm长是空心的，在冲核之前先在红枣顶端化一个划痕，在冲核时表皮就不会被破裂，这样可以降低红枣的破损率.

图4 冲针结构设计图

1.5 料斗的设计

全自动红枣去核机还有一部分机构是非常重要的，那就是存储红枣的料斗，根据红枣输送链的结构每次只能输送一个红枣，并且红枣的轴向位置应该和输送链上滚子的轴向位置相同.为了避免料斗中装的红枣太多，在输送的过程中不至于把料斗口堵住，所设计的料斗相关尺寸如下：为了避免红枣装的太多红枣之间压的太实，上料口的尺寸设计分别为300 mm，料斗的深度为300 mm.为了使红枣在出料斗的时候不会卡到出料口，出料口的尺寸为50 mm的正方形，这样可以保证红枣出料斗时不至于横向卡到出料口，并且最多每次输出的红枣为4个.为了避免在出料口一次出几个红枣把出料口堵住，将料斗放在一个弹簧上.当电动机工作时整个机器及料斗也会随着震动，下面装上弹簧后振幅会增大，从而达到疏松红枣的目的，料斗的结构设计如图6所示.

图5 冲针导向槽轨迹轮廓曲线设计图

图6 料斗结构设计图

2 结束语

随着我国红枣深加工业的蓬勃发展，全自动红枣去核机必然会有广阔的前景.本课题研发红枣去核机的目的在于设计一套适合我国国情、功能完善、具有较高生产率及自动化程度的红枣去核装置，以提高红枣去核的自动化水平.在去核机开发过程中，通过在Pro/E软件平台上对去核机的典型零件的三维建模和参数化设计，解决了以往去核机设计中的“瓶颈”问题.

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