艾静
摘要:传统莲子剥壳机一般情况下是双边机机构,在应用中虽然效率比较高,但是机器故障发生率高,维修难度大等等,针对这一问题本次研究多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机,针对其结构设计及参数计算,得到相应的设计方法,以能够在满足莲子剥壳需求基础上,为莲子剥壳机发展提供新方向。
关键词:多通道;剥壳机;结构设计
关于莲子加工技术一直是一个难点,传统莲子加工工艺包括采摘、剥离、剥壳、去皮以及干燥等,剥壳难度大,采用弧形刀割开莲子壳之后,需要人工用手逐一进行莲子壳仁分离,工作量较大,无法实现产业化生产[1]。因此需要加大莲子剥壳机研究及应用,提高莲子生产量。
一、多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的结构设计
剥壳机整体结构设计见下图。主要构成为机架、切割机构、电机、传送机构以及脱壳结构等。在输送盘中安装有搓辊,按键和搓辊轴紧密连接,搓辊轴上轴承外圈安装有槽轮,在拨销的影响下进行间歇运动,采用螺栓固定连接输送辊和槽轮,入莲口则是在输送辊圆周上均匀设置,共8个。在运行过程中,电机1在链传动带影响下,引导搓辊轴上搓辊转动,电机3则可以在链传动带动下,引起拨销轴上的拨销转动,对槽轮产生驱动作用,输送辊在带动作用下进行间歇运动,在入莲口料斗溜槽底部的时候,槽轮停止为进莲提供方便,进莲后莲子被输送辊送到切割机构的时候,则可以进行切莲,继续运行达到脱壳机构的时候实施莲子脱壳处理,能够有效壳仁分离,整个莲子的脱壳过程全部结束[2]。
备注,1机架、2拨销轴、3搓辊轴、4槽轮、5电机1、6脱壳机构、7电机2、8输送辊、9切割机构、10料斗、11溜槽12电机3
二、多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的参数计算
在对剥壳机结构分析中,发现拨销轴转速、刀具轴转速以及搓辊轴转速对剥壳具有较大影响。如果在运行过程中拨销轴转速太小,则会导致运行中的切割槽轮停歇时间比较长,在机构中完成莲壳环切割之后,还会切割到莲仁,从而影响莲仁生产质量;如果转速较大的化,那么在槽轮开始转动的时候则会导致瞬时加速度过大,导致莲子出现较大跳动性,在莲壳切割时候时间较短,无法保证能够彻底切割莲壳。如果搓辊轴转速太小的话,无法有效调整莲子位姿,切割过程中也会因为莲子自转过慢,无法有效实现莲壳的环切,导致切割效果不佳;如果搓辊轴转速太大的话,在莲子传送过程中跳动性过大,莲子本身的自传也会过大,槽轮停歇时间则会过长,完成莲壳环切工作之后还会继续切割莲仁,导致莲仁生产质量不佳。如果刀具轴转速太小的话,则会导致莲壳环切效果不佳,无法实现莲壳完全分离;如果刀具轴转速太大的话,完成莲壳环切任务之后还会切割莲仁,导致莲仁生产质量不佳。在实施综合计算之后,在多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机的参数设计过程中,发现參数选择见下表。
多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机相关参数设计表(单位r.min1)
基于剥净率以及破碎率对以上三种参数设计结果进行计算,其中计算公式为:剥净率=(莲子总重含仁的壳重)/莲子总重×100%;破碎率=(半仁重+破仁重)/仁总重×100%。采用正交试验分析,以上相关因素及水平计算结果显示,以上三个因素的影响质量从高到低分别是拨销轴转速、刀具轴转速以及搓辊轴转速。拨销轴转速为35 r.min1的时候剥净率最高,为45 r.min1的时候破碎率最低,但这两个转速结果差异不大;在搓辊轴转速为80 r.min1的时候剥净率最高,为60 r.min1的时候破碎率最低,但两者之间结果差异不明显。在刀具轴转速为250 r.min1的时候剥净率最高,同时破碎率最低。在对以上各项因素进行组合分析后,确定最佳因素水平组合为:拨销轴转速35 r.min1、搓辊轴转速80 r.min1以及刀具轴转速250 r.min1,这一组合方式下的剥净率为91.2%,破碎率则为2%,能够得到良好的莲子剥壳效果。
在本次研究中发现多通道尖齿破壳莲子行星运动剥壳机结构设计,需要实现莲子切割和脱壳的分开进行,以能够提高脱壳工作效果。并实施参数计算后剥壳机的最佳参数组合为:拨销轴转速35 r.min1、搓辊轴转速80 r.min1以及刀具轴转速250 r.min1。
参考文献:
[1]徐谐庆,饶洪辉,李涛,等.全自动莲子剥壳去皮机的设计与试验[J].农业工程学报,2014,(13):2834.
[2]赵扶民.自适应莲子剥壳机设计与研究[D].湘潭大学,2015.