張力 劉澤飛

作者簡介：張力（1990-），男，漢族，重慶市人，工學碩士，重慶交通大學，研究方向：機械電子。

劉澤飛（1991-），男，漢族，云南省人，工學學士，重慶京東方光電科技有限公司，研究方向：機械電子。

摘要：針對目前椰子的加工現狀，手工椰子脫殼存在效率低、危險系數高、資源利用率低等缺點。根據椰子結構特點和椰殼特性，設計一種基于滾切原理的椰子脫殼機。椰子被螺旋輥上的螺旋槽單位排序并依次往前推送，從出椰孔口排出后，經由雙托輥和剝殼刀具構成的脫殼通道，椰子邊轉動旋進邊切開椰殼。

關鍵詞：椰子；脫殼；滾切式

椰子，是椰子樹的果實，是由外層為纖維的殼組成的，提供椰子皮纖維和內含可食厚肉質的大堅果。在對椰子進行深加工的過程中，椰子的脫殼工藝處理是一個關鍵而又困難的工序。因椰子的果殼主要由纖維素組成，殼仁間隙小、殼孥硬、難以剝離，而且椰子品種繁雜，尺寸差異較大、形狀不規(guī)則；剝殼的同時不能破壞椰肉的品質，而物理剝殼法都對椰肉品質有不同程度的破壞，所以椰子的破殼取肉難度較大。目前，我國盡管已研制和開發(fā)一些堅果脫殼機械，但其發(fā)展相當緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展，并且成熟的機型以及進行批量生產的不多，遠不能滿足實際需要。在技術上還存在如下問題：（1）脫殼率低，脫殼后的果仁破碎率高，損失大。（2）機具性能不穩(wěn)定，適應性差。（3）作業(yè)成本偏高。針對這些不足，就需設計一種脫殼機械結構，既工作結構簡單可靠又成本低廉。

1、平臺整體結構設計

平臺設計的主要思路是：采用定速滾刀器滾動切割椰子，然后通過滾壓—切割一碾搓的方法使椰子脫殼。

圖1-1為平臺結構示意圖。平臺主要有傳動部分4、輸送部分2和切殼刀具工作部件5、7組成。平臺的導向喂入裝置2是直輥與螺桿組合結構，它既可以對物料進行水平輸送，也可以完成導向功能，使椰子進入剝殼工作部件與切殼刀具軸向相平行。支承托輥7是由兩個加工有不同形狀輥紋的平行輥（紋理呈平行軸方向的圓柱齒輪狀輥和紋理呈相交叉方向的輥）組成，它們的轉速及方向相同。椰子的旋轉動力由椰子與支承托輥間的摩擦力提供。滾刀通過壓力桿在椰子上方施加切割力，實現椰子在平均中徑方向滾壓、切割。在椰子破殼過程中除對椰殼產生徑向切割，還對椰殼有軸向分離的作用；故選用滾刀作為椰子的破殼切割刀具。另外平臺的結構包括電機、傳動部件、支撐構架、壓力桿及調解機構等。

其各部分構造分述如下：

（1）傳動部分：主要由電機13、四個齒輪3和大、小帶輪和V型帶等組成。小帶輪12和電機13安裝在同一軸上，大帶輪4和最小齒輪安裝在同一軸上。電機啟動后，大、小帶輪轉動引起齒輪轉動帶動輸送部分。

（2）輸送部分：由下料斗1、出料斗9和導向對輥2等組成。

（3）剝殼工作部件：由滾刀5、一對支承托輥7和壓力桿8等組成。滾刀和支

承托輥是主要零件，均采用合金工具鋼制作而成。

2、平臺工作原理

電機啟動后，椰子從下料斗1落入輸送對輥2上，輸送對輥以一定的轉動速度旋轉，并推動椰子以一定的轉動速度沿輸送對輥的軸向方向運動，椰子經由一個每次僅能通過一個椰子的孔進入剝殼工作部件。椰子進入剝殼工作部件后，使?jié)L刀5與椰子6相接觸，在支承托輥摩擦力的作用下椰子作逆時針轉動。椰子與滾刀摩擦力的作用使?jié)L刀作順時針轉動，此時滾刀與椰子作相對靜止運動。在平均中徑處椰子被滾刀割開并繼續(xù)轉動擠壓切搓，椰殼逐漸脫離椰肉，破殼后的椰子被高速推出，從出料器擋板9下料。由于滾切后的椰殼和椰肉已經部分脫離或裂開，然后進行殼肉分離即可。試驗時，先將椰子加入料斗，旋轉手柄，椰子就通過對輥輸送到脫殼工作系統(tǒng)，只要微調控制手柄，使?jié)L刀以一定的作用力與椰子接觸，即可剝殼。

3、平臺剝殼工作部件結構

剝殼工作部件由呈星型分布的支承托輥、滾刀、壓力桿等構件組成見圖3-1所示，下方兩固定支承托輥同時作順時針旋轉。滾刀依據椰子的大小不同手動向上下移動，施加不同大小的力是通過控制手柄來調節(jié)，滾刀在壓住椰子的同時并作順時針的圓周運動，完成椰子的剝殼及卸料。

1.支承托輥，2.椰子，3.滾刀

4、傳動方案設計簡圖

本設計的傳動和執(zhí)行機構較為簡單，即動力由電機通過V帶傳動，直接將能量傳到主動軸，主動軸的齒輪1帶動過渡齒輪2，過渡齒輪2帶動齒輪3，從而使得主動軸和從動軸以同旋轉方向同速率轉動。其方案簡圖如圖5-1所示。

5、結語

該平臺結構簡單，采用機械剝殼法，機械性能穩(wěn)定，提高脫殼率并且作業(yè)成本偏低，能滿足一般小企業(yè)或家庭式作坊使用。但本設計精度上還有待于進一步改進。另外還需針對本結構對刀具進行具體討論。（作者單位：1.重慶交通大學；2.重慶京東方光電科技有限公司）

參考文獻：

[1]椰子剝殼機的研制.王旺平，李詩龍，劉曉艷.2011.03.02

[2]史建新，高大中，王學農，周向農.6PH.150型核桃破殼機[J].糧油加工與食品機械.2000.1：28-29

[3]陳秀文，謝俊夫，陳和賢.椰子剝殼機構之研制[J].農業(yè)機械學刊第15卷第3期.2006，9（03）：23-32

[4]《機械設計》第四版，邱宣懷主編，高等教育出版社