新型山楂去核机的研制

2018-10-26薛政坤何琦

科技资讯 2018年14期

薛政坤何琦

摘要：为了满足市场需求，提高山楂食品制做工艺中去核步骤工作的效率，研制一款新型的山楂去核机替代人工手动完成山楂去核工作，摒弃日常小型工具手动人工去核的方案，使用更简便的机构设计提高去核效率。本机器由主传动系统和果核去除系统两组成。利用更加先进的机械机构以及传动方案进行改进，并且融合多种现代化科学技术。可以代替人工完成山楂的去核工作。此机器的机械结构设计采用SolidWorks三维软件，在软件环境下可以进行三维运动仿真。

关键词：山楂去核设计运动仿真

中图分类号：TS255 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）00（0）-0000-00

1.研制背景及意义

山楂别称山里果、山里红。果肉薄，核质硬，味微酸涩。主要以实用果肉为主、果肉可生吃或作果脯果糕，干制后可入药，算是中国特有的药果兼用的食物之一，具有降血脂、血压、强心、抗心律不齐等作用，同时也是健脾开胃、消食化滞、活血化痰的良药，对胸膈脾满、疝气、血淤、等症有很好的疗效。在国内当今随着人民生活水平的不断提高，人们对食物质量要求也渐渐提高。生产厂家也渐渐意识到初加工对产品质量有着不可忽视的影响，所以山楂去核机的研制将对山楂的初加工过程带来良好的开端。由于目前国内山楂去核机械并不成熟，工作效率也不是非常高因此，研发性能优良的山楂去核机是形势所需，对服务于社会有着重要意义。

山楂作为优质它们在水果总产量中占有较大的比例。在以它们为原料加工饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是一项十分重要的前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果去核的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势，我国的山楂去核机发展比较缓慢，且远远落后于种植业的发展。目前我国的山楂机械捅杆式山楂机。它主要存在的突出问题有果肉损失率较高、去核后果实破损率高、机械性能不稳定、通用性差、作业成本高、科技含量低、生产效率低等问题。针对已有去核机存在的问题，我们研制出一款性能良好的新型山楂去核机，其具有良好的应用前景。

2. 模型的组成部分及工作原理

2.1 简介

本机器由传动系统和果核去除系统两组成。可以实现对山楂内部果核去除，实现果肉与果核完全分离，并且使去核后的山楂不会被严重破坏。传动系统由主电机与联轴器连接通过锥齿轮传动，依次将动力传递带动各个锥齿轮转动，根据齿轮之间传动比分配转动，进而保证与果核去核系统的同步。去核系统由去核电机经齿轮传动实现减速，将动力传递给曲柄连杆机构，在连杆上加装去核刀具，从而带动刀具上下往复运动，实现去核动作。

2.2传动系统

传动系统采用的是锥齿轮传动配合，它的特点是： ①能够保证恒定的瞬时传动比②承载能力高，尺寸紧凑③传动效率高，对长期大功率尤其重要④寿命长，可靠性高。可用于两个互相垂直的轴的传动。锥齿轮每转动一圈，使定位圆盘转动；转动轴保证传动转盘的平稳转动；连杆在转盘圆周运动过程中，分别带动锥齿轮转动和去核刀具的上下运动；转盘做圆周运动带动连杆运动；每个轴与支架之间都装有滚动轴承，既起到保护作用也保证了传动的稳定性。

2.3果核去除系统

去核部分运动采用曲柄连杆机构，利用曲柄，其转动中心为主传动轴，采用圆形刀与其相连。通过查阅资料圆形刀具的刀口大小选取通用直径为5-10mm，可以将山楂中的果核冲压出去，滑块与圆形刀具相连接，刀具随滑块一同进行上下往复运动。去核刀具能够完全去掉山楂的内核，将果肉与内核完全分离；根据山楂的加工性状，设计出曲柄滑块行程，转动周期，刀具下降行程时间，回程时间等，保证在刀具运动过程中有足够的时间进行山楂转盘的转位动作，可以使切削系统工作可以顺利进行。

2.4工作顺序

图1 机构示意图

如图一所示机器主要由5个锥齿轮和一个圆形齿轮盘构成。机器启动时将山楂摆放在山楂定位支架上（9），点击电机启动开始工作后，通过控制调速旋钮根据所需工作效率将转速调到适当的位置，（1）锥齿轮与电机联轴器相接通过连杆配合将动力传给（2）、（3）锥齿轮和与之相连的（6）轴杆，（4）锥齿轮转动后带动（10）转盘转动，另一边连杆带动（7）滑块与圆形刀具（8）连接，使其上下运动完成山楂的去核工作，另一边连杆带动传动盘，由于（5）锥齿轮与齿轮圆盘的传动比为4：1所以每当电机轮带动（5）锥齿轮转一整圈，则定位齿盘旋转四分之一圈，在主轴的转动下使山楂定位盘转动，完成去核工作。山楂定位坐（9）能够给山楂定位，确保去核刀具在工作时保证山楂不会移动，使刀具下坠时能够准确的去掉山楂的内核；（5）锥齿轮传动，主传动齿轮转动，进而使山楂定位盘有规律转动；（1）锥齿轮每转动一圈，使（10）圆盘转动；（6）转动轴保证传动圆轮平稳传动；连杆在转盘圆周运动过程中，分别带动锥齿轮转动和去核刀具的上下运动；

2.5 测控部分

检测部分由转速传感器和位移传感器构成。转速传感器可将信号传给数字显示表，把电机转速显示出来。位移传感器则可测出爪盘转过的角度，从而间接算出去核的数目。控制部分有总开关控制电机电源，通过控制盒，使其进而控制接入电路中的电磁继电器，来控制电机转速的快慢，进而控制机器工作时间的长短，同时由仪表实时显示。

3.创新点及应用

（1）将机械传动的典型机构——齿轮传动和曲柄连杆机构非常巧妙地揉合在一个机器上；

（2）采用轻质材料，体积小，重量轻，便于存放和携带；

（3）所有零件图全部采用SOLIWORKS软件繪制，制作了动画仿真演示可以直观的观察去核过程；

（4）采用一个电机同时控制工作台转动以及刀具的下落及上升，使传动更加准确，而且降低了成本。；

（5）机器采用亚格利和PLA材质，使得机架具有足够的强度、刚度、耐磨性及防腐性，可以承受一定的载荷，延长了教具的使用寿命，同时还可以直观地看到其内部构造和传动原理。

（6）本设计主要是为了解决山楂去核作业的劳动强度大，安全卫生，提高生产效率，降低山楂果实破损率，保证山楂产品的质量。

参考文献：

[1] 濮良贵，纪名刚. 机械设计学习指南-第4版[M]. 高等教育出版社， 2001.

[2] 江耕华. 机械传动设计手册，上[M]. 煤炭工业出版社， 1992.