徐正　江勇　史俊杰　毛華萍　王海明

【摘 要】通過模擬手工削皮過程以及車床工作原理，設(shè)計一臺小型菠蘿去皮機。該機器主要由夾持機構(gòu)、去皮機構(gòu)、去刺機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)組成，電機驅(qū)動夾持機構(gòu)帶動菠蘿轉(zhuǎn)動，并通過絲杠控制刀具的進給，分別實現(xiàn)削皮與去刺功能。采用仿形機構(gòu)切削，利于保持菠蘿結(jié)構(gòu)完整性，減少果肉浪費率。從而達到減輕工作強度，提高生產(chǎn)率、保持衛(wèi)生等目的。

【關(guān)鍵詞】菠蘿;去皮機構(gòu);去刺機構(gòu);仿形機構(gòu)

中圖分類號： S226.4文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）36-0017-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.007

Design of Small Pineapple Peeling Machine

XU Zheng JIANG Yong SHI Jun-jie MAO Hua-ping WANG Hai-ming*

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China）

【Abstract】A small pineapple peeling machine has been designed， by simulating manual peeling and working principle of the lathe. It is mainly composed of holding mechanism， peeling mechanism and gear transmission mechanism， processing of pineapple is fixed on the clamping device which driven by motor， by controlling the feed of screw， functions of peel and stab have been realized orderly. The structural integrity of pineapple is maintained? by means of contour cutting， and pulp waste rate is also decreased . By using this machine， we can save labor， improve productivity and improve productivity.

【Key words】Pineapple; Peeling; Pricking; Profiling

0 引言

目前，菠蘿主要用于制作菠蘿罐頭、菠蘿汁和鮮食等三種形式。去皮是獲得菠蘿產(chǎn)品必經(jīng)環(huán)節(jié)，目前，鮮食菠蘿主要采用人工去皮，費時費力，工序繁雜，效率低下，且衛(wèi)生條件有待改善。國內(nèi)小型水果去皮機多種多樣，根據(jù)各種水果的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計出各類水果的專用去皮機，如蘋果去皮機、西瓜去皮機、獼猴桃去皮機等[1]。由于這類機械只能去除果皮，而菠蘿的皮下分布著較多不可食用的肉刺，上述機械適用于菠蘿的加工。國內(nèi)菠蘿去皮機以符誠癸[2]設(shè)計的全自動菠蘿沖心去皮機最具代表性，不僅能實現(xiàn)對菠蘿的去皮、刺工序，而且可以去除菠蘿硬質(zhì)芯，功能多樣，自動化程度高，但也具有果肉浪費嚴重、設(shè)備復(fù)雜龐大昂貴，僅適用于菠蘿罐頭加工的缺點[3]，不適用于面向水果零售商販的鮮食菠蘿加工。所以，設(shè)計一款滿足鮮食菠蘿需求的小型菠蘿去皮機，具有較強的現(xiàn)實意義。

1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作過程

1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖1所示，該小型菠蘿去皮機主要由夾持機構(gòu)2、去刺機構(gòu)3、齒輪傳動機構(gòu)4、電機6和去皮機構(gòu)7組成，電機驅(qū)動夾持機構(gòu)帶動菠蘿轉(zhuǎn)動，并通過齒輪傳動機構(gòu)分別控制固定在絲杠上的去皮去刺刀具的進給量，有序?qū)崿F(xiàn)削皮與去刺功能。采用仿形機構(gòu)切削，利于保持菠蘿結(jié)構(gòu)完整性，減少果肉浪費率。

1.上板 2.夾持裝置 3.去刺機構(gòu) 4.傳動裝置 5.底箱 6.電機? 7.去皮機構(gòu)8.下托盤 9.自鎖裝置 10.手柄

圖1 菠蘿去皮機的整體結(jié)構(gòu)圖

1.2 工作過程

首先手動切除菠蘿的頭部根莖，把菠蘿尾部插入下托盤8上的三個爪內(nèi)即可進行菠蘿尾部的固定，打開上板1上面的鎖止螺栓，使與上板相連的加持裝置2下移，從而實現(xiàn)菠蘿頭部的固定。待完全固定后，主電機6啟動，與電機相連的下托盤8軸開始轉(zhuǎn)動，帶動菠蘿轉(zhuǎn)動，去皮絲杠由主軸齒輪拖動，中間采用惰輪傳動。惰輪安裝在手柄10上，操作者通過手柄控制惰輪與去皮齒輪、主軸齒輪的嚙合，來控制絲杠轉(zhuǎn)動，進而控制削皮過程。削皮過程結(jié)束后，通過手動對刀使菠蘿刺一條紋路一端與去刺刀位置對準后，去刺電機啟動控制去刺機構(gòu)的絲杠上下往復(fù)運動進行去刺。

2 主要機構(gòu)的設(shè)計及參數(shù)

2.1 仿形機構(gòu)的設(shè)計

菠蘿總體是中間徑大、兩端徑小的橢圓柱形，使用仿形機構(gòu)利于保證刀具與曲面的始終接觸，進而減少果肉浪費。仿形機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要有去刺刀1、刀具活動桿2活動缸3、刀座4、仿形彈簧組成。據(jù)菠蘿大徑與小徑最大差值確定仿形機構(gòu)的仿形伸縮量，通過實地測量本地市場銷售的香水菠蘿的大徑與小徑，最大差值為38mm，即仿形機構(gòu)變形量為19mm，考慮到切削小徑需要一定的壓力，預(yù)設(shè)變形量在30mm。

1.去刺刀 2.刀具活動桿 3.活動缸4.刀座 5.仿形彈簧

圖2 仿形機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖3 去刺刀具結(jié)構(gòu)圖

相關(guān)設(shè)計參數(shù)為：仿形彈簧5長度預(yù)設(shè)在45～50mm，刀具活動桿2長度為50mm，保證活動桿活動范圍大于30mm，活動桿左端通過螺紋連接刀具，右端與刀座連接方式也采用螺紋連接。

2.2 去刺刀具的尺寸設(shè)計

去刺刀具結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3所示。刀具材料為Cr13，總高20mm。上部為M5的螺紋孔，固定在仿形機構(gòu)的活動桿上，刀具切削深度為9mm，兩側(cè)刀具夾角增大到45°，保證對菠蘿刺的完全去除。刀具厚度為1mm，上端是R50圓弧曲面與菠蘿曲面接觸，減少對去刺過程中對菠蘿的壓力。

2.3 去皮刀具的尺寸設(shè)計

去皮刀具結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4所示。刀具材料為Cr13，刀具兩端都有刀刃，既可以實現(xiàn)往復(fù)切削，又可控制削皮厚度。菠蘿皮屑寬度在12mm左右，保證削皮的安全，刀刃長度設(shè)計為40mm，設(shè)計深度為8mm，刀具厚度為1mm，刀刃之間間距為5mm，刀刃的長度為40mm，總長度為54mm，兩側(cè)刀片夾角為120°，刀具刃角為30°。

圖4 去皮刀具結(jié)構(gòu)圖

3 小結(jié)

本設(shè)計采用仿形刀具有效地解決了菠蘿削皮果肉浪費率高、去刺困難的問題。機器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、造價低的特點且對不同品種菠蘿去皮去刺也具有一定的通用性，生產(chǎn)效率可達到2分鐘/個，實現(xiàn)了降低勞動強度、提高生產(chǎn)率、保持衛(wèi)生的目的。

【參考文獻】

[1]張德生，何長輝.中國菠蘿生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)鏈的分析[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2011，35（01）：38-42.

[2]符誠癸.全自動菠蘿沖心去皮機[P].中國專利，20120407995.4，2013-01-30.

[3]石偉琦，孫偉生，習金根，等.我國菠蘿產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2011（3）：181-186.

[4]宋玲，史勇.菠蘿去皮裝置的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)機化學報，2017，38（06）：109-113.