基于氣動控制的山楂去核機

閆方元+彭志雷

摘 要：飲食逐漸成為人們品質生活的一部分，很多人喜歡山楂的食品，經常食用山楂，不僅能防治心血管疾病，還能開胃消食，很多助消化的藥中都采用了山楂，山楂及山楂的食品越來越得到人民的青睞，而山楂去核是處理山楂關鍵的一步。但現在市面上的山楂去核機，多為機械機構傳動，設備的連接件易損壞，潤滑較麻煩。氣壓山楂去核機的主要創新點是利用氣壓傳動，空氣壓縮機提供壓縮氣體，過濾凈化后，作為山楂去核機的能量供給，驅動去核刀頭完成去核的作業。氣壓傳動系統使用安全、可靠，使用壽命長，使用后氣體直接排入大氣，不會污染環境，還可以完成多種類型的果實去核，自動化程度高，效率高。

關鍵詞：氣壓傳動；山楂去核；環保；高效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.018

0 前言

山楂去核機是加工山楂類食品中最常用的機器。而市面上大部分是純機械手工按壓的山楂去核機，自動化程度低、勞動強度大且效率不高；還有電動機驅動的山楂去核機，則需要嚴格的潤滑條件和零件的配合要求，若潤滑不良，會對去核機的使用壽命造成非常大的影響。基于此，本項目設計了一套基于氣壓傳動的山楂去核系統，即使用壓縮空氣提供動力來源，同時將壓縮空氣作用在氣缸，控制電磁換向閥的得失電，使氣缸的活塞桿做上下往復運動，驅動去核刀頭完成山楂去核，自動化程度高，潤滑條件低，具有很強的創新和使用價值。

1 系統方案

氣動山楂去核機的工作過程為：啟動空氣壓縮機，待空氣壓縮機壓力上升穩定，調節減壓閥達到合適壓力，檢查設備沒有漏氣后，把山楂放在工作臺，控制電磁換向閥的得電失電，使氣缸的活塞桿，驅動去核刀頭做上下往復運動，完成山楂去核的目的。通過對部分山楂品種的結構研究，山楂核的中心線與山楂的花蕊點（下凹點）與花蒂點（上凹點）的連線接近重合，因此以上下凹點為山楂的定位基準，去核刀具去除山楂的內核，且保證山楂不變形；工作臺給山楂準確定位，確保去核刀具能準確地去掉山楂的內核。

下圖1為氣動山楂去核機的總體方案設計。主要分為兩部分：氣壓傳動，機械裝置。

1.1 氣壓傳動

氣壓傳動系統以壓縮氣體為工作介質，主要包括空氣壓縮機1、氣動二聯件2、電磁換向閥3和氣壓缸4。

空氣壓縮機是一種氣壓發生裝置，提供足夠壓強的壓縮空氣，作為氣壓傳動的能源供給；此外，氣動系統要求壓縮空氣具有一定壓力，具有一定的凈化程度，并且使用后的氣體不產生污染環境的物質，因此要對空氣壓縮機輸出的空氣進行過濾凈化，氣動二聯件主要包括分水過濾器、減壓閥、油霧器，分水過濾器主要負責過濾壓縮空氣中的雜質、灰塵，并將空氣中的水分分離出來，減壓閥主要負責控制系統壓力，油霧器負責后端元件的給油潤滑，因此選擇氣動二聯件進行空氣過濾凈化，形成潔凈、合適壓力的壓縮空氣；氣壓缸是將壓縮空氣的壓力能轉化為直線運動并做功的執行元件，通過控制氣壓缸的活塞桿，實現去核刀頭上下運動，要完成上下往復運動，需要改變電磁換向閥磁鐵的得電與失電。當電磁鐵1YA得電，電磁換向閥左位接入回路時，氣體經換向閥3進入氣壓缸4上腔，活塞桿向下運動，完成去核作業；當電磁鐵2YA得電，電磁換向閥右位接入回路時，氣體經換向閥3進入氣壓缸下腔，活塞桿向上運動，為下一次去核做準備。

1.2 機械裝置

作為氣動山楂去核機的支撐和執行部分，機械裝置主要包括機架、工作臺和去核刀具。機架支撐大部分氣壓元件和其他一些機械零件，要承受氣壓元件的重力、山楂的重力和活塞桿工作時對工作臺的壓力，對機架的硬度和剛度有較高的要求且外形美觀大方，因此選擇不銹鋼作為機架的主要材料；去核機刀具作為山楂去核機的執行部件，完成連續的山楂去核作業，要有較高的穩定性和可靠性，由于直接接觸山楂果實，其材料應具有不易與果肉粘連、摩擦系數小、容易加工切削、加工成本低、干凈衛生且易清洗的特點，不銹鋼能滿足摩擦系數小、容易加工切削、干凈衛生的要求，因此去核刀頭的材質選擇不銹鋼。為了加工方便和裝配簡便，在氣壓缸一端設計了如圖所示的連接結構，調節去核刀具前后左右的位置，能更好的使去核刀具與工作臺準確對心，簡化了零件的結構，降低了加工裝配的精度。

2 實驗效果

下圖3為實驗效果圖片：總體效果達到了設計要求。

3 總結

該氣動山楂去核機擺脫了市場上用連桿機構做傳動系統的弊端，氣動控制動作迅速、反應快，環境適應性好，氣壓傳動效率高，氣壓傳動系統使用安全、可靠，使用后氣體直接排入大氣，不產生其它雜質，環保潔凈，各氣壓元件輕小，連接簡便，適用面較廣。但山楂還需手工放入，氣壓傳動系統速度穩定性差，系統的速度和位置控制精度還有待提高，這也是在以后的使用中需要改進和完善的。

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基金項目：聊城大學大學生創新創業訓練計劃創新基金資助，項目編號：CXCY2016076