彭龍 汪勝龍 鐘名焱 康永玲

摘要：生活中人們離不開紅棗，一種新型紅棗去核裝置設(shè)計(jì)，本文通過原理應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)、分料設(shè)計(jì)、去核機(jī)構(gòu)，控制部分及分離設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面展開論述，并對(duì)該裝置的創(chuàng)新性和可行性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：紅棗;去核裝置;設(shè)計(jì);分析

1新型紅棗去核裝置設(shè)計(jì)原理

一種新型紅棗去核裝置，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過皮帶連接結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，帶動(dòng)凸輪的運(yùn)動(dòng)，給紅棗去核裝置提供震動(dòng)。

將紅棗提前裝入放料口，利用機(jī)體、使各個(gè)紅棗掉入下方的分料口，分料口下有緊貼分料口的部分，有伸縮桿電機(jī)帶動(dòng)的擋板，此時(shí)擋板起控制大棗下落的功能，紅棗掉落后，進(jìn)入各個(gè)分料口對(duì)應(yīng)的裝料桶，到此，紅棗的分隔上料過程結(jié)束。上料后，電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪運(yùn)動(dòng)，皮帶輪安裝于傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上裝配有兩種凸輪，凸輪一控制裝配有裝料桶的裝料板上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)大棗的豎直擺正狀態(tài)，凸輪二控制去核板實(shí)現(xiàn)去核操作。去核完成后去核板及裝料板均下移，去核大棗被擋板下的鉤子鉤下，掉入收集處，實(shí)現(xiàn)大棗與棗核的分離及收集。

2新型紅棗去核裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1整體結(jié)構(gòu)

此紅棗去核裝置主要由四部分組成：分料機(jī)構(gòu)、去核機(jī)構(gòu)、電控程序和分離機(jī)構(gòu)。四部分的空間分布為：分料機(jī)構(gòu)位于箱體的最上端，分料機(jī)構(gòu)下部為去核機(jī)構(gòu)箱體，內(nèi)有去核機(jī)構(gòu)，去核機(jī)構(gòu)下部邊緣為電控箱，去核機(jī)構(gòu)箱體下部為分料機(jī)構(gòu)及箱體支架。四部分機(jī)構(gòu)于空間上合理分配，通過電控程序帶動(dòng)兩個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的一體化自動(dòng)去核操作。

2.2分料機(jī)構(gòu)

分料機(jī)構(gòu)有上端帶有一定傾角的四面圍板焊接組成上料口，上料口下部為分料口，分料口共有6行3列，行間距離為10mm，列間距離為5mm，分料口形狀為上端口寬為60mm，長(zhǎng)為30mm，下端口長(zhǎng)款均為30mm，每個(gè)口高度為60mm，設(shè)計(jì)的目的為滿足大棗的極限尺寸，同時(shí)多孔及形狀的設(shè)置是為了利用箱體的震動(dòng)實(shí)現(xiàn)大棗從分料口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分裝進(jìn)入去核機(jī)構(gòu)部分。分料口緊貼下端口部分有通過伸縮桿電機(jī)控制的擋板，擋板上開有形狀及排列與分料口下端一致的通孔，擋板擋住分料口下端口的一半面積，另一半露出處于下端口的一側(cè)，擋板通孔一側(cè)開有可供下文所述去核桿通過的方形孔，擋板靠近方形孔邊緣側(cè)焊接有去棗桿，具體如圖二，擋板兩側(cè)有滑板，可沿著上端箱體焊接形成的滑板槽移動(dòng)。

2.3去核機(jī)構(gòu)

去核機(jī)構(gòu)最上端為裝料板，裝料板上有排列與分料口下端一致的圓柱桶，圓柱桶內(nèi)有裝料桶（如圖四），以圓柱桶中心軸開有長(zhǎng)為圓柱桶半徑，寬度滿足于可沿去棗桿上下移動(dòng)寬度的通孔，此通孔同時(shí)貫穿于裝料桶。該裝置未工作時(shí)，去棗桿水平面處與圓柱桶上端面平齊，工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)裝配于中間傳動(dòng)軸上兩個(gè)凸輪一運(yùn)轉(zhuǎn)，凸輪一通過與裝料板上的擋片接觸，使裝料板上抬，從而使大棗與擋板相壓，因裝料桶邊緣有三根支桿，支桿兩側(cè)有輕質(zhì)扭簧，三個(gè)支桿上（裝料桶內(nèi)）有安裝并接觸于三根支桿上的擋片，當(dāng)存在壓力時(shí)，迫使擋片向下移動(dòng)，從而使三根支桿受相同大小壓力往中間靠攏，且只需下移3mm，即可實(shí)現(xiàn)三個(gè)支桿相中間靠攏30°，實(shí)現(xiàn)大棗的擺正。裝料桶及裝料板內(nèi)中間軸部位開有可供去核桿運(yùn)動(dòng)的圓柱形通孔，位于裝桶通孔部位邊緣安裝有固定于裝料板上的輕質(zhì)彈簧，其目的在于實(shí)現(xiàn)當(dāng)裝料板上移時(shí)，使各個(gè)高度不同的大棗通過裝料桶彈簧的下移實(shí)現(xiàn)上端面平齊，從而有利于裝料桶實(shí)現(xiàn)大棗的擺正。去核原理為：所述去核桿材質(zhì)選用易彎曲金屬薄片材質(zhì)制成，上部有四片具有一定弧度的去核片，當(dāng)去核片插如大棗時(shí)，因其弧形結(jié)構(gòu)，從而可以利用棗肉的壓力實(shí)現(xiàn)緊貼棗核，直至去核桿到達(dá)擋板方形孔實(shí)現(xiàn)大棗的貫穿，因而減少了棗肉的浪費(fèi)。去核后的大棗隨著裝料板下落，與去棗桿接觸時(shí)，去棗桿可阻止其下落，并從一側(cè)通孔掉入分離機(jī)構(gòu)，去核完成。

2.4控制部分

電控程序由電控箱實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)的具體功能：使控制凸輪運(yùn)動(dòng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為0.5r/s，控制伸縮桿電機(jī)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期為，0.25s帶動(dòng)擋板縮，0.25s伸，其速度為為60mm/s，后停歇1.5s，即其周期為2秒。各機(jī)構(gòu)的距離為：裝料桶的支架頂端距離擋板4.5cm，距離裝料桶上端平面0.5cm。凸輪一為特制凸輪，為了滿足運(yùn)功過程中裝置所需震動(dòng)，凸輪的一半均為基圓，另一半起始位置推程直接高出基圓1cm，并在運(yùn)動(dòng)90°的角度內(nèi)推程位移均勻增加至4cm，并保持以此距離為行程至90°，后忽略回程，直接變?yōu)榛鶊A半徑，同時(shí)在凸輪退程行程的起始位置加半徑為5cm的圓角（具體形狀為圖三）。凸輪二為直桿狀，頭部為圓弧形，可使對(duì)應(yīng)弧形擋條抬升6cm。其中，凸輪二端頭朝右，同時(shí)下傾30°，凸輪一水平部分向上與水平面平行。

去核時(shí)，電控箱控制各個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，前0.5s內(nèi)，伸縮桿電機(jī)完成縮伸操作使大棗掉入裝料桶，與此同時(shí)凸輪一使裝料板抬升1cm，實(shí)現(xiàn)了大棗的分裝操作，凸輪二轉(zhuǎn)動(dòng)90°（電機(jī)以同轉(zhuǎn)速帶動(dòng)凸輪一、二轉(zhuǎn)動(dòng)，因此兩凸輪角速度相同）。后1.5秒內(nèi)，伸縮桿停止運(yùn)動(dòng)，凸輪一繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)180°，使裝料板向上抬升2cm從而實(shí)現(xiàn)大棗與擋板相壓（注意：根據(jù)之前的描述，假設(shè)大棗高度4cm，則大棗頂端距離擋板從開始裝料時(shí)應(yīng)為1cm，當(dāng)后續(xù)擋板抬升2cm時(shí)，大棗被擋板下壓1cm，因而有足夠大的力實(shí)現(xiàn)大棗的擺正及18個(gè)大棗上端面保持水平）。在1.5s的過程中，凸輪二只需轉(zhuǎn)動(dòng)60°即可開始去核操作，易知當(dāng)凸輪二開始抬升去核板實(shí)現(xiàn)去核操作時(shí)，已實(shí)現(xiàn)大棗的擺正工作。此后，通過去核板及裝料板的瞬間下落，大棗即被鉤子側(cè)鉤如通孔，實(shí)現(xiàn)后續(xù)大棗棗核分離操作。

2.5分離機(jī)構(gòu)

當(dāng)大棗完成去核操作后，大棗掉入分離塞，分離塞塞空大小為長(zhǎng)3cm，寬2cm，長(zhǎng)寬間隔均為2mm。大棗掉入時(shí)，棗核從分離塞掉入導(dǎo)流槽，掉出裝置外，大棗直接從分離塞上表面掉入收集裝置。機(jī)構(gòu)裝置圖如圖四。

3裝置的先進(jìn)性分析和可行性分析

對(duì)比于有關(guān)棗核去除的可參考文獻(xiàn)：，該去核裝置可實(shí)現(xiàn)上料后自動(dòng)分料操作，去核過程中不需要人工的干預(yù)，去核實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，去核效率高，2s內(nèi)即可完成18個(gè)大棗的去核操作，各機(jī)構(gòu)通過計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)行及驗(yàn)算操作，均具有一定可行性。去核板及裝料版通過兩頭的方形通孔安插于殼體內(nèi)焊接的支桿上。該裝置從上料、分裝、去核到分離均在裝置內(nèi)依靠電機(jī)的帶動(dòng)及電控箱的控制實(shí)現(xiàn)，可從箱體外直接獲得去核后的無核果肉，同時(shí)去核桿的設(shè)計(jì)可保證果肉的完整性，保證了大棗的價(jià)值。各機(jī)構(gòu)的尺寸滿足于大棗的極限尺寸設(shè)計(jì)，在去核過程中不會(huì)出現(xiàn)因大棗過大而出現(xiàn)卡死等情況，箱體底端由支架固定，保證裝置在運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性。上料部分的設(shè)計(jì)中，四塊擋板可使大棗依靠自身重力下落，當(dāng)其于分料口上端時(shí)，因各口間相隔尺寸較小，因而停留于分料口的可能性較小，即使停留于分料口，也可依靠裝置的震動(dòng)實(shí)現(xiàn)下落，且分料口上端能適應(yīng)于兩個(gè)大棗的直徑，從而裝料桶工作過程中出現(xiàn)“桶內(nèi)無棗”的可能性較小。

4總結(jié)

新型紅棗去核裝置，幫助人們快速剝離棗核。紅棗是一種營養(yǎng)價(jià)值比較高的食物，人們平時(shí)適當(dāng)?shù)某砸恍?duì)身體的調(diào)養(yǎng)是非常好的。在吃紅棗的時(shí)候，容易被棗核扎到嗓子，去核的方法也比較簡(jiǎn)單，可以直接棗核摳出來。如果想要紅棗來泡水喝，可以選擇自動(dòng)去核裝置，去除棗核效率高，不損失營養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：本文是2020年遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：202010146371。