氣動排沖式紅棗自動去核機的研究

張玉峰

（山西省農機化技術推廣總站，山西太原 030002）

氣動排沖式紅棗自動去核機的研究

張玉峰

（山西省農機化技術推廣總站，山西太原 030002）

通過電機帶動氣缸傳輸動力，由氣缸推動沖核桿對紅棗進行去核。紅棗由料箱掉入夾持模具內，然后通過主要部件沖核管、退棗管和紅棗旋轉扶正器的運動進行去核工作，實現良好的去核效果，從而解決了紅棗大小和形狀的工藝，解決了紅棗的定位問題。與現有單一紅棗去核機相比，去核破碎少，漏沖少，一個行程可沖一排棗，大大提高了紅棗的沖核效率，同時具有自動化程度高、沖核品質好、使用故障低等優點。

紅棗；氣動沖核

0 引言

核果類水果的去核技術和裝備在我國已有許多企業和科研院校進行了多年的開發，但是取得的成果并不理想，很少有較好的自動控制系統能進行大范圍的推廣，研究成果也是寥寥無幾。目前，國內的果核去除工具及技術大多仍然是停留在手工去核或者簡陋的工具去核的層次，投入的勞力大，強度也大，而且不能達到衛生水平的要求。人工去核效率低、成本高，有時還會刺傷手指，現有機械去核破碎高、漏核率高，核中果肉殘留大，造成很大的浪費。隨著社會的不斷進步與發展，人們生活水平不斷提高，勞動力成本在生產過程中所占的比例越來越大，人們對食品安全衛生的要求也越來越高，因此實現核類水果的自動去核對促進產業的發展具有重要的推動意義。

山西是紅棗種植大省，產量在全國名列前茅，紅棗深加工是未來產業發展的出路，如制作紅棗飲料、紅棗雪糕、紅棗月餅、紅棗干、紅棗糕、紅棗茶等。去核紅棗是紅棗深加工的主要原料來源，研發一種去核率高、自動化程度高和破碎率低的紅棗去核機是紅棗開展精深加工的需要，對推動紅棗產業長效發展、確保農民種植收入，具有積極的幫助作用。

1 氣動排沖式紅棗去核機主要研究內容及技術路線

1.1 主要研究內容

裝有紅棗夾持器的輸送帶的設計，包括傳動鏈、料斗、夾棗模具等；去核裝置的設計，包括去核管、退棗桿、旋轉扶正器等；清理系統的設計，包括掃核鋼絲、氣吹式掃核管路等；自動控制系統的設計。

1.2 技術路線

2 主要組成及工作原理

氣動排沖式紅棗自動去核機控制系統見圖1。

圖1 氣動排沖式紅棗自動去核機控制系統

氣動排沖式紅棗去核機主要是由機架、儲料斗、裝有紅棗夾持器的輸送帶、定位系統、去核裝置、清理系統、自動控制系統及氣缸等組成。其中，去核機的核心是去核部分，由旋轉扶正器、沖核管、頂棗桿組成。

工作時，首先啟動空壓機，將紅棗倒入儲料斗內之后，開啟電源開關，儲料斗的紅棗進入裝有紅棗夾持器的輸送帶，輸送帶靠轉動輪和鏈條轉動。轉動輪和鏈條由步進電機驅動，步進電機啟動后，紅棗掉入輸送帶上面的孔內，隨之被向上運送至去核裝置進行去核，在相應的位置安裝接近傳感器，當定位傳感器采集到輸送帶到位信號時，單片機控制驅動輸送帶的步進電機停止一段時間。在該停留時間內，用于推動去核裝置氣缸運動的電磁閥和用于旋轉扶正器運行的電機同時啟動，一次完成一排扶正、一排沖核、一排頂棗工作。當去核裝置工作到位時，去核裝置工作到位接近開關采集到信號，單片機控制推動去核裝置氣缸運動的電磁閥斷電以及驅動旋轉扶正器運行的電機停止工作，去核裝置返回。當去核裝置停止到位時，去核裝置停止到位接近開關采集到信號，輸入給單片機，單片機接受到信號后，控制清理棗核氣缸工作，工作完成后，清理棗核氣缸返回，與此同時，驅動輸送帶的步進電機啟動，進行下一個運行周期工作。去核之后的紅棗直接進入后面的成品槽中，由氣體輸送到成品箱內，被清除的棗核落入廢料箱內。

4 控制系統的硬件設計

紅棗自動去核機控制系統主要由單片機、傳感器、步進電機、直流電機與電磁閥等元件組成。

4.1 主控元件

單片機，是整個系統的控制中心，通過對其進行程序的編寫，使其指揮電機、電磁閥各個裝置按照所需要的方式運行，得到預期的結果。單片機采用ATMEL公司的8位系列中的ATmega128型，穩定性高，應用廣泛。

4.2 傳感器

接近傳感器，負責控制輸送帶的停止、運行，去核裝置前進、后退。接近傳感器型號是LJ18A3-8-Z/BY，其主要技術參數如下：檢測距離8 mm，電源電壓10-30VDC。

4.3 驅動元件

主要是步進電機、直流電機與電磁閥。輸送帶的電機選擇德弗步進電機，主要參數如下：電壓40-60V，電流4-6A，步距角1.8°；驅動旋轉扶正器運行的直流電機，主要參數如下：輸出30 W，電壓DC24V，轉速1 800 r/min，絕緣等級B級；電磁閥選用是4V210-08型號的五口二位氣動電磁閥。

5 機器創新點

氣動排沖式紅棗去核機與現有紅棗去核設備相比其主要創新點有以下3個方面：即紅棗夾持模具、旋轉扶正器、去核管和去核桿的應用。去核裝置的旋轉扶正器、去核管和去核干3個部件對應著3個工位。首先，紅棗由料斗落入夾棗模具，隨著傳送鏈傳送過來之后進入定位工位，旋轉扶正器在外部直流電動機的驅動下轉動，在曲柄連桿的作用下向左平動，夾棗模具中紅棗在旋轉扶正器作用下旋轉左移，被模具的小爪加持，實現軸線定位。然后，定位的紅棗進入去核工位，去核管在傳動系統作用下左移，插核，紅棗依然被夾棗模具夾持，棗核先進入去核管，再落入去核絞龍排出。最后，去核紅棗進入去棗工位，去核紅棗在去棗桿作用下頂入去棗絞龍排出。

5.1 紅棗夾持模具的應用

與其他紅棗去核機使用的凹型槽式紅棗沖核定位相比，紅棗夾持模具的創新使用，很好地解決了凹型槽紅棗定位的缺點。首先，由凹型槽定位是靠紅棗落入凹槽后，在彈性壓帶的作用下壓緊紅棗，使紅棗定位，然后由沖核桿去核。其次，凹型槽大小一致，致使較小紅棗在凹槽內留有空隙較大，彈性壓帶無法壓緊尺寸較小的紅棗。同時，未被壓緊的紅棗在去核時，會被沖核桿捅出凹槽，而不能完成去核，出現空沖現象，使設備效率降低。

紅棗夾持模具的使用很好地解決了空沖問題。夾持模具爪由彈性軟塑料制成，一頭為紅棗落入孔，開口較大，便于紅棗落入；另一頭為夾持爪，功能如手指抓棗，由多個爪齒制成，爪齒組成的縮口孔徑變小，目的是將紅棗夾持緊后，為了更好地沖核，而不至于產生空沖現象。夾持爪具有彈性，沖核后，可以通過頂棗桿將紅棗頂出。夾持器解決了紅棗的空沖現象，提高了效率。

紅棗夾棗模具見圖2。

圖2 紅棗夾棗模具

紅棗夾持模具安裝在紅棗輸送帶上，每排安裝14個。

紅棗夾持器安裝見圖3。

圖3 紅棗夾持器安裝

5.2 旋轉扶正器的應用

旋轉扶正器的作用是使紅棗進入夾持模具后，對紅棗進行定位。紅棗沖核時，要求從紅棗的長軸方向沖下。如果紅棗進入夾持模具后，軸向不對，需對紅棗扶正。旋轉扶正器的作用就是將紅棗旋轉扶正，使紅棗長軸方向對準沖桿。這樣才能保證沖桿準確沖核。如果紅棗不被扶正，則沖核時會出現從短軸方向沖入現象。這樣核不但沖不出來，棗還會被沖破，使紅棗的破碎率增加。

扶正器的應用減少了紅棗的破碎率，使沖核時可以更精準地從長軸方向沖入。

紅棗旋轉扶正器見圖4。

圖4 紅棗旋轉扶正器

5.3 沖核桿掃核裝置的應用

沖核桿在沖完核后，由于紅棗含糖量高、黏性大，棗核常常會黏附在沖桿頭上，若不清除，將會影響下次沖核。人工沖核時，沖桿上也會時常黏上棗核，則由人工采用去除。增加沖核桿掃核裝置后，使用氣動掃核鋼絲，在紅棗沖核完成后，迅速下行，掃去黏附在沖桿頭上的棗核，可以更好地進行連續工作，保證高效沖核。

紅棗沖核桿見圖5。

圖5 紅棗沖核桿

6 性能指標與現有機器的比較

目前使用的紅棗去核機都是通過一條輸送帶上邊嵌入的凹槽傳送紅棗，然后送到去核端用沖核桿沖核。由于每個機器上只安裝了一條輸送帶，所以每次工作時只能是一個一個地向前輸送去核，有時還常常出現紅棗吊不到凹槽的現象，這時就出現了空沖現象。會影響到去核機的工作效率。紅棗去核工作是一個勞力量很大的工作，每次靠一個一個沖，顯然效率很低，若空沖現象嚴重時，效率更低。而本項目設計的紅棗去核機設計了并排沖棗的工作原理，即變窄輸入帶為寬傳入帶。在紅棗傳送帶上并排安裝有14個紅棗夾持模具，沖核部分安裝了 14個旋轉扶正器和沖核桿。由于每個行程可以同時沖14個紅棗，從而增加了去核效率，使機器的生產能力極大提高，實現了一臺全自動氣動式智能去核機可以代替多臺現有紅棗去核機的工作，使用戶的投資成本降低，變一個一個沖核為一排一排沖核。這些是2種不同設備最主要的區別，也是先進性所在。

7 結論

氣動排沖式紅棗去核機不僅能在短時間內對采摘回來的紅棗進行去核，使得去核實現真正的自動化、工業化，填補這個領域的空白，而且快速、經濟、省時省力、安全，為廣大紅棗種植戶解決了去核困難的問題，工作效率更高，產品質量更好，在很大程度上幫助了紅棗種植戶、加工廠能夠更輕松、更有效地完成紅棗去核工作。◇

Study on Pneumatic Percussive Red Jujube Automatic Denucleation Machine

ZHANG Yufeng
（Shanxi Agricultural Machinery Technology Promotion Station，Taiyuan，Shanxi 030002，China）

Through the motor drives the cylinder transmission power，driven by cylinder rushed to denucleation pole of red jujube.Red jujube fall into the clamping mould by container，through the movement of the main parts do denucleation work such as nuclear pipe，jujube and jujube rotation centralizer，to achieve good effect of denucleation，to solve the problem of the red jujube size，shape，and positioning problem.Compares with the existing single red jujube denucleation machine，little denucleation crushing，leak less impact，a trip to a row of jujube，greatly improve the efficiency of the jujube of denucleation，at the same time，it has a high degree of automation，blunt nucleus are of good quality and with low failure.

red jujube；pneumatic blunt nucleus

TH122

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.050

1671-9646（2016）12a-0066-03

2016-12-21

山西省科技攻關項目“氣動排沖式紅棗自動去核機”（20090311041）。

張玉峰（1962— ），男，本科，高級工程師，研究方向為農業機械技術推廣。