高效山楂去核機的研制

劉振鵬 辛紹杰 徐國平 玉蘇普江·司馬義/上海電機學院機械學院

高效山楂去核機的研制

劉振鵬 辛紹杰 徐國平 玉蘇普江·司馬義/上海電機學院機械學院

為了提高山楂去核的效率，本文提出了一種能安全，快速為山楂去核的機器方案，對該機器的工作原理進行了分析，并進行了機器機構的設計，所制作的高效山楂去核機達到了預期效果。

山楂去核機；分度機構；球面凸輪機構；設計

1.山楂去核的現(xiàn)狀分析

隨著我國經濟的快速發(fā)展和人們生活水平日益的提高，人們對食品質量要求也與日劇增，顯然單靠手工或十分簡陋的工具，山楂的脫核品質也難以保證。在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能好的加工設備，導致加工手段落后，水果加工業(yè)效率低，有些地區(qū)還常出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給農民造成不可估量的經濟損失。山楂核可做為中藥藥材，山楂與山楂核的分離，能提高山楂的利潤價值。生產中，山楂脫核作業(yè)是最耗費人力和時間的工序。目前國內以手工或十分簡陋的工具完成脫核為主。一般情況，每人每天(以8h計)加工山楂50-06kg，勞動強度大，生產效率低。因此，在我國發(fā)展山楂脫核機械乃至脫核前處理生產線，取代手工作業(yè)已成為必然趨勢。針對中國水果資源豐富、分布廣泛的特點，特別要加大對中小型去核機具的研制，以適應廣大果農及小型果品加工廠的需求。這樣，將會有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，從而保護果農種植的積極性。

2.山楂去核機的設計

山楂去核機采用主傳動與副傳動兩部分：主傳動的主要傳動順序為電動機通過同步帶及同步帶輪，經過減速器并利用空間槽輪機構，帶動主軸做間歇轉動從而帶動工作臺轉動；副傳動是用來帶動刀具的上下往復運動，其主要組成為凸輪和刀具支架。

2.1山楂的定位問題

山楂去核機的工作臺回轉機構采用預先設定位置放置山楂的分度工作臺的方案，分度工作臺面開有多個孔，用以盛放山楂，并且孔的中心位置安裝定位針，在放置山楂時，可通過定位針使山楂穩(wěn)定在分度臺面上，以保證了去核的準確性。

2.2 山楂去核機的功能

山楂去核機的分度臺機構采用球面槽輪機構，脫核機構采用直動凸輪機構。山楂去核機通過一臺旋轉電機同時驅動分度工作臺和脫核機構運動，實現(xiàn)分度工作臺的間歇旋轉和脫核機構的上下往復運動。山楂去核機的分度工作臺采用圓盤多孔式的結構，分度工作臺與槽輪轉盤連接，刀具采用薄壁不銹鋼管制成，且刀頭采用單刀頭或雙刀頭兩種，由主軸帶動凸輪和槽輪圓柱銷的協(xié)調運轉，脫核機構能夠精準去核，設計巧妙；通過本機實現(xiàn)了山楂去核的自動化，提高工作效率和去核的準確度，保證食品的安全衛(wèi)生和從業(yè)人員的安全。

2.3山楂去核機的結構設計

山楂去核機的結構示意圖如圖1所示。

1-槽輪圓柱銷；2-槽輪轉盤；3-分度工作臺；4-凸輪；5-刀具支架；6-刀具；7-擋板；8-減速器平臺；9-主軸；11-同步帶輪；12-減速器；13-同步帶；14-電機；20-孔；21-山楂圖1 山楂去核機結構示意圖

（1）脫核機構和工作臺回轉機構的協(xié)調設計。脫核機構和工作臺回轉機構的協(xié)調運轉由驅動機構來完成，通過驅動機構的電機14傳給同步帶13及同步帶輪11，經過減速器12，將轉速和力矩合理輸出傳給主軸9。主軸上安有盤形凸輪4，槽輪圓柱銷1。主軸與凸輪、槽輪圓柱銷都采用鍵槽配合。主軸每旋轉一周，凸輪、槽輪圓柱銷同時旋轉一周。凸輪旋轉一周，脫核機構上下往復運動，實現(xiàn)脫核。同時，圓柱銷旋轉一周，帶動槽輪轉盤2間歇轉動，進而通過傳動軸實現(xiàn)分度工作臺間歇運動。主軸旋轉帶動所述分度工作臺上相鄰的孔之間旋轉所需的時間等于脫核機構完成一次山楂脫核的時間，使脫核機構和工作臺回轉機構保證了山楂的間歇進給與山楂脫核的協(xié)同工作。

（2）刀具的上下往復運動。刀具的往復運動采用球面槽輪機構，如圖2所示。刀具支架5固定，脫核刀具6運動，利用限位和回彈，保證脫核刀具與凸輪接觸。通過直動凸輪機構把電機的輸出通過同步帶給主軸的旋轉運動轉化成直線運動，從而推動刀具運動。在完成一次工作后，通過刀具支架實現(xiàn)回彈，使脫核刀具完成進給運動。

1-槽輪圓柱銷；2-槽輪轉盤圖2 球面槽輪機構

（3）分度工作臺的間歇旋轉。分度工作臺與槽輪轉盤和槽輪圓柱銷構成的球面槽輪間歇機構相連接，通過槽輪圓柱銷開始進入槽輪轉盤，槽輪轉盤內凹鎖止弧松開，槽輪圓柱銷驅動槽輪轉盤轉動。當槽輪圓柱銷脫出槽輪轉盤，槽輪轉盤內凹鎖止弧被槽輪圓柱銷外凸圓弧鎖住，使得槽輪轉盤靜止不動，直至槽輪圓柱銷再次進入槽輪轉盤時，槽輪重新被槽輪圓柱銷驅動。從而，槽輪圓柱銷作連續(xù)轉動，槽輪轉盤被驅動作單向間歇轉動，使槽輪能夠將主軸的等速轉動轉化為分度工作臺的單向間歇轉動。

（4）動力源：通過電機傳給同步帶及同步帶輪，經過減速器，將轉速和力矩合理輸出傳給主軸，主軸帶動槽輪圓柱銷和凸輪，從而，分度臺與刀具運動。

（5）刀具材料：刀具采用薄壁不銹鋼管制成，且刀頭采用單刀頭或雙刀頭兩種。

2.4山楂去核的工藝動作

根據(jù)上述分析，山楂去核機要求完成的工藝動作有以下幾個動作：

（1）加料：這一動作可利用人工加料，將山楂固定在定位針上，分度工作臺的轉速符合人工加料的速度，保證了人工加料的安全性。

（2）去核：其工藝動作可分為工作臺的間歇運動和刀具的上下運動，要求刀具自上向下運動前，旋轉工作臺做一次間歇運動。

（3）成品收集：成品收集機構為一擋板，位于分度工作臺一側，擋針位于分度工作臺上方，通過擋板和分度工作盤的配合，卸料擋板即把山楂從分度工作臺上撥下來，進入成品收集器。

[1]辛紹杰,趙博通等.山楂去核器.發(fā)明專利,ZL 201410136617.6.

[2]張召波,陳義厚.簡易山楂去核機的設計[J].大眾科學(科學研究與實踐),2002,5.

[3]劉從伍,王文祥.一種山楂去核機的設計[J].大眾科技,2014,8.

劉振鵬:男，上海電機學院機械設計制造及自動化專業(yè)本科生。

辛紹杰:男，上海電機學院機械學院教授。

徐國平:男，上海電機學院機械設計制造及自動化專業(yè)本科生。

玉蘇普江·司馬義：男，上海電機學院機械電子工程專業(yè)本科生。