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2016 年 05 月 第 期 山 楂 去 核 機 的 設(shè) 計 何鵬旭 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 前 言 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后 由于缺少良好的設(shè)備 加工手段落后 生產(chǎn)效率 低 致使一些地區(qū)出現(xiàn)水果積壓腐 爛現(xiàn)象 給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損 失 山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然 是主要的加工手段 不僅占用大量的 勞動力 勞動強度大 生產(chǎn)率低 而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障 去 核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序 以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求 不 僅 占用大量的勞力 勞動強度大 生產(chǎn)效率低 且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制 本 設(shè)計主要是為了解決山楂去核作業(yè)的 勞動強度大 安全 衛(wèi)生 提高生 產(chǎn) 效率 降低山楂果實破損率 保證 山楂產(chǎn)品的質(zhì)量 因此 小型山楂山楂機 有非常好的應(yīng)用前景 關(guān)鍵詞 山楂 山楂機 設(shè)計 中圖分類號 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0 引言 我國的地域遼闊 資源豐富 具有得天獨 厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件 水果深加工 已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑 不 論社會效 益還是經(jīng)濟效益都是十分可觀的 果核 類水果 主要是指桃 杏 李 山楂 紅棗及橄欖等 它 們在水果總產(chǎn)量中占有較大比例 以它 們?yōu)樵?料 加工成飲料 罐頭 果脯及果干制品時 去 核作業(yè)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工 序 以前的手工操作遠不能滿足 現(xiàn)代水果加工 的需求 不僅占用大量的勞力 勞動強度大 生產(chǎn)效率低 且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制 但是我們 也看到 在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天 由于 缺少性能良好的設(shè)備 加工的手段落后 生產(chǎn) 效率低 有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品 積壓腐爛現(xiàn)象 給果農(nóng)造成不應(yīng)有的經(jīng)濟損失 許多地區(qū)的果 品加工廠 其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié) 如去核 去皮 清洗等 至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工 具完成 因此 在我國發(fā)展山楂機械等前處理 設(shè)備 取代手工作業(yè)是必然趨勢 針對中國水 果資源豐富 分布廣泛的特點 特別要加大對 中小型山楂去核機具的研制 以適應(yīng)廣大果農(nóng) 及小型果品加工廠的需求 只有這樣 才會有 豐富多樣的食品來滿足人們的需求 才能保 護 果農(nóng)種植的積極性 1 設(shè)計原理及機構(gòu) 1 1 設(shè)計原理 去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核 且保 證山 楂不破碎 山楂定位盤能夠給山楂定位 確保 去核刀具能夠準(zhǔn)確的去掉山楂的內(nèi)核 傳動間 2016 年 05 月 第 期 歇輪 能夠在傳動圓輪的運轉(zhuǎn)過 程中 每 30 轉(zhuǎn)動一下 進而使山楂定位盤間 歇轉(zhuǎn)動 傳動 圓輪 每轉(zhuǎn)動一圈 帶動間歇輪轉(zhuǎn)過 30 一次 轉(zhuǎn)動軸保證傳動圓輪平穩(wěn)傳動 連桿 在轉(zhuǎn)盤圓周運動過程中 分別帶動傳 動圓輪轉(zhuǎn)動和去核刀具的上下運動 轉(zhuǎn)盤做圓周運動帶動連桿運動 擋板 的作用是收集去核后的山楂 山楂山 楂機工作原理是 發(fā)動機發(fā)動后 通過 皮帶輪把動力傳給減速器 減速器減 速后帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動帶動連 桿做往復(fù)運動 一邊連桿帶動刀具上 下運動完成山楂的去核工作 另一 邊 連桿帶動傳動盤 傳動盤每轉(zhuǎn)動 一周 帶動間歇輪轉(zhuǎn)動一次 30 在主軸的 轉(zhuǎn)動下使山楂定位盤轉(zhuǎn)動 當(dāng) 轉(zhuǎn)盤帶 動連桿運動到最上方的時候 傳動 的 轉(zhuǎn)動裝置帶動間歇輪轉(zhuǎn)動 進而使定 位盤帶動山楂轉(zhuǎn)動到刀具下方 當(dāng) 轉(zhuǎn)盤向下運 動時 傳動裝置離開間歇輪做圓 周運動 刀具 在連桿作用下 向下運動完成山楂的去核工作 如此反復(fù) 山楂隨刀具向上時 遇到擋板脫落 到定位盤上隨定位盤轉(zhuǎn)動 當(dāng)遇到第二個 擋板 的時候被剝落下去 掉落到收集 帶中 圖 1 山楂去核機原理圖 1 2 總體設(shè)計 方案 馬 達型 號 額 定功 率 kW 同 步轉(zhuǎn) 速 r mi n 滿 載轉(zhuǎn) 速 r mi n 總 傳動 比 質(zhì) 量 kg 價 格 元 1 2 Y 802 4 Y 90S 4 0 75 0 75 1 500 1 000 1 390 9 10 5 7 92 3 7 92 1 8 2 3 4 75 5 70 2016 年 05 月 第 期 圖 2 1 電機 2 減速齒輪 3 曲柄連桿 4 道具模塊 5 轉(zhuǎn)盤 6 山楂擋板 7 間隙機構(gòu) 8 軸心 9 皮 帶 10 轉(zhuǎn)盤軸承組 11 大皮帶輪 山楂去核機采用電機三相異步電動機 達 型號為 Y90S 4 額定功率為 0 75 kW 同步轉(zhuǎn) 速為 1000 r min 滿載轉(zhuǎn)速為 910 r min 這個 是選用低功率的電動機 其優(yōu)點是功率點 噪 音小 成本低 能滿足山楂去核機的動力需求 其傳動部分有兩部分組成 一個是兩個 1 3 的 齒輪想嚙合 已完成對電動機的減速 另一個 是有間隙齒輪機構(gòu)組成的減速機構(gòu) 動力由電 動機出來 然后經(jīng)過大小皮帶輪 由皮 帶傳給 間隙機構(gòu) 然后讓轉(zhuǎn)盤每 3 秒轉(zhuǎn)動 一次 每次 轉(zhuǎn)動 30 度 山楂槽一共有 12 個山楂槽 每 36 秒轉(zhuǎn)動一周 以保證山楂轉(zhuǎn)盤與曲柄 連桿帶動 刀具能保持同步 2 關(guān)鍵部件設(shè)計 2 1 馬達功率的選擇 表 1 馬達數(shù)據(jù)表 比較兩方案可見 方案 1 選用的 馬達雖然質(zhì)量 和價格較低 但總傳動比大 為使傳動裝置結(jié) 構(gòu)緊湊 決定選用方案 2 馬達型號為 Y90S 4 額 定功率為 0 75 kW 同步轉(zhuǎn)速為 1000 r min 滿載轉(zhuǎn)速為 910 r min 由機械設(shè)計課程 設(shè)計表 4 12 2 查得馬達中心高 H 90mm 外 伸軸段 D E 24mm 50mm 2 2 傳送裝置的選擇 1 帶傳動 帶傳動是具有中間撓性件 靠 摩擦工作的傳動 如圖 4 所示 所以具有如下 優(yōu)點 能緩沖吸振 傳動平穩(wěn) 噪聲小 過載時 帶將在帶輪上打滑 可防止其他零件 損壞 結(jié) 構(gòu)簡單 成本低 允許有較大的中心距 可達 15m 帶傳動的缺點 由于帶與帶輪面之間的滑動 不能保證定傳動比 在傳遞相同大小的圓周力 時 結(jié)構(gòu)尺寸和軸上壓力都比嚙 合傳動大 效 率低 帶的壽命短 所以選擇傳 送帶 2 3 去核刀具的選擇 由于山楂山楂機刀具用于直接接觸山楂 果實 材料的選擇應(yīng)考慮材料容易加工切削 干凈衛(wèi)生 成本低且容易清洗等特點 所以本 設(shè)計選用 45 號鋼作為山楂定位盤的材料 查閱資料得到我國北方山楂直徑在 10mm 14mm 之間 根據(jù)山楂直徑本設(shè)計選取刀具的 外徑為 8mm 詳細尺寸如圖 7 彈簧選擇不銹 鋼絲 1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti 耐腐蝕性好 工 藝性好 彈簧中徑為 5mm 2016 年 05 月 第 期 圖 3 2 4 山楂定位盤的設(shè)計 山楂定位盤如圖 4 所示 考慮到人工放置 山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率 本 設(shè) 計采用直徑 300mm 的圓盤作為 定位盤 圓盤 上均勻分布 12 個直徑 10mm 的山楂定位孔 為了使定位盤工作穩(wěn)定可靠不產(chǎn)生傾斜本設(shè) 計采用雙鍵連接軸 基孔制配合 為 H7 圖 4 2 5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置 進行軸的結(jié) 構(gòu)設(shè)計 確定軸上與定位盤聯(lián)接 鍵截面尺寸 為 b h 8mm 7mm 配合為 H7 r6 滾動軸承內(nèi) 圈與軸的配合采用基孔制 軸的尺寸公差 m6 在軸的兩端均制成 2 45 倒角 軸的詳細 尺寸如圖 9 所示 3 結(jié)論 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比 較落后 由于缺少良好的設(shè)備 加工手段落后 生產(chǎn)效率低 致使一些地區(qū)出現(xiàn) 水果積壓腐爛 現(xiàn)象 給 果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損 失 山楂去核 手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段 不僅占用大量的勞動力 勞動強 度大 生 產(chǎn)率 低 而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障 大力推 進山楂去核的機械化進程是社會發(fā)展的需要 山楂山楂機不但提高了生產(chǎn)效率 而且安全 衛(wèi) 生也能夠得到有效的加強 山楂去核在整個山楂加工工序中 不僅勞 動強度大 而且人工作業(yè)生產(chǎn)效率低 安全衛(wèi) 生達不到要求 所以考慮中國目前的情況 設(shè) 計了這種小型山楂山楂機 我設(shè)計 的山楂山楂 機生產(chǎn)效率得到了顯著的提高 山楂破 損率低 同時安全衛(wèi)生的問題也得到了有效的解決 本山楂山楂機是根據(jù)山楂的物理特性 結(jié) 合目前山楂山楂機的現(xiàn)狀 運用所學(xué)機械原理 機械設(shè)計等相關(guān)知識 進行的相關(guān) 設(shè)計 由于 沒有加工制作樣機 山楂山楂機的運行狀況未 進行實驗 參考文獻 1 劉暢 宿敬 山楂機的 發(fā)展現(xiàn)狀 J 黑龍江科 技信息 2009 33 136 139 2 陳佳 宋少江 果核類山楂機的研究進展 J 中藥研究與信息 2005 07 121 127 3 陳芳 中心定位式果核類山楂機的設(shè)計 J 糧油加工與食品機械 1997 05 56 59 4 金瑩 何蔚娟 張秀軍 果核類 水果山楂機 現(xiàn)狀的分析 J 中國農(nóng)村小康科技 2005 03 83 87 2016 年 05 月 第 期 5 陳芳 劉法治 鄧春巖 去核定位機理的研 究與定位機構(gòu)的初步設(shè)計 J 河南職技師院學(xué) 報 1999 01 123 126 6 李明 連文偉 鄧干然 我國果核類水果山 楂機具的現(xiàn)狀及亟待研究的技術(shù)問題探討 J 糧油加工與食品機械 1999 03 56 59 7 陳芳 鄧春巖 鄭玉才 山楂山楂機的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 J 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報 1997 02 74 77 8 王群 邵長發(fā) 水果去核 去芯 機械的現(xiàn)狀 及發(fā)展前景 J 包裝與食品機械 1993 03 156 159 9 李明 鄧干然 連文偉 連仕 華 龍眼鮮果剝 殼脫核機的試驗研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 1999 02 35 39 Design of the Divided No till Wheat Planter Li mingyuan Abstract College of Mechanical and Electrical Engineering Tarim University Alar 843300 China Abstract A new design of the divided no till wheat planter has been accomplished by China agricultural University aimed to solve the extremely important problem of the double cropping area in North China where the planter can easily be walled up by standing maize stubble when sowing the winter wheat The combine anti blocking mechanism composed of strip rotary tillage and the planting unit of single disc opener The machine can finish the operation of stubble chopping furrow opening seeds and fertilizer placement in one pass The main structures include fertilizer application system connecting rod system and planting system Field test shows that the machine works well when plant in standing maize stubble field and the soil disturbance is about 25 to 30 The working quality satisfies the requirement of agronomy and the design of structure is completely in reason which provides technology support for direct planting in standing maize stubble field in double cropping area in North China Key words agricultural engineering no till planter design divide strip rotary tillage conservation tillage double cropping