張力 劉澤飛

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

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

摘要：針對目前椰子的加工現(xiàn)狀，手工椰子脫殼存在效率低、危險(xiǎn)系數(shù)高、資源利用率低等缺點(diǎn)。根據(jù)椰子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和椰殼特性，設(shè)計(jì)一種基于滾切原理的椰子脫殼機(jī)。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(jīng)由雙托輥和剝殼刀具構(gòu)成的脫殼通道，椰子邊轉(zhuǎn)動(dòng)旋進(jìn)邊切開椰殼。

關(guān)鍵詞：椰子；脫殼；滾切式

椰子，是椰子樹的果實(shí)，是由外層為纖維的殼組成的，提供椰子皮纖維和內(nèi)含可食厚肉質(zhì)的大堅(jiān)果。在對椰子進(jìn)行深加工的過程中，椰子的脫殼工藝處理是一個(gè)關(guān)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(shí)不能破壞椰肉的品質(zhì)，而物理剝殼法都對椰肉品質(zhì)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(jiān)果脫殼機(jī)械，但其發(fā)展相當(dāng)緩慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展，并且成熟的機(jī)型以及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。在技術(shù)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(jī)具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。（3）作業(yè)成本偏高。針對這些不足，就需設(shè)計(jì)一種脫殼機(jī)械結(jié)構(gòu)，既工作結(jié)構(gòu)簡單可靠又成本低廉。

1、平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要思路是：采用定速滾刀器滾動(dòng)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(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。平臺(tái)主要有傳動(dòng)部分4、輸送部分2和切殼刀具工作部件5、7組成。平臺(tái)的導(dǎo)向喂入裝置2是直輥與螺桿組合結(jié)構(gòu)，它既可以對物料進(jìn)行水平輸送，也可以完成導(dǎo)向功能，使椰子進(jìn)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(gè)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(zhuǎn)速及方向相同。椰子的旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)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(chǎn)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(tái)的結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、傳動(dòng)部件、支撐構(gòu)架、壓力桿及調(diào)解機(jī)構(gòu)等。

其各部分構(gòu)造分述如下：

（1）傳動(dòng)部分：主要由電機(jī)13、四個(gè)齒輪3和大、小帶輪和V型帶等組成。小帶輪12和電機(jī)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(jī)啟動(dòng)后，大、小帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輸送部分。

（2）輸送部分：由下料斗1、出料斗9和導(dǎo)向?qū)?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(tái)工作原理

電機(jī)啟動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)速度旋轉(zhuǎn)，并推動(dòng)椰子以一定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度沿輸送對輥的軸向方向運(yùn)動(dòng)，椰子經(jīng)由一個(gè)每次僅能通過一個(gè)椰子的孔進(jìn)入剝殼工作部件。椰子進(jìn)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。椰子與滾刀摩擦力的作用使?jié)L刀作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)滾刀與椰子作相對靜止運(yùn)動(dòng)。在平均中徑處椰子被滾刀割開并繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jīng)部分脫離或裂開，然后進(jìn)行殼肉分離即可。試驗(yàn)時(shí)，先將椰子加入料斗，旋轉(zhuǎn)手柄，椰子就通過對輥輸送到脫殼工作系統(tǒng)，只要微調(diào)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(tái)剝殼工作部件結(jié)構(gòu)

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

1.支承托輥，2.椰子，3.滾刀

4、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)簡圖

本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)較為簡單，即動(dòng)力由電機(jī)通過V帶傳動(dòng)，直接將能量傳到主動(dòng)軸，主動(dòng)軸的齒輪1帶動(dòng)過渡齒輪2，過渡齒輪2帶動(dòng)齒輪3，從而使得主動(dòng)軸和從動(dòng)軸以同旋轉(zhuǎn)方向同速率轉(zhuǎn)動(dòng)。其方案簡圖如圖5-1所示。

5、結(jié)語

該平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單，采用機(jī)械剝殼法，機(jī)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(shè)計(jì)精度上還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。另外還需針對本結(jié)構(gòu)對刀具進(jìn)行具體討論。（作者單位：1.重慶交通大學(xué)；2.重慶京東方光電科技有限公司）

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[4]《機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版，邱宣懷主編，高等教育出版社