大枣去核划皮设备设计*

2013-08-21王占领

机械研究与应用 2013年1期

王占领

(陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中 723003)

1 引言

我国从20世纪80年代后期着手对去核机进行研制，并陆续推出一些产品。但由于一些关键的技术问题尚未得到很好地解决从而导致在真正生产中推广应用的较少[1－2]。在众多的枣类加工厂特别是中小型企业中，去枣核过程基本上仍靠手工作业来完成。因此，研发性能优良的去枣核机就具有重要的现实意义。据调查，目前市场上应用较多的去枣核装置一般采用捅的方法[3]，这种方法在去枣核时主要有三方面的缺陷:一是工作时劳动强度较大;二是枣核易破碎，果肉中残留的枣核严重影响食用时的口感;三是去核后的果肉完整性较差。因此，笔者设计了一种既经济又具有实用价值的手工去枣核机，经实际应用，该装置基本解决了以上问题。

2 结构及工作原理

2.1 去核机结构设计

作为大枣去核装置，设计时立足于结构简单，制作方便，工作稳定这一原则。根据这一原则，所设计的大枣去核装置如图1所示。去核机主要由放料机构、去核机构和动力传递机构三部分组成。放料机构由锥形料斗8通过连接杆2与机架相连，划皮针10针头朝向锥孔中心穿过橡胶垫9并与橡胶垫一起固定在锥形料斗中。去核机构主要由去核刀7，顶杆6组成，顶杆与机架通过焊接的办法作为一个整体，去核刀套装在顶杆上并与压杆通过销钉进行连接。动力传递机构主要由压杆4、复位弹簧5和辅助件3组成，压杆一端通过销槽与机架接连，另一端通过销钉与去核刀连接，复位弹簧一端与机架上部分连接，另一端与辅助件连接，辅助件通过螺栓固定在机架上。

图1 去枣核机结构示意图

2.2 去核机工作原理

将大枣放置在锥形料斗中，压下压杆，去核刀随压杆一起向下运动，在接触到枣子后继续用力下压完成枣肉与枣核分离过程，在这一过程中划皮针同时划破枣肉的外皮，然后抬升压杆，枣核随筒形刀具的退回被带出以完成与枣肉的脱离，继续抬升压杆使得顶杆将去核刀夹持的枣核顶出并掉入枣核收集器，至此，去核作业完成。

3 主要部件设计

3.1 机架

机架是决定去核机刚度和耐用度的关键构件，也是去核机上其它构件安装的基座。根据经济及实用要求，机架跨度取80mm，结构如图2所示。机架尾端带有螺纹1，用以把机架固定在工作台上。在机架左端钻有2个φ4孔2，限位板通过这两2个孔与机架进行连接，与机架相焊接的顶杆3采用φ6圆钢。

图2 机架结构

3.2 压杆

人握拳后拳头的平均宽度约为100mm，压杆手柄长度取110mm，青枣的长度一般不会超过50mm，去核刀高度变化范围设定0～100mm，压杆前端设计成“U”型叉结构以便于跨骑在机架上，“U”型叉尾部加工成槽形以便于机架上的销钉在其中进行移动，各部分尺寸及原理如图3所示。

图3 压杆尺寸分析图

由图3可知，销槽的长度计算式为:

式中:Z为销槽与销孔最长距离;l为销槽与销孔最短距离;h为压杆行程。

根据已知条件，h=100mm，l=80mm代入上式可知 l槽=48mm。

根据经验，槽边缘厚度可取4mm，以压杆抬起后U型叉与顶杆相切为计算依据，再计算销孔与手柄之间的距离，

式中:r为销孔半径，θ=arctgh/l，把已知条件代入后求得 S=11.6mm，取12mm。

最后求得U型叉总长度为:

机构工作时销钉会在销槽之间做往复运动。调整销槽的长度即可调整去核刀高度的变化。

3.3 去核刀

去核刀是决定去核能否成功的核心构件，也是决定传动机构型式和去核方式的关键。图4所示的圆筒形、弧齿形和三角斜齿形刀具在结构上的差异较大。3种刀具由于结构上的不同，在去枣核时所需外力也不同，根据P=F/S可知，所需要的外力大小从大到小依次为筒形－三角形－弧齿形。从加工工艺性及维修性能上看，从难到易依次为弧齿形－三角形－筒形。因此，采用小批量生产建议用筒形刀具，中大批量生产采用三角形或弧齿形刀具。