根茎状蔬菜切片机智能优化设计

陈津

摘 要：为了满足食品加工行业对根茎状蔬菜切割机日益增长的需求，本文对切割机的智能优化设计做出介绍，简述了其结构、工作原理，对刀片的粘连问题，进料桶卡塞问题，以及切片厚度的自动调整提出了优化方案，并对设计关键部位进行了校核。

关键词：蔬菜切割机；优化设计；强度校核；刀片粘连；进料桶卡塞

一、优化的目的意义

随着社会经济发展的加速，快餐文化发展迅猛，对茎块类食物的需求越来越多。大规模的块根状食品加工都要用它对其进行预处理，企业对根茎状蔬菜切片机的加工程度和加工能力也提出了更为严格的要求，但目前的根茎状蔬菜切片机因为功率大、切块进料与刀片的转动配合不当会导致生产率低、切片厚薄不一；刀片与切片的粘连也会导致生产率低；进料桶卡塞导致机器不能正常工作。所以性能良好、效率高、绿色环保卫生蔬菜切片机急需出现，来填补这一巨大的市场空白。本文对根茎状蔬菜切片机进行了优化设计。

二、结构及工作原理

该设备通过两个动作完成对蔬菜的切割：蔬菜的直线间歇移动和切刀的旋转运动。通过两者的动作配合从而完成整个切片动作。我们选用无极调速装置来调控刀具的转速，进而可以获得不同厚度的薄片，同时我们还对进料口，出料口以及刀片做了优化处理使其更加高效。

切片机的工作流程：切刀旋转往复式运动→蔬菜向前推进→蔬菜被切成片→蔬菜进入卸料箱。

本设计主要由电动机、皮带传动装置、无级调速装置，旋转叶轮、进料和出料装置组成。如图1所示。

工作原理：以电动机作为动力源，通过V带传动把动力传递到调速装置，调速装置的输出端连接旋转刀盘，旋转刀盘上有两把对称安装的刀片，根茎状蔬菜在盛料箱内通过推进装置将其推向旋转刀盘，无极调速装置调节刀片速度，把根茎状蔬菜切成片，被切下的物料从刀盘底落下，然后经出料口送出。

本文设计的切片机结构和装置组成：

1.电动机。该切片机选用的是Y系列电动机，型号是Y100L1-4，同步转速为1500r/min，额定功率为2.2KW/h。

2.皮带传动装置。皮带传动装置的带型选择V带，传动比选为3。V带传动性能的最主要的优点是V带的两个侧面和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动的传动比较大，结构紧凑，故本设计选择V带传动。

3.变速装置。该变速机构无级变速，可以控制刀盘以不同的转速旋转，满足了加工不同厚度的切片时所需要的转速，操纵起来也很方便，其中轴的材料为45号钢，选用深沟球轴承固定轴，采用轴肩定位。

4.盛料箱和卸料箱。盛料箱和卸料箱都是用薄钢板做成的，材料选择45号钢，二者是可拆卸式，通过螺丝固定在机架上。

三、优化设计

1.对刀片的优化。由于土豆、红薯等根茎状植物含有大量淀粉，在连续的切削过程中切片可能和刀片发生粘连，导致切片质量下降，影响工作效率。为了解决这一问题我们考虑采取减小刀片与切片接触面积的方法来降低粘连的可能性。刀片设计图2如下。

在刀刃处开有两个环形槽，并在转向处做圆角处理，以减小应力集中对刀片强度的影响。

2.切片厚度调节装置的优化

由于在切削根茎状蔬菜的时候对于不同的需求我们需要切削不同程度的根茎状蔬菜厚度，对此我们通过无级变速装置和加入垫圈的办法二者配合使用来改变所要切削根茎状蔬菜的厚度，设计加工不同型号的垫圈，使用者可以通过调节无级变速器和选择不同型号的垫圈二者共同配合来获得自己所需要的根茎状蔬菜的厚度。

3.进出料桶的优化

根据整体的结构要求，根茎状蔬菜在盛料箱内需要通过推进装置将其推向旋转刀盘，因为切刀是做圆周运动，为了合理利用切刀的长度，盛料箱的截面形状也要成弧形，使其可以与刀盘合理配合。为此，入料斗设计成水平放置的筒状，其结构示意图如图3所示，根茎状蔬菜从上面的入口放入盛料箱，左端有推板，通过推板把根茎状蔬菜推向旋转刀盘，把根茎状蔬菜切成片。为了保证进料桶的质量我们选择45号钢作为材料。另外，由于工作环境比较湿润，进料桶容易生锈，为了增加其使用寿命我们选择在加工之前对进料桶做抛光处理，并且提醒使用者在每次用完之后要对其清洗干燥。

出料筒的设计相对简单，方案很多，在满足整体结构美观的前提下，设计成如下图4所示的形状，材料用的也是45号钢。

4.结论

（1）本机通过对刀片结构的优化解决了刀片与切片的粘连问题。

（2）无极调速装置实现了切片厚度的自动调节。

（3）对进出料桶的结构进行了优化设计，避免进料卡塞而且使出料干净彻底。

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作者简介：杨博宇（1996-2-9），男，汉族，河北省保定市雄县，本科，机械设计制造及其自动化。endprint