全自动鲜莲子剥壳去膜机送料装置的设计与试验

陈 斌，费 焱，陈长卿 ，余桂平 ，周顺寅，徐文硕 ，郑 涛

（1.浙江省农业机械研究院，浙江 金华 321017；2.金华博扬科技有限公司，浙江 金华 321000）

莲子作为我国特色农产品，主要种植在浙江、湖南、福建、江西等省份[1-2]。近年来，莲子和其副产品的市场需求量每年都有明显的增长[3]。鲜莲子采摘后烘干前需要利用刀片环切莲子外壳，然后挤压分离莲仁与莲壳，再揉搓去掉莲仁上的种皮，获得经济和药用价值较高的莲仁。

在莲子剥壳去膜加工的过程中，剥壳去膜机因其具有操作方便、工作效率高，而且能保证莲仁质量等优点在莲子加工中已得到使用。根据查阅研究文献，近年来研究学者已在剥壳装置[4-5]、去膜机构[6-7]、传输通道[8]等方面对剥壳去膜机进行了研究，但对剥壳去膜机的送料装置研究和设计相对较少，然而送料装置是剥壳去膜机的重要机构之一，送料装置对于显著提高莲子剥壳去摸机自动化程度和降低生产成本和劳动强度具有重要作用。因此，对剥壳去膜机送料装置的设计和试验具有重要意义。

1 送料装置结构设计

全自动鲜莲子剥壳去膜机的送料装置影响着整机能否正常进行剥壳去膜加工，剥壳去膜加工是单颗莲子依次进行的，因此送料装置需要将莲子一个一个有序送至剥壳和去膜装置，不能有同时两粒莲子剥壳去膜或者堵料的现象发生。送料装置主要由送料斗，振动托盘，导向槽，排料滚轮和排料轮盖和驱动电机组成。

1.1 排料机构设计

排料机构主要由送料斗、振动托盘和导向槽组成。在工作过程中，莲子从落料斗落到振动托盘中，经过振动有序的进入导向槽中，莲子滚动与振动托盘的往复震动相关，莲子滚动速度取决于振动托盘的振动频率。过小的往复振动的频率，导致莲子很难滚动至导向槽，影响整机的工作状况和效率；频率过大则托盘的振动大，导致莲子滚动幅度大，进去导向槽处会造成拥挤且易挤出托盘。采用50Hz的频率的设计能够较好地满足莲子有序进去导向槽的要求。

1.2 进料滚轮设计

进料滚轮沿周向均布有六个凹槽，与进料轮盖组成只能容纳一个莲子的容腔。凹槽的大小影响莲子的分离和滚正效果，凹槽的宽度和深度为20mm，比莲子的长径大2～3mm，保证莲子也能顺利进去滚轮，防止卡料的发生。工作时导向槽的莲子在重力和振动作用下进入进料滚轮的凹槽中，依靠进料滚轮的凹槽与莲肉表面的摩擦进行摆正，从而使莲子能够横卧着进入凹槽中，导向槽内的其余莲子被进料轮盖右端挡住，不能进入进料滚轮的凹槽中，从而实现单颗莲子分离。

1.3 莲子摆正原理

送料装置实现莲子自动有序和摆正进入剥壳去膜系统，使莲子在剥壳装置时保持垂直于剥壳刀具，以保证刀刃对莲子中心进行环切。

莲子摆正是依靠莲子在送料装置中滚动实现的，莲子摆正过程分为三个阶段。第一阶段是莲子纯滚动运动：莲子在导向槽出口处进入进料滚轮凹槽前，受到进料滚轮摩擦力作用下做纯滚动运动，使莲子逐渐摆正，第二阶段是莲子进入进料滚轮凹槽里，这一过程莲子做自转和与进料滚轮一同转动运动，在重力、离心力和摩擦力作用下，莲子趋于摆正位置。第三阶段莲子自由滚动：凹槽内的莲子处在进料滚轮下半部时，莲子在重力作用下做自由滚动运动，使莲子在滚出进料滚轮时都会趋向沿着莲子短径方向滚动，然后进入传输带直到剥壳装置道，经过剥壳刀具对莲子的中心位置进行环切，完成莲子剥壳。

2 送料装置试验设计

在对送料装置进行研究设计的基础上，设计加工莲子穿芯样机，对送料装置性能进行试验研究。以鲜莲子的摆正率、破碎率、加工效率为目标参数，使莲子剥壳去膜机送料装置达到较佳的作业性能。通过试验，莲子的摆正率达到95%以上，破损率在1%以下，送料装置基本满足送料要求。

图1 送料装置试验

3 结 语

采用进料滚轮可以实现逐粒分离并摆正莲子功能，能够适应不同规格的莲子。

送料装置的设计实现了莲子有序送入剥壳去膜装置，莲子摆正率达95%，破损率小于1%，基本满足送料要求。