关于工业化剥蒜机的研究和改进

管　邦,胡继忠,王　秋,罗勋乐,魏　倩（湖北民族学院理学院,湖北恩施445000）

关于工业化剥蒜机的研究和改进

管邦,胡继忠,王秋,罗勋乐,魏倩
（湖北民族学院理学院,湖北恩施445000）

在食用和药用方面具有巨大价值的大蒜因具有浓烈的刺激性气味而阻碍其市场。虽然工业化的剥蒜机已经存在，但是他的弊端依然是无法解决的。本文主要讲解如何利用机械自动化和plc进行精确控制，从而可以有效地避免现在剥蒜机存在的脱皮率低和蒜瓣损坏率高的弊端。在自动化和工业化剥蒜领域具有一定的参考性和借鉴性。

机械自动化；剥蒜机；plc；工业化

0　引言

被称为“天然药物之王”的大蒜因为其独特的物质成分，具有非常好的抗癌，抗衰老，抗疲劳和保护心血管的作用。但是也因为它具有强烈的刺激性气味而使人容易感到眼干和眼酸胀，这大大的阻碍大蒜市场的发展。虽然市场上已经有了家庭版和企业版的剥蒜机，但是都各有弊端：家庭版无法实现批量生产，并且在过摩擦的过程中容易使大蒜的营养成分流失和影响口感。然而企业版虽然可以实现批量生产，但是依然存在脱皮率低，损伤率高等缺点。基于这类现象，我们查阅了大量的图书和文献，进行了想法交流，从而决定了在目前大蒜剥皮机的基础上进行一定的改进，主要是增加了机械自动化机构和plc精准控制系统。

1　方案简介

现在比较流行的大蒜剥皮机的原理是运用电机旋转力学干扒原理或者是利用大功率空压机气流的力度强力脱皮。虽然两者都可以达到相同的目的，但是两者也同时具有相同的弊端：脱皮率和大蒜质量跟机器硬件有直接关系，并且存在脱皮率低，效率低和损伤率高等缺点。我们会加入转速可控的旋转摇摆机构来提高目前大蒜剥皮机的脱皮率和plc精确控制大蒜脱皮后的完好性。新型加入的旋转摇摆机构可以快速的度过机械运转的启动阶段，快速进入到稳定运转阶段，在之阶段中机构虽然会有一定幅度的周期性的波动，但是在plc的调控下进入到可以接受甚至是理想的幅值下。这样的设计比以往的机器更加的节约时间和能量。

2　方案详解

2.1曲柄摇杆机构

一般来说，剥皮机利用利用电机旋转力学干扒原理脱皮，脱皮率只有50%左右，大蒜碰伤严重。然后再结合聚离子复合脱皮材料，脱皮率就可以达到90%左右。损伤率60-70%左右，最后配以空压机脱皮率可以达到90-98%左右。损伤率低于8%以下。但是最大的问题是机器的效率很低，无法满足高需求的市场。我们对其问题进行了分析，发现造成问题的原因是机器的内部空间不足，导致无法进行大规模的脱皮。所以，我们将采用高度贴合的钟型接触装置来扩大内部空间，钟型的表面接触材料采用高粘性的硅橡胶，钟型与钟型的理想间距略小于一个蒜瓣的宽度，这样在装置旋转的情况下可以做到充分的摩擦而使打算皮和蒜瓣脱离，同时在自身的重力的影响下缓慢的下降，在下降的过程中由于与硅橡胶不断的摩擦，在达到出料口时已经很好地完成了大蒜的剥皮的过程。机械的旋转摇摆机构采用四杆机构中的曲柄摇杆机构，利用它的距离可控和可靠性强的优点等。在此机构中我们将以曲柄为原动件，这是可将曲柄的连续运动转变为摇杆的往复摆动。在装置的出料口的下方有一个筛选蒜皮和蒜瓣的装置，采用一份小型的鼓风装置对出出料口进行鼓风从而将蒜皮吹走而留下蒜瓣。

2.2Plc精确控制

Plc最为一种专业用于工业控制的计算机可以利用相应的程序来对操作对象进行精确地控制，它使用也非常的方便，程序撰写简单。同时它的可靠性高，抗干扰能力强。是各种工业化生产的首选控制仪器。我们主要是运用plc对四杆机构的连接杆的距离进行控制，从而达到摇摆幅度的可控性。然后摇摆幅度作为反馈信息输入到plc中，在对反馈信号与设定量进行相应的比较，再次对四杆机构的连接杆进行必要的距离调整。在蒜瓣和硅橡胶进行摩擦式，距离如果太小可能会对蒜瓣有所损伤，只是营养结构破坏，如果距离太大就会无法起到脱皮的作用。我们将利用压力传感器接受到蒜瓣表面的压力值，也是作为反馈信号输入到plc中，在利用负反馈的原理对蒜瓣和硅橡胶的摩擦力进行控制，使其在理想的范围。我们通过对四杆机构的摇摆幅度来控制蒜瓣在加工空间的停留时间，可以让蒜瓣充分脱皮，通过对摩擦力的控制已达到蒜瓣的完整性，最大程度保留其营养和口感。

3　总结

随着大蒜需求量的不断增加，解决工业化蒜瓣脱皮过程中存留的不足，我们通过在现有大蒜剥皮机的基础上还将引入结构简单，距离可控的四杆机构。同时对机械的外形进行必要的改进，这样就可以提高大蒜脱皮的效率。为了调高脱皮率，加入了plc控制装置，对连接杆和蒜瓣表面的压力进行反馈控制来达到工业化大蒜脱皮的各种要求。具有非常好的市场开发价值。

[1]王利飞.大蒜加工配送小生意大市场[J].农村新技术,2009(01).

[2]王月芹.基于PLC的机械手控制系统设计[J].液压与气动,2011(09).

[3]任冠佼，陈伟海，陈斌，王建华.基于双四杆机构的蟑螂机器人设计与分析[J].机械工程学报,2011,47(11).

[4]刘卫东，韩建友，谭晓兰.一种直线四杆机构综合方法[J].北京科技大学学报,2003,25(03).

[5]王红梅，方贵盛.基于PLC与步进电机的气动搬运机械手控制[J].液压与气动,2009(11).

本文为湖北民族学院2014年大学生创新训练项目校级项目论文（项目编号：2014Z038）

指导老师：魏倩（1988—），女，山东济南人，硕士，助教，研究方向：机械设计与制造。

管邦（1992—），男，湖北仙桃人，湖北民族学院理学院大三学生，研究方向：机械电子工程。