蓮藕去節頭裝置的研制

彭三河 (長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023)

蓮藕去節頭裝置的研制

彭三河 (長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023)

從蓮藕結構特點及生產率要求出發，設計了蓮藕去節頭裝置并簡述了其工作原理、結構特點及主要設計參數確定方法。試驗證明，該裝置具有生產效率高、去節效果好、成本低等優點。

蓮藕 ；去節頭；導藕；特制帶

蓮藕是我國幾千年來人民喜愛的水生食品。近幾年隨著國家農業產業化的不斷推進，人們開始在蓮藕上做文章，不斷開發和加工出高附加值的產品，成為市場搶手的綠色食品[1-3]。隨著對蓮藕加工量的不斷增加，蓮藕的預處理由人工解決的矛盾越來越突出，人們迫切希望有機械來代替人工,解決蓮藕的清洗、去節頭和去皮。蓮藕在清洗后去皮前有一道去節頭的工序，目前，許多蓮藕加工企業仍然采用人工刀切去除節頭的處理方法，不僅勞動強度大、生產效率低，而且操作者易受傷，藕的損失也較大。因此，開發一種效率高、工作安全可靠、性能優良、制造成本低廉的蓮藕去節頭裝置，可以降低勞動強度，減少生產成本。提高蓮藕加工企業的經濟效益。

1 設計方案

1.1 設計要求

蓮藕清洗后，人工將藕條折斷為單元小節，由于各節的長度不一，不能用等距的兩刀具同時切掉單元藕節兩端的節頭，因此，只能分2次切掉節頭。由于藕徑不同，夾持藕的部分要求具有一定的仿形夾持功能，保證藕被加緊且隨之而動，又不損傷藕。不同藕種切掉的節頭長度不一樣，裝置中應保證刀具與藕節定位可調。同時還應考慮安全、環保及節能要求。

1.2 蓮藕去節頭的工藝流程及工作過程

(1)蓮藕去節頭工藝流程 已清洗干凈、備成單節的蓮藕去除節頭的工藝流程如下：

備藕臺→放藕→輸送帶送藕→漏斗導藕→轉盤夾持藕運行→刀盤去節頭→出藕

當去掉一端節頭的藕收集到一定量時，將其再拿回到備藕臺，準備去另一端節頭，此時往輸送帶上放藕一定要將未去節頭一端朝前。

1.轉盤；2.轉盤軸；3.藕節；4.導藕漏斗；5.輸送帶；6.中間軸；7.下工作電機；9.蓮藕導板；10.刀盤；11.托承板；12.機架；13.上工作電機

(2)工作過程 蓮藕去節頭裝置如圖1所示，其工作過程為：啟動兩馬達，輸送帶以一定速度運動，人工將藕置于輸送帶的V型槽中，藕隨帶前行到達另一端時，在慣性的作用下，藕進入導藕漏斗，然后進入轉盤與夾持導板之間，在轉盤外沿半圓形凹槽抓持作用下，藕隨轉盤轉動，在側面夾持導板及底板上滑動，當運行的藕碰到高速旋轉刀盤時，藕的節頭被切掉，當藕繼續運行到與夾持導板脫離接觸時，藕掉進收藕箱。

2 主要結構及技術參數

2.1 結構

圖2 輸送帶結構示意圖

輸送部分采用外表面有V型槽的特制帶(圖2)，便于放藕和準確進入導藕漏斗。

導藕漏斗設計成圓弧形內表面(圖1)，以便藕順利通過漏斗，由傾斜變為垂直狀態。轉盤外沿制有近似半圓形凹槽，凹槽理設有橡膠或塑料制作的襯墊，通過彈簧與轉盤凹槽相連(圖1)，起仿形作用，適應藕徑大小不同，同時保證夾持時不傷及藕。托承板可上下調節，由于刀盤位置固定，調節托承板位置可以調節切掉節頭的高度。裝置下面電機通過V帶帶動刀盤軸轉動，刀盤軸上小帶輪通過V帶帶動中間軸轉動，中間軸上小帶輪通過V帶帶動轉盤轉動。

2.2 主要技術參數

通過試驗臺試驗，確定了蓮藕去節裝置的主要參數及性能指標如下：

①裝置結構尺寸：2400mm×800mm×1600mm。② 生產率：700kg/h。③裝置動力：5kW。④節頭去凈率：gt;98%。⑤藕損傷率：lt;2%。

3 主要工藝參數及設計依據

3.1 設計依據

蓮藕去節裝置工藝參數設計主要從以下幾個方面考慮：生產率、輸送帶速、刀盤直徑及轉速、轉盤直徑及轉速、耗能及裝置主要結構尺寸[4-6]。在保證去節頭后蓮藕的品質和可靠性條件下提高生產率是蓮藕去節裝置的設計依據。

3.2 主要參數的確定

(1)生產率 年加工量為2240t的中型企業，使2臺蓮藕去節裝置工作，每年工作200d，單班制。生產率按下式計算。

Y=1000T/(D·H)

式中，Y—生產率，kg/h；T—年加工藕量，t；D—年工作時間，d；H—每天工作時間，h。

經過計算可得，生產率Y=700kg/h。

(2)輸送帶速 人工將藕放入輸送帶上，由于有一個空回行程，輸送帶上不可能一節藕緊靠另一節藕擺放，兩節藕間有一定距離的間隔，考慮各工序工作時的時空關系要求，以及人放藕的適應移動速度，取兩節藕間距為0.3m，通過對藕的測量和稱量統計，每節藕的平均長度為0.2m，平均重量為0.4kg，依據前面確定的生產率700kg/h按下式可計算輸送帶的速度。

V=Y(L1+L2)/(60×60×Q)

式中，V—輸送帶速，m/s；Y—生產率，kg/h；L1—平均藕長，m；L2—藕間距，m；Q—平均藕重，kg。

經過計算可得，輸送帶速V=0.25m/s

(3)刀盤直徑及轉速 根據試驗結果，刀盤的線速度必須大于6.2m/s才能平整地切去節頭，由于空間條件的限制，刀盤直徑不能太大，故取刀盤直徑為0.2m，則刀盤轉速按下式確定。

n刀= 6.2×60/(3.14C刀)

式中，n刀—刀盤轉速，r/min；C刀—刀盤直徑，m。

經過計算可得，刀盤轉速n刀=600r/min。

(4)轉盤直徑及轉速 由于轉盤外沿需開一定數量的凹槽，凹槽口徑與藕徑要匹配，如果轉盤直徑過小，外沿凹槽數量少，從導藕漏斗出來的藕不太容易入位，且藕進入轉盤到出轉盤路徑短，夾持不夠理想，去節效果不好；如果轉盤直徑過大，受到前面減速能力限制，外沿的線速度會很大，漏斗中下來的藕也很難入位，影響去節。綜合考慮，轉盤直徑取0.3m。根據試驗，轉盤外沿線速度小于0.1m/s，漏斗中下來的藕容易入位，則轉盤轉速按下式確定。

n盤=0.1×60/(3.14C盤)

式中，n盤—轉盤轉速，r/min；C盤—轉盤直徑，m。

經過計算可得，轉盤轉速n盤=6.4r/min。

4 結論

(1) 該裝置采用外表面帶V型槽的特制輸送帶，控制帶速在一定范圍，放藕方便，藕進入導藕漏斗容易。

(2) 導藕漏斗內表面設計為弧形，藕不容易卡堵，且能順暢地將藕由傾斜變為垂直狀態。

(3) 合理設計轉盤直徑和外沿凹槽尺寸，有利于藕的入位，并能很好地抓持藕在夾持導板中移動。

(4) 適宜的刀盤直徑和轉速，能很好地切去節頭。

(5)通過試驗，蓮藕去節裝置能夠達到預定生產率的要求，且去節效果較好。

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.04.012

TS203

A

1673-1409(2012)04-S046-03

2012-03-10

彭三河(1963-)，男，湖北紅安人，副教授，主要從事食品加工機械研究。