滚切式椰子脱壳平台总体设计

张力 刘泽飞

作者简介：张力（1990-），男，汉族，重庆市人，工学硕士，重庆交通大学，研究方向：机械电子。

刘泽飞（1991-），男，汉族，云南省人，工学学士，重庆京东方光电科技有限公司，研究方向：机械电子。

摘要：针对目前椰子的加工现状，手工椰子脱壳存在效率低、危险系数高、资源利用率低等缺点。根据椰子结构特点和椰壳特性，设计一种基于滚切原理的椰子脱壳机。椰子被螺旋辊上的螺旋槽单位排序并依次往前推送，从出椰孔口排出后，经由双托辊和剥壳刀具构成的脱壳通道，椰子边转动旋进边切开椰壳。

关键词：椰子；脱壳；滚切式

椰子，是椰子树的果实，是由外层为纤维的壳组成的，提供椰子皮纤维和内含可食厚肉质的大坚果。在对椰子进行深加工的过程中，椰子的脱壳工艺处理是一个关键而又困难的工序。因椰子的果壳主要由纤维素组成，壳仁间隙小、壳孥硬、难以剥离，而且椰子品种繁杂，尺寸差异较大、形状不规则；剥壳的同时不能破坏椰肉的品质，而物理剥壳法都对椰肉品质有不同程度的破坏，所以椰子的破壳取肉难度较大。目前，我国尽管已研制和开发一些坚果脱壳机械，但其发展相当缓慢，远远落后于种植业的发展，并且成熟的机型以及进行批量生产的不多，远不能满足实际需要。在技术上还存在如下问题：（1）脱壳率低，脱壳后的果仁破碎率高，损失大。（2）机具性能不稳定，适应性差。（3）作业成本偏高。针对这些不足，就需设计一种脱壳机械结构，既工作结构简单可靠又成本低廉。

1、平台整体结构设计

平台设计的主要思路是：采用定速滚刀器滚动切割椰子，然后通过滚压—切割一碾搓的方法使椰子脱壳。

图1-1为平台结构示意图。平台主要有传动部分4、输送部分2和切壳刀具工作部件5、7组成。平台的导向喂入装置2是直辊与螺杆组合结构，它既可以对物料进行水平输送，也可以完成导向功能，使椰子进入剥壳工作部件与切壳刀具轴向相平行。支承托辊7是由两个加工有不同形状辊纹的平行辊（纹理呈平行轴方向的圆柱齿轮状辊和纹理呈相交叉方向的辊）组成，它们的转速及方向相同。椰子的旋转动力由椰子与支承托辊间的摩擦力提供。滚刀通过压力杆在椰子上方施加切割力，实现椰子在平均中径方向滚压、切割。在椰子破壳过程中除对椰壳产生径向切割，还对椰壳有轴向分离的作用；故选用滚刀作为椰子的破壳切割刀具。另外平台的结构包括电机、传动部件、支撑构架、压力杆及调解机构等。

其各部分构造分述如下：

（1）传动部分：主要由电机13、四个齿轮3和大、小带轮和V型带等组成。小带轮12和电机13安装在同一轴上，大带轮4和最小齿轮安装在同一轴上。电机启动后，大、小带轮转动引起齿轮转动带动输送部分。

（2）输送部分：由下料斗1、出料斗9和导向对辊2等組成。

（3）剥壳工作部件：由滚刀5、一对支承托辊7和压力杆8等组成。滚刀和支

承托辊是主要零件，均采用合金工具钢制作而成。

2、平台工作原理

电机启动后，椰子从下料斗1落入输送对辊2上，输送对辊以一定的转动速度旋转，并推动椰子以一定的转动速度沿输送对辊的轴向方向运动，椰子经由一个每次仅能通过一个椰子的孔进入剥壳工作部件。椰子进入剥壳工作部件后，使滚刀5与椰子6相接触，在支承托辊摩擦力的作用下椰子作逆时针转动。椰子与滚刀摩擦力的作用使滚刀作顺时针转动，此时滚刀与椰子作相对静止运动。在平均中径处椰子被滚刀割开并继续转动挤压切搓，椰壳逐渐脱离椰肉，破壳后的椰子被高速推出，从出料器挡板9下料。由于滚切后的椰壳和椰肉已经部分脱离或裂开，然后进行壳肉分离即可。试验时，先将椰子加入料斗，旋转手柄，椰子就通过对辊输送到脱壳工作系统，只要微调控制手柄，使滚刀以一定的作用力与椰子接触，即可剥壳。

3、平台剥壳工作部件结构

剥壳工作部件由呈星型分布的支承托辊、滚刀、压力杆等构件组成见图3-1所示，下方两固定支承托辊同时作顺时针旋转。滚刀依据椰子的大小不同手动向上下移动，施加不同大小的力是通过控制手柄来调节，滚刀在压住椰子的同时并作顺时针的圆周运动，完成椰子的剥壳及卸料。

1.支承托辊，2.椰子，3.滚刀

4、传动方案设计简图

本设计的传动和执行机构较为简单，即动力由电机通过V带传动，直接将能量传到主动轴，主动轴的齿轮1带动过渡齿轮2，过渡齿轮2带动齿轮3，从而使得主动轴和从动轴以同旋转方向同速率转动。其方案简图如图5-1所示。

5、结语

该平台结构简单，采用机械剥壳法，机械性能稳定，提高脱壳率并且作业成本偏低，能满足一般小企业或家庭式作坊使用。但本设计精度上还有待于进一步改进。另外还需针对本结构对刀具进行具体讨论。（作者单位：1.重庆交通大学；2.重庆京东方光电科技有限公司）

参考文献：

[1]椰子剥壳机的研制.王旺平，李诗龙，刘晓艳.2011.03.02

[2]史建新，高大中，王学农，周向农.6PH.150型核桃破壳机[J].粮油加工与食品机械.2000.1：28-29

[3]陈秀文，谢俊夫，陈和贤.椰子剥壳机构之研制[J].农业机械学刊第15卷第3期.2006，9（03）：23-32

[4]《机械设计》第四版，邱宣怀主编，高等教育出版社