多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的结构设计和参数计算

艾静

摘要：传统莲子剥壳机一般情况下是双边机机构，在应用中虽然效率比较高，但是机器故障发生率高，维修难度大等等，针对这一问题本次研究多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机，针对其结构设计及参数计算，得到相应的设计方法，以能够在满足莲子剥壳需求基础上，为莲子剥壳机发展提供新方向。

关键词：多通道；剥壳机；结构设计

关于莲子加工技术一直是一个难点，传统莲子加工工艺包括采摘、剥离、剥壳、去皮以及干燥等，剥壳难度大，采用弧形刀割开莲子壳之后，需要人工用手逐一进行莲子壳仁分离，工作量较大，无法实现产业化生产[1]。因此需要加大莲子剥壳机研究及应用，提高莲子生产量。

一、多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的结构设计

剥壳机整体结构设计见下图。主要构成为机架、切割机构、电机、传送机构以及脱壳结构等。在输送盘中安装有搓辊，按键和搓辊轴紧密连接，搓辊轴上轴承外圈安装有槽轮，在拨销的影响下进行间歇运动，采用螺栓固定连接输送辊和槽轮，入莲口则是在输送辊圆周上均匀设置，共8个。在运行过程中，电机1在链传动带影响下，引导搓辊轴上搓辊转动，电机3则可以在链传动带动下，引起拨销轴上的拨销转动，对槽轮产生驱动作用，输送辊在带动作用下进行间歇运动，在入莲口料斗溜槽底部的时候，槽轮停止为进莲提供方便，进莲后莲子被输送辊送到切割机构的时候，则可以进行切莲，继续运行达到脱壳机构的时候实施莲子脱壳处理，能够有效壳仁分离，整个莲子的脱壳过程全部结束[2]。

备注，1机架、2拨销轴、3搓辊轴、4槽轮、5电机1、6脱壳机构、7电机2、8输送辊、9切割机构、10料斗、11溜槽12电机3

二、多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的参数计算

在对剥壳机结构分析中，发现拨销轴转速、刀具轴转速以及搓辊轴转速对剥壳具有较大影响。如果在运行过程中拨销轴转速太小，则会导致运行中的切割槽轮停歇时间比较长，在机构中完成莲壳环切割之后，还会切割到莲仁，从而影响莲仁生产质量；如果转速较大的化，那么在槽轮开始转动的时候则会导致瞬时加速度过大，导致莲子出现较大跳动性，在莲壳切割时候时间较短，无法保证能够彻底切割莲壳。如果搓辊轴转速太小的话，无法有效调整莲子位姿，切割过程中也会因为莲子自转过慢，无法有效实现莲壳的环切，导致切割效果不佳；如果搓辊轴转速太大的话，在莲子传送过程中跳动性过大，莲子本身的自传也会过大，槽轮停歇时间则会过长，完成莲壳环切工作之后还会继续切割莲仁，导致莲仁生产质量不佳。如果刀具轴转速太小的话，则会导致莲壳环切效果不佳，无法实现莲壳完全分离；如果刀具轴转速太大的话，完成莲壳环切任务之后还会切割莲仁，导致莲仁生产质量不佳。在实施综合计算之后，在多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的参数设计过程中，发现參数选择见下表。

多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机相关参数设计表（单位r.min1）

基于剥净率以及破碎率对以上三种参数设计结果进行计算，其中计算公式为：剥净率=（莲子总重含仁的壳重）/莲子总重×100%；破碎率=（半仁重+破仁重）/仁总重×100%。采用正交试验分析，以上相关因素及水平计算结果显示，以上三个因素的影响质量从高到低分别是拨销轴转速、刀具轴转速以及搓辊轴转速。拨销轴转速为35 r.min1的时候剥净率最高，为45 r.min1的时候破碎率最低，但这两个转速结果差异不大；在搓辊轴转速为80 r.min1的时候剥净率最高，为60 r.min1的时候破碎率最低，但两者之间结果差异不明显。在刀具轴转速为250 r.min1的时候剥净率最高，同时破碎率最低。在对以上各项因素进行组合分析后，确定最佳因素水平组合为：拨销轴转速35 r.min1、搓辊轴转速80 r.min1以及刀具轴转速250 r.min1，这一组合方式下的剥净率为91.2%，破碎率则为2%，能够得到良好的莲子剥壳效果。

在本次研究中发现多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机结构设计，需要实现莲子切割和脱壳的分开进行，以能够提高脱壳工作效果。并实施参数计算后剥壳机的最佳参数组合为：拨销轴转速35 r.min1、搓辊轴转速80 r.min1以及刀具轴转速250 r.min1。

参考文献：

[1]徐谐庆，饶洪辉，李涛，等.全自动莲子剥壳去皮机的设计与试验[J].农业工程学报，2014，（13）：2834.

[2]赵扶民.自适应莲子剥壳机设计与研究[D].湘潭大学，2015.