多功能椰子分离机的研究与设计*

吴振天，刘 朝，单 梁，杨光军

(德州学院机电工程学院，山东德州 253023)

0 引言

海南省拥有得天独厚的椰子资源，椰子的高效利用具有巨大的经济价值，而海南的椰子加工产业相对落后，多年来人们对椰子的价值没有进行过全面的彻底开发，导致了资源的极大浪费。因此，急需一种可以大幅提高椰子加工效率的机器，从而促进椰子加工产业化发展。

本机器以绿色环保，低耗高效，功能多样化为基本理念，实现椰子分离过程的简单化和集约化以及实现椰子各部位的快速分离，提高生产效率，降低成本。

1 总体设计方案

本机器主要由传动系统、椰子内部切割刀具、椰子外部剥离刀具、椰子顶打孔钻头、椰子固定及移动装置组成。各个系统相互配合能够实现椰子各部位的快速分离，从而为不同的椰子加工产业提供相应的原材料［2］。整体效果图如图1所示。

1．1 传动系统

传动系统工作原理:

电动机—＞皮带轮(1)—＞皮带轮(2)—＞切割主轴—＞钻头(椰子内部切割刀具)。

电动机类型如表1所列。

表1 电动机参数

图1 多功能椰子分离机机整体示意图

1．2 椰子内部切割刀具

根据椰肉紧贴内壁生长的特点，内部切割刀具可以在保证不伤及椰壳的同时，环绕内壁高速旋转。本团队自行设计的刀头为双头对称式，切割过程中可同时将椰肉打碎，便于取出，具有高效，安全的特点。刀具的材料:硬质合金钢，硬质合金牌号:YG3X;密度:14．6 ～15．2g/cm2;抗弯强度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。如图2为椰子内部切割刀具图。

图2 椰子内部切割刀具

1．3 椰子外部剥离刀具

根据椰壳纤维分布的特点，利用高速旋转的梳齿刀具，当刀具与椰壳接触，齿尖部分切入椰壳中，在旋转力矩的作用下，将齿状刀具所接触的纤维撕扯下来。经过加工后的纤维呈细条状，具有切削效率高，纤维完整率高的特点。

刀具的材料:硬质合金钢，硬质合金牌号:YG3X;密度:14．6～15．2 g/cm2;抗弯强度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．4 椰子顶打孔钻头

椰子顶部打孔钻头可以在最短的时间内在椰壳顶打孔，从而很方便的取出椰汁。钻头的材料:硬质合金钢，硬质合金牌号:YG3X;密度;14．6～15．2 g/cm2;抗弯强度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．5 椰子固定及移动装置

椰子固定装置为半球型，内附钢钉，即契合椰壳外形又可牢固的将椰子固定，同时，该装置可绕旋转轴转动，为其它操作打下基础。移动装置为小车及导轨可以方便地移动椰子。整个装置设计简约，方便操作。装置的材料:碳素合金钢，碳素合金牌号GB20Mn［3］。

2 工作原理及产品特点

2．1 工作原理

本机器针对海南特有的椰子加工产业进行开发，具有制造成本低廉，操作方便，普及难度低，一机多用的特点。本机特制的内外刀具，设计独特，既能分离椰肉，又能完整取出椰壳，将其用于海南特有的“天南贡品”——椰雕的制作，还可剥离椰壳纤维，将其用作纤维制品原料，从而实现椰子的经济效益最大化［4］。

2．2 产品特点

(1)椰子固定及移动装置可以让椰子在分离过程中自由改变与加工刀具之间的相对位置，保证椰子壳的完整性，并且做到加工无死角。

(2)椰子顶部打孔钻头可以在数秒内将椰壳顶部打穿，比传统的人工凿孔效率提高数倍。

(3)椰子内部切割刀具可以保持高转速环绕椰壳内壁切割，在将椰壳内壁打磨干净的同时，可以将椰肉打碎，从而方便取出。

(4)椰子外部剥离刀具可以高速运转，其贴近椰子外皮时，可迅速去除外皮，进一步控制其与椰子外壁距离，可快速将椰子纤维剥离。

(5)转轴接头为可拆卸设计，从而可以在钻头和内部切割刀具之间转换，达到功能多样化目的。

3 结语

本机械具有制造成本低廉，操作方便，普及难度低，一机多用的特点。该机特制的内外刀具，设计独特，既能分离椰肉，又能完整取出椰壳，将其用于海南特有的“天南贡品”——椰雕的制作，还可剥离椰壳纤维，将其用作纤维制品原料。根据对其市场、政策、技术、企业需求方面因素调研，该机器以绿色环保，低耗高效，功能多样化为基本理念，实现椰子分离过程的简单化和集约化，提高生产效率，降低成本［5］。

［1］ 毛 彧，傅国华．海南椰子产业发展中的问题及对策［J］．江苏农业科学，2012(7):410－411．

［2］ 陈立周．机械优化设计方法［M］．北京:冶金工业出版社，2005．

［3］ 闻邦椿．机械设计手册［M］．北京:机械工业出版社，2010．

［4］ 张浩栋，张 燕，梁 栋．椰子滚切式剥衣机的设计［J］．食品与机械，2013(1):167－169．

［5］ 伍湘君，樊军庆，毛 舟，等．椰子剥衣机研究现状与发展趋势［J］．食品与械，2014(2):262－265．