气动排冲式红枣自动去核机的研究

张玉峰

（山西省农机化技术推广总站，山西太原 030002）

气动排冲式红枣自动去核机的研究

张玉峰

（山西省农机化技术推广总站，山西太原 030002）

通过电机带动气缸传输动力，由气缸推动冲核杆对红枣进行去核。红枣由料箱掉入夹持模具内，然后通过主要部件冲核管、退枣管和红枣旋转扶正器的运动进行去核工作，实现良好的去核效果，从而解决了红枣大小和形状的工艺，解决了红枣的定位问题。与现有单一红枣去核机相比，去核破碎少，漏冲少，一个行程可冲一排枣，大大提高了红枣的冲核效率，同时具有自动化程度高、冲核品质好、使用故障低等优点。

红枣；气动冲核

0 引言

核果类水果的去核技术和装备在我国已有许多企业和科研院校进行了多年的开发，但是取得的成果并不理想，很少有较好的自动控制系统能进行大范围的推广，研究成果也是寥寥无几。目前，国内的果核去除工具及技术大多仍然是停留在手工去核或者简陋的工具去核的层次，投入的劳力大，强度也大，而且不能达到卫生水平的要求。人工去核效率低、成本高，有时还会刺伤手指，现有机械去核破碎高、漏核率高，核中果肉残留大，造成很大的浪费。随着社会的不断进步与发展，人们生活水平不断提高，劳动力成本在生产过程中所占的比例越来越大，人们对食品安全卫生的要求也越来越高，因此实现核类水果的自动去核对促进产业的发展具有重要的推动意义。

山西是红枣种植大省，产量在全国名列前茅，红枣深加工是未来产业发展的出路，如制作红枣饮料、红枣雪糕、红枣月饼、红枣干、红枣糕、红枣茶等。去核红枣是红枣深加工的主要原料来源，研发一种去核率高、自动化程度高和破碎率低的红枣去核机是红枣开展精深加工的需要，对推动红枣产业长效发展、确保农民种植收入，具有积极的帮助作用。

1 气动排冲式红枣去核机主要研究内容及技术路线

1.1 主要研究内容

装有红枣夹持器的输送带的设计，包括传动链、料斗、夹枣模具等；去核装置的设计，包括去核管、退枣杆、旋转扶正器等；清理系统的设计，包括扫核钢丝、气吹式扫核管路等；自动控制系统的设计。

1.2 技术路线

2 主要组成及工作原理

气动排冲式红枣自动去核机控制系统见图1。

图1 气动排冲式红枣自动去核机控制系统

气动排冲式红枣去核机主要是由机架、储料斗、装有红枣夹持器的输送带、定位系统、去核装置、清理系统、自动控制系统及气缸等组成。其中，去核机的核心是去核部分，由旋转扶正器、冲核管、顶枣杆组成。

工作时，首先启动空压机，将红枣倒入储料斗内之后，开启电源开关，储料斗的红枣进入装有红枣夹持器的输送带，输送带靠转动轮和链条转动。转动轮和链条由步进电机驱动，步进电机启动后，红枣掉入输送带上面的孔内，随之被向上运送至去核装置进行去核，在相应的位置安装接近传感器，当定位传感器采集到输送带到位信号时，单片机控制驱动输送带的步进电机停止一段时间。在该停留时间内，用于推动去核装置气缸运动的电磁阀和用于旋转扶正器运行的电机同时启动，一次完成一排扶正、一排冲核、一排顶枣工作。当去核装置工作到位时，去核装置工作到位接近开关采集到信号，单片机控制推动去核装置气缸运动的电磁阀断电以及驱动旋转扶正器运行的电机停止工作，去核装置返回。当去核装置停止到位时，去核装置停止到位接近开关采集到信号，输入给单片机，单片机接受到信号后，控制清理枣核气缸工作，工作完成后，清理枣核气缸返回，与此同时，驱动输送带的步进电机启动，进行下一个运行周期工作。去核之后的红枣直接进入后面的成品槽中，由气体输送到成品箱内，被清除的枣核落入废料箱内。

4 控制系统的硬件设计

红枣自动去核机控制系统主要由单片机、传感器、步进电机、直流电机与电磁阀等元件组成。

4.1 主控元件

单片机，是整个系统的控制中心，通过对其进行程序的编写，使其指挥电机、电磁阀各个装置按照所需要的方式运行，得到预期的结果。单片机采用ATMEL公司的8位系列中的ATmega128型，稳定性高，应用广泛。

4.2 传感器

接近传感器，负责控制输送带的停止、运行，去核装置前进、后退。接近传感器型号是LJ18A3-8-Z/BY，其主要技术参数如下：检测距离8 mm，电源电压10-30VDC。

4.3 驱动元件

主要是步进电机、直流电机与电磁阀。输送带的电机选择德弗步进电机，主要参数如下：电压40-60V，电流4-6A，步距角1.8°；驱动旋转扶正器运行的直流电机，主要参数如下：输出30 W，电压DC24V，转速1 800 r/min，绝缘等级B级；电磁阀选用是4V210-08型号的五口二位气动电磁阀。

5 机器创新点

气动排冲式红枣去核机与现有红枣去核设备相比其主要创新点有以下3个方面：即红枣夹持模具、旋转扶正器、去核管和去核杆的应用。去核装置的旋转扶正器、去核管和去核干3个部件对应着3个工位。首先，红枣由料斗落入夹枣模具，随着传送链传送过来之后进入定位工位，旋转扶正器在外部直流电动机的驱动下转动，在曲柄连杆的作用下向左平动，夹枣模具中红枣在旋转扶正器作用下旋转左移，被模具的小爪加持，实现轴线定位。然后，定位的红枣进入去核工位，去核管在传动系统作用下左移，插核，红枣依然被夹枣模具夹持，枣核先进入去核管，再落入去核绞龙排出。最后，去核红枣进入去枣工位，去核红枣在去枣杆作用下顶入去枣绞龙排出。

5.1 红枣夹持模具的应用

与其他红枣去核机使用的凹型槽式红枣冲核定位相比，红枣夹持模具的创新使用，很好地解决了凹型槽红枣定位的缺点。首先，由凹型槽定位是靠红枣落入凹槽后，在弹性压带的作用下压紧红枣，使红枣定位，然后由冲核杆去核。其次，凹型槽大小一致，致使较小红枣在凹槽内留有空隙较大，弹性压带无法压紧尺寸较小的红枣。同时，未被压紧的红枣在去核时，会被冲核杆捅出凹槽，而不能完成去核，出现空冲现象，使设备效率降低。

红枣夹持模具的使用很好地解决了空冲问题。夹持模具爪由弹性软塑料制成，一头为红枣落入孔，开口较大，便于红枣落入；另一头为夹持爪，功能如手指抓枣，由多个爪齿制成，爪齿组成的缩口孔径变小，目的是将红枣夹持紧后，为了更好地冲核，而不至于产生空冲现象。夹持爪具有弹性，冲核后，可以通过顶枣杆将红枣顶出。夹持器解决了红枣的空冲现象，提高了效率。

红枣夹枣模具见图2。

图2 红枣夹枣模具

红枣夹持模具安装在红枣输送带上，每排安装14个。

红枣夹持器安装见图3。

图3 红枣夹持器安装

5.2 旋转扶正器的应用

旋转扶正器的作用是使红枣进入夹持模具后，对红枣进行定位。红枣冲核时，要求从红枣的长轴方向冲下。如果红枣进入夹持模具后，轴向不对，需对红枣扶正。旋转扶正器的作用就是将红枣旋转扶正，使红枣长轴方向对准冲杆。这样才能保证冲杆准确冲核。如果红枣不被扶正，则冲核时会出现从短轴方向冲入现象。这样核不但冲不出来，枣还会被冲破，使红枣的破碎率增加。

扶正器的应用减少了红枣的破碎率，使冲核时可以更精准地从长轴方向冲入。

红枣旋转扶正器见图4。

图4 红枣旋转扶正器

5.3 冲核杆扫核装置的应用

冲核杆在冲完核后，由于红枣含糖量高、黏性大，枣核常常会黏附在冲杆头上，若不清除，将会影响下次冲核。人工冲核时，冲杆上也会时常黏上枣核，则由人工采用去除。增加冲核杆扫核装置后，使用气动扫核钢丝，在红枣冲核完成后，迅速下行，扫去黏附在冲杆头上的枣核，可以更好地进行连续工作，保证高效冲核。

红枣冲核杆见图5。

图5 红枣冲核杆

6 性能指标与现有机器的比较

目前使用的红枣去核机都是通过一条输送带上边嵌入的凹槽传送红枣，然后送到去核端用冲核杆冲核。由于每个机器上只安装了一条输送带，所以每次工作时只能是一个一个地向前输送去核，有时还常常出现红枣吊不到凹槽的现象，这时就出现了空冲现象。会影响到去核机的工作效率。红枣去核工作是一个劳力量很大的工作，每次靠一个一个冲，显然效率很低，若空冲现象严重时，效率更低。而本项目设计的红枣去核机设计了并排冲枣的工作原理，即变窄输入带为宽传入带。在红枣传送带上并排安装有14个红枣夹持模具，冲核部分安装了 14个旋转扶正器和冲核杆。由于每个行程可以同时冲14个红枣，从而增加了去核效率，使机器的生产能力极大提高，实现了一台全自动气动式智能去核机可以代替多台现有红枣去核机的工作，使用户的投资成本降低，变一个一个冲核为一排一排冲核。这些是2种不同设备最主要的区别，也是先进性所在。

7 结论

气动排冲式红枣去核机不仅能在短时间内对采摘回来的红枣进行去核，使得去核实现真正的自动化、工业化，填补这个领域的空白，而且快速、经济、省时省力、安全，为广大红枣种植户解决了去核困难的问题，工作效率更高，产品质量更好，在很大程度上帮助了红枣种植户、加工厂能够更轻松、更有效地完成红枣去核工作。◇

Study on Pneumatic Percussive Red Jujube Automatic Denucleation Machine

ZHANG Yufeng
（Shanxi Agricultural Machinery Technology Promotion Station，Taiyuan，Shanxi 030002，China）

Through the motor drives the cylinder transmission power，driven by cylinder rushed to denucleation pole of red jujube.Red jujube fall into the clamping mould by container，through the movement of the main parts do denucleation work such as nuclear pipe，jujube and jujube rotation centralizer，to achieve good effect of denucleation，to solve the problem of the red jujube size，shape，and positioning problem.Compares with the existing single red jujube denucleation machine，little denucleation crushing，leak less impact，a trip to a row of jujube，greatly improve the efficiency of the jujube of denucleation，at the same time，it has a high degree of automation，blunt nucleus are of good quality and with low failure.

red jujube；pneumatic blunt nucleus

TH122

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.050

1671-9646（2016）12a-0066-03

2016-12-21

山西省科技攻关项目“气动排冲式红枣自动去核机”（20090311041）。

张玉峰（1962— ），男，本科，高级工程师，研究方向为农业机械技术推广。