王占領(lǐng)

(陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西 漢中 723003)

1 引言

我國從20世紀(jì)80年代后期著手對去核機(jī)進(jìn)行研制，并陸續(xù)推出一些產(chǎn)品。但由于一些關(guān)鍵的技術(shù)問題尚未得到很好地解決從而導(dǎo)致在真正生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的較少[1－2]。在眾多的棗類加工廠特別是中小型企業(yè)中，去棗核過程基本上仍靠手工作業(yè)來完成。因此，研發(fā)性能優(yōu)良的去棗核機(jī)就具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)調(diào)查，目前市場上應(yīng)用較多的去棗核裝置一般采用捅的方法[3]，這種方法在去棗核時(shí)主要有三方面的缺陷:一是工作時(shí)勞動強(qiáng)度較大;二是棗核易破碎，果肉中殘留的棗核嚴(yán)重影響食用時(shí)的口感;三是去核后的果肉完整性較差。因此，筆者設(shè)計(jì)了一種既經(jīng)濟(jì)又具有實(shí)用價(jià)值的手工去棗核機(jī)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，該裝置基本解決了以上問題。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 去核機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為大棗去核裝置，設(shè)計(jì)時(shí)立足于結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，工作穩(wěn)定這一原則。根據(jù)這一原則，所設(shè)計(jì)的大棗去核裝置如圖1所示。去核機(jī)主要由放料機(jī)構(gòu)、去核機(jī)構(gòu)和動力傳遞機(jī)構(gòu)三部分組成。放料機(jī)構(gòu)由錐形料斗8通過連接桿2與機(jī)架相連，劃皮針10針頭朝向錐孔中心穿過橡膠墊9并與橡膠墊一起固定在錐形料斗中。去核機(jī)構(gòu)主要由去核刀7，頂桿6組成，頂桿與機(jī)架通過焊接的辦法作為一個(gè)整體，去核刀套裝在頂桿上并與壓桿通過銷釘進(jìn)行連接。動力傳遞機(jī)構(gòu)主要由壓桿4、復(fù)位彈簧5和輔助件3組成，壓桿一端通過銷槽與機(jī)架接連，另一端通過銷釘與去核刀連接，復(fù)位彈簧一端與機(jī)架上部分連接，另一端與輔助件連接，輔助件通過螺栓固定在機(jī)架上。

圖1 去棗核機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 去核機(jī)工作原理

將大棗放置在錐形料斗中，壓下壓桿，去核刀隨壓桿一起向下運(yùn)動，在接觸到棗子后繼續(xù)用力下壓完成棗肉與棗核分離過程，在這一過程中劃皮針同時(shí)劃破棗肉的外皮，然后抬升壓桿，棗核隨筒形刀具的退回被帶出以完成與棗肉的脫離，繼續(xù)抬升壓桿使得頂桿將去核刀夾持的棗核頂出并掉入棗核收集器，至此，去核作業(yè)完成。

3 主要部件設(shè)計(jì)

3.1 機(jī) 架

機(jī)架是決定去核機(jī)剛度和耐用度的關(guān)鍵構(gòu)件，也是去核機(jī)上其它構(gòu)件安裝的基座。根據(jù)經(jīng)濟(jì)及實(shí)用要求，機(jī)架跨度取80mm，結(jié)構(gòu)如圖2所示。機(jī)架尾端帶有螺紋1，用以把機(jī)架固定在工作臺上。在機(jī)架左端鉆有2個(gè)φ4孔2，限位板通過這兩2個(gè)孔與機(jī)架進(jìn)行連接，與機(jī)架相焊接的頂桿3采用φ6圓鋼。

圖2 機(jī)架結(jié)構(gòu)

3.2 壓 桿

人握拳后拳頭的平均寬度約為100mm，壓桿手柄長度取110mm，青棗的長度一般不會超過50mm，去核刀高度變化范圍設(shè)定0～100mm，壓桿前端設(shè)計(jì)成“U”型叉結(jié)構(gòu)以便于跨騎在機(jī)架上，“U”型叉尾部加工成槽形以便于機(jī)架上的銷釘在其中進(jìn)行移動，各部分尺寸及原理如圖3所示。

圖3 壓桿尺寸分析圖

由圖3可知，銷槽的長度計(jì)算式為:

式中:Z為銷槽與銷孔最長距離;l為銷槽與銷孔最短距離;h為壓桿行程。

根據(jù)已知條件，h=100mm，l=80mm代入上式可知 l槽=48mm。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，槽邊緣厚度可取4mm，以壓桿抬起后U型叉與頂桿相切為計(jì)算依據(jù)，再計(jì)算銷孔與手柄之間的距離，

式中:r為銷孔半徑，θ=arctgh/l，把已知條件代入后求得 S=11.6mm，取12mm。

最后求得U型叉總長度為:

機(jī)構(gòu)工作時(shí)銷釘會在銷槽之間做往復(fù)運(yùn)動。調(diào)整銷槽的長度即可調(diào)整去核刀高度的變化。

3.3 去核刀

去核刀是決定去核能否成功的核心構(gòu)件，也是決定傳動機(jī)構(gòu)型式和去核方式的關(guān)鍵。圖4所示的圓筒形、弧齒形和三角斜齒形刀具在結(jié)構(gòu)上的差異較大。3種刀具由于結(jié)構(gòu)上的不同，在去棗核時(shí)所需外力也不同，根據(jù)P=F/S可知，所需要的外力大小從大到小依次為筒形－三角形－弧齒形。從加工工藝性及維修性能上看，從難到易依次為弧齒形－三角形－筒形。因此，采用小批量生產(chǎn)建議用筒形刀具，中大批量生產(chǎn)采用三角形或弧齒形刀具。

圖4 去核刀結(jié)構(gòu)型式

此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、制作方便，倒錐形料斗結(jié)構(gòu)的使用，能夠使去核機(jī)適用不同棗子大小;筒形刀和頂桿在工作過程中改捅為削的方式，大大降低了勞動強(qiáng)度;限位板對刀具起到了保護(hù)作用，延長了刀具壽命。

4 結(jié)語

手動去棗核機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)完全考慮了經(jīng)濟(jì)、可靠等綜合因素，對每一零部件都進(jìn)行了設(shè)計(jì)。它具有攜帶方便、結(jié)構(gòu)簡單、制作方便等特點(diǎn)。對操作人員技術(shù)水平要求不高，便于普及推廣。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，果肉中棗核的殘余率相比以前所用的裝置有明顯降低，工人勞動強(qiáng)度有所降低，去核效果良好。

[1]金 瑩，何蔚娟，張秀軍.核果類水果去核機(jī)現(xiàn)狀的分析[J].中國農(nóng)村小康科技，2005(3):33－34.

[2]王小愛，陳海峰.全自動紅棗去核機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(20):12550－12551.

[3]王旭東，李長友，張韶回，等.荔枝去核機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005，36(9):167－168.