多功能椰子分離機的研究與設計*

吳振天，劉 朝，單 梁，楊光軍

(德州學院機電工程學院，山東德州 253023)

0 引言

海南省擁有得天獨厚的椰子資源，椰子的高效利用具有巨大的經濟價值，而海南的椰子加工產業相對落后，多年來人們對椰子的價值沒有進行過全面的徹底開發，導致了資源的極大浪費。因此，急需一種可以大幅提高椰子加工效率的機器，從而促進椰子加工產業化發展。

本機器以綠色環保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實現椰子分離過程的簡單化和集約化以及實現椰子各部位的快速分離，提高生產效率，降低成本。

1 總體設計方案

本機器主要由傳動系統、椰子內部切割刀具、椰子外部剝離刀具、椰子頂打孔鉆頭、椰子固定及移動裝置組成。各個系統相互配合能夠實現椰子各部位的快速分離，從而為不同的椰子加工產業提供相應的原材料［2］。整體效果圖如圖1所示。

1．1 傳動系統

傳動系統工作原理:

電動機—＞皮帶輪(1)—＞皮帶輪(2)—＞切割主軸—＞鉆頭(椰子內部切割刀具)。

電動機類型如表1所列。

表1 電動機參數

圖1 多功能椰子分離機機整體示意圖

1．2 椰子內部切割刀具

根據椰肉緊貼內壁生長的特點，內部切割刀具可以在保證不傷及椰殼的同時，環繞內壁高速旋轉。本團隊自行設計的刀頭為雙頭對稱式，切割過程中可同時將椰肉打碎，便于取出，具有高效，安全的特點。刀具的材料:硬質合金鋼，硬質合金牌號:YG3X;密度:14．6 ～15．2g/cm2;抗彎強度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。如圖2為椰子內部切割刀具圖。

圖2 椰子內部切割刀具

1．3 椰子外部剝離刀具

根據椰殼纖維分布的特點，利用高速旋轉的梳齒刀具，當刀具與椰殼接觸，齒尖部分切入椰殼中，在旋轉力矩的作用下，將齒狀刀具所接觸的纖維撕扯下來。經過加工后的纖維呈細條狀，具有切削效率高，纖維完整率高的特點。

刀具的材料:硬質合金鋼，硬質合金牌號:YG3X;密度:14．6～15．2 g/cm2;抗彎強度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．4 椰子頂打孔鉆頭

椰子頂部打孔鉆頭可以在最短的時間內在椰殼頂打孔，從而很方便的取出椰汁。鉆頭的材料:硬質合金鋼，硬質合金牌號:YG3X;密度;14．6～15．2 g/cm2;抗彎強度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．5 椰子固定及移動裝置

椰子固定裝置為半球型，內附鋼釘，即契合椰殼外形又可牢固的將椰子固定，同時，該裝置可繞旋轉軸轉動，為其它操作打下基礎。移動裝置為小車及導軌可以方便地移動椰子。整個裝置設計簡約，方便操作。裝置的材料:碳素合金鋼，碳素合金牌號GB20Mn［3］。

2 工作原理及產品特點

2．1 工作原理

本機器針對海南特有的椰子加工產業進行開發，具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機多用的特點。本機特制的內外刀具，設計獨特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料，從而實現椰子的經濟效益最大化［4］。

2．2 產品特點

(1)椰子固定及移動裝置可以讓椰子在分離過程中自由改變與加工刀具之間的相對位置，保證椰子殼的完整性，并且做到加工無死角。

(2)椰子頂部打孔鉆頭可以在數秒內將椰殼頂部打穿，比傳統的人工鑿孔效率提高數倍。

(3)椰子內部切割刀具可以保持高轉速環繞椰殼內壁切割，在將椰殼內壁打磨干凈的同時，可以將椰肉打碎，從而方便取出。

(4)椰子外部剝離刀具可以高速運轉，其貼近椰子外皮時，可迅速去除外皮，進一步控制其與椰子外壁距離，可快速將椰子纖維剝離。

(5)轉軸接頭為可拆卸設計，從而可以在鉆頭和內部切割刀具之間轉換，達到功能多樣化目的。

3 結語

本機械具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機多用的特點。該機特制的內外刀具，設計獨特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料。根據對其市場、政策、技術、企業需求方面因素調研，該機器以綠色環保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實現椰子分離過程的簡單化和集約化，提高生產效率，降低成本［5］。

［1］ 毛 彧，傅國華．海南椰子產業發展中的問題及對策［J］．江蘇農業科學，2012(7):410－411．

［2］ 陳立周．機械優化設計方法［M］．北京:冶金工業出版社，2005．

［3］ 聞邦椿．機械設計手冊［M］．北京:機械工業出版社，2010．

［4］ 張浩棟，張 燕，梁 棟．椰子滾切式剝衣機的設計［J］．食品與機械，2013(1):167－169．

［5］ 伍湘君，樊軍慶，毛 舟，等．椰子剝衣機研究現狀與發展趨勢［J］．食品與械，2014(2):262－265．