一款新型紅棗去芯機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)*

何受倩,林蘭強(qiáng)

(廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息與自動化學(xué)院,廣州市，510430)

0 引言

信息化時代下，加強(qiáng)對紅棗去芯機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，對于提高紅棗產(chǎn)品的去芯水平，提高產(chǎn)品加工效率具有重要的影響。以紅棗為例，紅棗的深加工，不僅可豐富紅棗產(chǎn)品的種類，同時也能夠產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。采用優(yōu)質(zhì)、高校的去核手段，是促進(jìn)紅棗加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和前提。目前，國內(nèi)已經(jīng)有較多學(xué)者展開了對紅棗去核機(jī)的設(shè)計(jì)研究[1]。在研究中，分析了紅棗去核機(jī)的原理。在分析紅棗去核機(jī)時，以全自動化的紅棗去核機(jī)為主，借助夾持器的方式，將紅棗上料到紅棗的去核運(yùn)輸帶中，通過旋轉(zhuǎn)扶正器的方式，對連續(xù)去核的過程進(jìn)行確定，同時對紅棗進(jìn)行去核沖切。在連續(xù)自動去除棗核的積聚中，主要是設(shè)計(jì)帶有棗孔的旋轉(zhuǎn)盤，對紅棗進(jìn)行定位，從科學(xué)的角度上實(shí)現(xiàn)對紅棗的連續(xù)去核。但這種紅棗去核設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用中，需要人工進(jìn)行輔助上料。而氣動式排沖設(shè)備的主要處理方式是通過全自動機(jī)器設(shè)備借助氣動驅(qū)動的方式，試下對紅棗核的去除。上料機(jī)構(gòu)中，以鏈?zhǔn)降募t棗夾持模具組成，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，所以存在定位率不高的現(xiàn)象[2]。

由上述關(guān)于紅棗去核機(jī)機(jī)具的相關(guān)研究現(xiàn)狀能夠看出，當(dāng)前紅棗去核機(jī)在應(yīng)用中均需要借助人工輔助的方式。國內(nèi)的主要研究方向是根據(jù)紅棗的去核上料定位機(jī)構(gòu)以及沖核驅(qū)動進(jìn)行的綜合設(shè)計(jì)，研究方式較為復(fù)雜。

本次研究中，針對當(dāng)前國內(nèi)現(xiàn)有的研究先皇，提出鏈?zhǔn)綒鈩邮經(jīng)_切自動化干紅棗去核機(jī)[3]。研究中，對氣動式?jīng)_切自動化干紅棗去核機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行分析，并分析氣動式?jīng)_切自動化干紅棗去核機(jī)對紅棗去核的具體流程。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)研究的內(nèi)容，設(shè)計(jì)氣動式?jīng)_切自動化干紅棗去核機(jī)試驗(yàn)，分析旋轉(zhuǎn)插桿進(jìn)刀去核方式的去核效率、去核破碎率。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 紅棗去芯機(jī)的設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)階段，在人們生活轉(zhuǎn)變的形勢下，紅棗去芯機(jī)的研究呈現(xiàn)出必然的趨勢。在紅棗去芯機(jī)研究過程中，文章主要對所要研究的紅棗型展開分析[4]。本次研究中所選取的去核對象，主要是在經(jīng)過分級之后且干制的和田棗。本次試驗(yàn)過程中，選取橫徑在20～30 mm范圍內(nèi)的常規(guī)紅棗，縱徑的范圍在35～45 mm 之內(nèi)。為了進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與真實(shí)性，對所選取的和田棗含糖量、含水率也進(jìn)行了分析，分別為75%和35%。試驗(yàn)過程中，將輸送的速度設(shè)置為240 mm/s。要求機(jī)具在去核過程中，能夠自動輸送紅棗，通過準(zhǔn)確定向和自動輸送上料的方式，提高去核的效果[5]。此次研究種和田棗抽取的樣本為480個，其中去核率約在93%，和田棗破碎率≤2%。

1.2 紅棗去芯機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其原理分析

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，此次研究中的紅棗去核機(jī)設(shè)計(jì)主要是鏈?zhǔn)絾記_切自動化干紅棗去核，如圖1所示。該自動紅棗去核機(jī)的分析，能夠明確該機(jī)具的主要結(jié)構(gòu)，包括嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)，輥輪輸送鏈上料結(jié)構(gòu)、定位結(jié)構(gòu)、氣動式去核機(jī)構(gòu)。在輥輪輸送鏈上料機(jī)構(gòu)中，組成其輸送鏈的關(guān)鍵是輥輪；而組成輸送鏈定位的機(jī)構(gòu)則是輥輪的夾持定位鏈[6]。嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)中，由主處理器、協(xié)處理器、傳感器和步進(jìn)電機(jī)共同組成。其中，主處理器的型號為STM32F407，協(xié)作處理器的型號為STM32F103，傳感器的型號為LJ12A3-4-Z/BX。氣動式去核機(jī)的組成部分，包括旋轉(zhuǎn)插桿、電磁閥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。

圖1 鏈?zhǔn)絾記_切自動化干紅棗去核機(jī)示意圖

在掌握自動化干紅棗去核機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，分析其工作原理。在單片機(jī)程序的控制下，輥輪輸送鏈進(jìn)行輔助使紅棗材料運(yùn)載進(jìn)傳送帶，且輸送的速度固定值為240 mm/s。

上料斗底部會有彈性搓動條，彈性搓動條則會以搓動的方式使輥輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動紅棗自身進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)對紅棗的個體化排布定向輸送[7]。處理器中，攝像頭會對紅棗所在的位置進(jìn)行全方面檢測，且還能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)絽f(xié)助處理器中，存在信息的紅棗則會處于去核區(qū)，等待同步輥輪夾持定位。而步進(jìn)電機(jī)則會通過對處理器的控制，完成間接性的停滯，間歇運(yùn)作的大概時間為4 s。間歇過程中，去核機(jī)能夠?qū)t棗進(jìn)行全方面處理，將其核肉分離，且在處理完果核后將其傳輸至輥輪輸送鏈，并傳輸至卸料區(qū)域內(nèi)，紅棗去核自動化得以實(shí)現(xiàn)。

2 主要結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 紅棗去芯機(jī)的輥輪輸送機(jī)結(jié)構(gòu)與參數(shù)

2.1.1 輥輪輸送機(jī)的力學(xué)分析與尺寸參數(shù)

在自動化紅棗去核機(jī)運(yùn)行中，輥輪輸送鏈運(yùn)行上料期間，紅棗一般會在輥輪窩中進(jìn)行自動旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步能夠?qū)崿F(xiàn)處于平衡當(dāng)中。此時傳輸速度為240 mm/s，此時紅棗排布穩(wěn)定性得到有效的提升。同時輥輪輸送鏈對紅棗排布也有一定的影響，例如輸送鏈的鏈條規(guī)格、上料的傾斜度等或輥輪尺寸參數(shù)等方面[8]。圖2所示為輥輪中紅棗排布定向力學(xué)分析示意圖，能夠明確輥輪排布定向的紅棗受力情況。

圖2 輥輪中紅棗排布定向力學(xué)分析示意圖

在凹面的輥輪窩中穩(wěn)定條件基礎(chǔ)上，可將紅棗在大橫徑進(jìn)行計(jì)算，將Dz設(shè)置為30 mm進(jìn)行計(jì)算，紅棗與輥輪的軸心線夾角θ的關(guān)系

cosθ=L1(30+D2)

(1)

式中：D2——凹面輥輪最小直徑，mm;

θ——紅棗1轉(zhuǎn)動軸心與凹面輥輪1、2轉(zhuǎn)動軸心連線的夾角，(°)；

L1——凹面輥輪軸線間距，mm。

傳輸鏈紅棗運(yùn)輸?shù)倪^程中，應(yīng)勻速進(jìn)行，在旋轉(zhuǎn)輥輪中，紅棗以自旋轉(zhuǎn)為主。在紅棗相對穩(wěn)定時，輥輪自轉(zhuǎn)動角速度ω與v代表的輸送速度是確定的。紅棗處于動平衡狀態(tài)下，其動態(tài)平衡力學(xué)關(guān)系式如式(2)～式(6)。

ωD2=ωsDz

(2)

當(dāng)θ<α：

F1sin(θ+α)=mg+F2cos(90°+θ-α)

(3)

F1cos(θ+α)=F2sin(90°+θ-α)

(4)

當(dāng)θ>α：

F1sin(θ+α)+F2sin(θ-α)=mg

(5)

F1cos(θ+α)=F2cos(θ-α)

(6)

式中：Dz——紅棗最大橫徑，mm。

經(jīng)過測定，凹面輥輪對紅棗的摩擦系數(shù)為0.64。與之相鄰的紅棗間的輥輪駐足條件，首先α角度范圍為0～36°；其次，紅棗的橫徑區(qū)間為20～30 mm；最后，經(jīng)過測定，21°是紅棗物料標(biāo)準(zhǔn)的堆積角度。且物料堆積標(biāo)準(zhǔn)為靜態(tài)，基于此，能夠看出紅棗滾落的其他條件：21°<α<36°。在理論分析試驗(yàn)的矯正下，選擇10A雙側(cè)耳鏈條[9]。單鏈節(jié)距離為15.875 mm，相鄰的輥輪軸心線間距L1為31.75 mm，輥輪凹面最大橫徑D1為27.5 mm，最小橫徑D2為22.5 mm，相鄰輥輪凹面最小間距L2為9.25 mm，輥輪長為32 mm，凹面輥輪輸送平面與水平面夾角α為28°。

2.1.2 輥輪輸送機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

在紅棗自動去核機(jī)中，鏈條采用單側(cè)耳鏈條，不銹鋼材質(zhì)，其輸送鏈條是由兩條鏈條組成，材質(zhì)型號304，單側(cè)的耳鏈條則由157個輥輪組成。采用4組齒輪循環(huán)轉(zhuǎn)動的方式，有序地將紅棗輸送到各區(qū)域。在上料的區(qū)域中，彈性搓動條以及輥輪輸送鏈等；在兩條鏈條當(dāng)中可以在側(cè)耳夾裝轉(zhuǎn)動的輥輪，形成輥輪窩[10]。輥輪搓動彈性條，由硅膠皮和海綿相互包裹而成，與輥輪輸送鏈緊貼，運(yùn)行時能夠在輥輪的帶動下，實(shí)現(xiàn)在輥輪窩中的自動旋轉(zhuǎn)上料。

2.2 紅棗去芯機(jī)的輥輪尺寸參數(shù)與機(jī)理

2.2.1 同步輥輪夾持鏈尺寸參數(shù)分析

分析自動紅棗去核機(jī)時，掌握輥輪輸送定位與機(jī)理也是極為必要的。在同步輥輪中，同步輥輪夾持鏈，主要存在與紅棗去核區(qū)輥輪輸送鏈的上方，由2條輸送鏈條組成，輸送鏈條為304不銹鋼。同時，有34個U面輥輪組成，輥輪的尺寸、規(guī)格，與去核機(jī)的輥輪輸送鏈相同，水平長度為500 mm。通過同步齒輪能夠使上下輥輪鏈條實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動[11]。在U面輥輪當(dāng)中內(nèi)部材料主要是尼龍注塑，而外部材料以彈性硅膠膜包裹為主，以凸點(diǎn)的方式排列，硅膠模厚度為2 mm，外側(cè)凸點(diǎn)的厚度為4 mm。在紅棗夾持期間，上輥輪與下輥輪的間距最大彈性緩沖量為8 mm，能夠適用于橫徑在20～30 mm的紅棗進(jìn)行去核作業(yè)，在固定的間距之內(nèi)，保證紅棗的長徑與其軸心高度一致，所產(chǎn)生的誤差范圍在1.5 mm左右。如圖3所示，紅棗在輥輪的夾持結(jié)構(gòu)下的受力分析示意圖[12]。在機(jī)器進(jìn)行輸送運(yùn)動當(dāng)中，在自轉(zhuǎn)當(dāng)中，紅棗的軸方向會不斷地進(jìn)行調(diào)整，校準(zhǔn)方向，保證在間歇性出現(xiàn)的時間停頓當(dāng)中進(jìn)行相關(guān)定位的精準(zhǔn)度。

圖3 輥輪夾持鏈結(jié)構(gòu)級紅棗受力分析示意圖

2.2.2 同步輥輪的方向定位機(jī)理分析

在分析自動紅棗去核機(jī)中同步輥輪的方向定位機(jī)理時，明確該定位機(jī)理與最小作用量原理，具有密切的關(guān)聯(lián)性。最小作用量原理，是由法國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的。首先認(rèn)為物體在進(jìn)行自轉(zhuǎn)時，受到影響較大的自轉(zhuǎn)軸的作用量，在相關(guān)的運(yùn)動體系當(dāng)中，在實(shí)際當(dāng)中發(fā)生的是使某作用量取自最小值的運(yùn)動[13]。在此基礎(chǔ)上，對最小作用量原理進(jìn)行優(yōu)化后，明確在東塔系統(tǒng)中與額定時間間隔情況下，在全部可能出現(xiàn)的運(yùn)動軌跡當(dāng)中，當(dāng)最終運(yùn)行的軌跡需要滿足最小作用量這一基本的原理，能將其認(rèn)定成定向定位機(jī)理。根據(jù)上述定位，通過歐拉公式，進(jìn)而對紅棗去核機(jī)在運(yùn)輸過程當(dāng)中紅棗出現(xiàn)的最小動量的相關(guān)原理的穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析。如圖4所示為紅棗去核機(jī)中紅棗的三維坐標(biāo)示意圖。其中：a為紅棗三維坐標(biāo)系中的x軸向半徑，b為紅棗三維坐標(biāo)系中的y軸向半徑，c為紅棗三維坐標(biāo)系中的z軸向半徑。

圖4 紅棗去核機(jī)中紅棗的三維坐標(biāo)示意圖

在此基礎(chǔ)上，能夠明確建立三維坐標(biāo)軸向旋轉(zhuǎn)的力距離方程如式(7)～式(9)。

(7)

(8)

(9)

式中：ωx、ωy、ωz——紅棗繞3個軸的自轉(zhuǎn)角速度，rad/s；

Ixx、ωyy、Izz——紅棗圍繞三軸自轉(zhuǎn)的慣性矩，m4；

Mx——紅棗在ωx角速度下繞x軸自旋力矩；

My——紅棗在ωy角速度下繞y軸自旋力矩；

Mz——紅棗在ωz角速度下繞z軸自旋力矩。

通過對樣品尺寸加以相應(yīng)的測量，最終能夠得到大部分的外形均是橢圓形。由此可以推理出，Iyy>Izz>Ixx。在重力矩的影響下，紅棗圍繞三軸的轉(zhuǎn)角速度相同，均為ω，則可得出結(jié)果。

My>Mz>Mx

(10)

(11)

式中：L——紅棗的自轉(zhuǎn)角動量，N·m·s；

M——力矩，N·m。

可得Ly>Lz>Lx

(12)

根據(jù)式(12)能夠了解到，在輥輪鏈進(jìn)行輸送紅棗作業(yè)時，以x軸為中心做自轉(zhuǎn)，此時，紅棗滿足最小動量原理，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動。要是紅棗所處的位置為水平狀態(tài)，則輥輪夾持鏈進(jìn)一步會對其做出定向的排布夾持。此時，紅棗會受到不同的作用力，進(jìn)而在搓動條的作用下實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。因此，就夾持鏈的水平位置、紅棗與輸送了三部分所呈現(xiàn)出來的位置關(guān)系，能夠認(rèn)定其是幾何對稱形式，即F1≈F2，F(xiàn)3≈F4。在多種力共同作用下，最終使紅棗處于平衡，進(jìn)而紅棗自身的定向性水平也得到提升。

2.3 紅棗去芯機(jī)去核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.3.1 紅棗去核沖切的相關(guān)作用機(jī)理研究分析

通過對紅棗去核然后進(jìn)行干制的分析，其特點(diǎn)為含糖量高，表皮成干硬的狀態(tài)，且韌性較強(qiáng)。同時，棗肉的黏附性相對較高，組織結(jié)構(gòu)貼合緊密[14]。紅棗的去除沖切效果，與紅棗的物性特征，有密切聯(lián)系。對去核插桿進(jìn)行安裝，做成質(zhì)構(gòu)儀，插桿外徑為10 mm左右，其壁厚為5 mm左右。對紅棗進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)測試，通過對核開展穿刺測試，結(jié)果為其自旋速度處于靜止，此時的速度是8 rad/s。如圖5所示為插桿刀頭靜止與旋轉(zhuǎn)沖切紅棗的應(yīng)力變化示意圖。

圖5 插桿刀頭靜止與旋轉(zhuǎn)沖切紅棗的應(yīng)力變化示意圖

插桿在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下，對紅棗進(jìn)行沖切時，其刀頭的沖切阻力會隨著時間的不斷延長而升高，峰值最高可達(dá)到91.15 N。當(dāng)?shù)额^的自轉(zhuǎn)速度為8 rad/s時，刀頭的阻力也會在時間的延長下而升高，在時間最后的峰值最高時期能夠達(dá)到9.52 N。干制紅棗具備交稿的韌性，紅棗表面的韌性度也相對較高，因此其總體質(zhì)構(gòu)效應(yīng)當(dāng)使縱向剪切應(yīng)力必須要超過橫向剪切應(yīng)力[15]。若插桿刀頭在靜止的狀態(tài)下對紅棗進(jìn)行沖切，其應(yīng)力應(yīng)當(dāng)為縱向剪切力，沖切所受到的阻力會相對較大。若插桿刀頭在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下對紅棗進(jìn)行沖切，能夠?qū)t棗的表皮造成嚴(yán)重的損害，且對棗肉破壞也較為嚴(yán)重。因此，因此，通過采取8 rad/s角速度的旋轉(zhuǎn)插桿刀頭的沖切方式，以此提高沖切水平。

2.3.2 去核機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

在氣動式自動去核機(jī)構(gòu)中，其主要由組成部分包括旋轉(zhuǎn)插桿、電磁閥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。圖6為氣動式自動去核機(jī)構(gòu)原理示意圖，插桿套件在進(jìn)行去核旋轉(zhuǎn)時，采用并排安裝方法，安裝4個插桿。每個插桿的根部，都由軸承支撐，進(jìn)而安裝1模31傳動齒輪。

圖6 氣動式自動去核機(jī)構(gòu)原理示意圖

該紅棗去芯機(jī)結(jié)構(gòu)所采取的工作原理為以單片機(jī)作為控制核心，達(dá)到對輥輪輸送鏈做出相應(yīng)的通知，從而使紅棗可以在輥輪鏈作用下被送至去核區(qū)。間歇停止時，去核插桿刀頭對準(zhǔn)紅棗，對其進(jìn)行沖切，完成一次性的去核過程。此外，通過對理論性與試驗(yàn)性分析，本次研究設(shè)計(jì)中所涉及的紅棗去核刀頭，屬于旋轉(zhuǎn)插桿式[16]。圖7為氣動式自動去核機(jī)的去核過程示意圖，插桿外徑是10 mm，厚度是0.5 mm，采用的材質(zhì)主要是304不銹鋼，同時其中的刀頭帶刃，頂桿內(nèi)部采用的是直徑為8 mm的不銹鋼實(shí)心桿。套頂桿插桿彼此間能夠進(jìn)行相互滑動，四個插桿不但可以在氣缸滑臺上進(jìn)行固定，同時也能在底托平臺實(shí)現(xiàn)固定。所選擇的齒輪規(guī)格是1模31齒，齒輪外徑是33 mm，相鄰齒輪間的中心距離為31.75 mm。31.75 mm。當(dāng)插桿橫沖切紅棗時，紅棗可在擋棗板的作用下被穩(wěn)住，使沖切插桿能夠順利的對紅棗沖切。

圖7 氣動式自動去核機(jī)的去核過程示意圖

2.3.3 紅棗去芯機(jī)的檢測控制系統(tǒng)

此次研究設(shè)計(jì)過程中，紅棗去核采用的檢測系統(tǒng)屬于嵌入式單片機(jī)，主要組成部分包括：主處理器、協(xié)處理器、傳感器和步進(jìn)電機(jī)等。其中，主處理器的內(nèi)核為ARMCortex-M4F內(nèi)核，該處理器將數(shù)字信號處理、微控制處理的功能相結(jié)合，攝像頭以O(shè)V7670為主；協(xié)處理器的體系結(jié)構(gòu)為ARMv7-M的32位標(biāo)準(zhǔn)的RISC處理器。紅棗去芯機(jī)的檢測系統(tǒng)其應(yīng)用的原理是單片機(jī)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)行中輥輪輸送鏈的控制，達(dá)到檢測區(qū)接近開關(guān)，會在傳感器的影響下觸發(fā)主處理器，借助SCCB總線控制與攝像頭實(shí)現(xiàn)對輥輪輸送過程中的紅棗排布情況加以相應(yīng)的檢測[17]。與此同時，傳感器會將紅棗的信息同步傳輸?shù)街魈幚砥髦?，在?jì)算處理的方式下，由協(xié)處理器帶動核位間歇停止，使去核插桿與紅棗之間可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，進(jìn)而完成紅棗去核。

3 機(jī)具的實(shí)際效果及創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 機(jī)具的實(shí)際效果分析

3.1.1 機(jī)具的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

在分析機(jī)具試驗(yàn)的實(shí)際效果時，要對試驗(yàn)方案進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。以手工的方式，選取橫徑范圍、縱徑范圍分別在20～30 mm、35～45 mm的干制紅棗總量為480顆，將其進(jìn)行分組，可分為6組，各個組的紅棗個數(shù)為60顆，最后將其放入至式設(shè)備中進(jìn)行試驗(yàn)。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中設(shè)置輥輪輸送鏈本身的運(yùn)動速度是240 mm/s，同時輥輪夾持鏈長共計(jì)500 m，電機(jī)運(yùn)行周期是4 s，刀頭是并排四個旋轉(zhuǎn)插桿，分別對四個方向的紅棗完成去核。去核樣機(jī)的系統(tǒng)控制流程如圖8所示。

圖8 樣機(jī)的系統(tǒng)控制流程

如圖9所示為紅棗去核機(jī)構(gòu)在進(jìn)行去核的示意圖，分別對試驗(yàn)中紅棗的破碎率指標(biāo)、去核率和排布定向率數(shù)據(jù)進(jìn)行定向分析，實(shí)現(xiàn)對樣機(jī)去核性能的綜合評價。

圖9 紅棗去核機(jī)構(gòu)去核的示意圖

3.1.2 機(jī)具的試驗(yàn)結(jié)果分析

通過對機(jī)具的試驗(yàn)結(jié)果分析，能夠明確機(jī)具的去核試驗(yàn)效果較好。表1為機(jī)具去核試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)表中相關(guān)數(shù)據(jù)能夠明確，在全部的6組試驗(yàn)樣本當(dāng)中，平均定向數(shù)量的紅棗為78.76顆，定向率約為97.80%；平均的紅棗去核數(shù)是76.67顆，去核率達(dá)到93.75%；在去核過程中的破碎量平均破碎率是1.46%。

表1 機(jī)具去核試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上研究結(jié)果，對定義定向率的公式進(jìn)行總結(jié)。

定向率=紅棗長徑縱向排布個數(shù)/疏松紅棗樣本總數(shù)×100%

(13)

從本次試驗(yàn)研究的結(jié)果能夠看出，機(jī)具輥輪輸送鏈輥輪夾持鏈的定向效果、上料個體排布較好，因此能夠達(dá)到最初設(shè)計(jì)目的[18]。在進(jìn)行紅棗去核的過程當(dāng)中，紅棗自身的定向效果對去核效果造成的影響較大，因此有6顆紅棗出現(xiàn)相對瘦長，而且在夾持輥輪中橫徑面表現(xiàn)，明顯存在偏低的現(xiàn)象，導(dǎo)致插桿到頭在沖切時偏向，也在一定程度上導(dǎo)致了紅棗的破碎。因此，保證紅棗在沖切時的出現(xiàn)切口比較平整，棗肉的撕裂情況較小。綜合以上研究結(jié)果，證實(shí)無論是去核率還是破碎率，樣機(jī)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求[19]。

3.2 機(jī)具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

本次研究設(shè)計(jì)的機(jī)具創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)為：第一，借助U型凹槽，充分提高了紅棗上料、定位方法的簡單性與快捷性，定位準(zhǔn)確性較高、抗干擾能力較強(qiáng)。同時，能夠?qū)t棗直接去核，并不需要對紅棗進(jìn)行預(yù)先分揀。第二，有效改進(jìn)了當(dāng)前去核機(jī)普遍存在的缺陷問題。機(jī)具的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠解決棗核殘留的問題，同時降低棗的破碎率。

4 結(jié)論

近年來，在人們生活水平日益提升的基礎(chǔ)上，人們逐漸加強(qiáng)對物質(zhì)生活的重視。與此同時，人們已經(jīng)關(guān)注蔬果的去核。在此種情況下，學(xué)術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)加強(qiáng)對蔬果去核設(shè)計(jì)的研究，不僅對蔬果去核水平有重要的影響，同時也能夠在一定程度上促進(jìn)生產(chǎn)加工行業(yè)的發(fā)展。但是，在多種因素的影響下，關(guān)于蔬果去核的設(shè)計(jì)研究，仍存在些許的不足之處，導(dǎo)致蔬果的去核水平偏低。在此次基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對蔬果自動去核機(jī)具的設(shè)計(jì)與研究，是極為重要的。本次研究中，針對當(dāng)前蔬果去核機(jī)具的設(shè)計(jì)研發(fā)現(xiàn)狀，以紅棗為例，分析了氣動式自動紅棗去核機(jī)具的設(shè)計(jì)。本次研究中，根據(jù)已有的研究現(xiàn)狀和具體情況，展開了對氣動式自動去核機(jī)的設(shè)計(jì)，從比較全面的角度上實(shí)現(xiàn)了對紅棗的自動上料和排布。通過研究結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，紅棗去芯機(jī)擁有超過98% 的定位準(zhǔn)確率，通過對紅棗進(jìn)行去核試驗(yàn)，去核成功率能夠達(dá)到93.7%，破碎率不超過1.5%。由此研究結(jié)果能夠看出，研究設(shè)計(jì)的氣動式自動化去核機(jī)具對紅棗的去核效果較好。同時，在本次研究中，所研究的去核機(jī)具中，4個插桿處于同一平面當(dāng)中，進(jìn)而能夠?qū)?個紅棗同時進(jìn)行沖切，沖切的大小與輥輪夾持鏈的空間差距是一致的。所以，在選擇紅棗時，盡量保持紅棗外形類似。此外，借助圖像檢測、機(jī)械裝置相結(jié)合的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對紅棗的精準(zhǔn)性定位，提高紅棗的沖切率。為此，日后在對紅棗進(jìn)行去核時，可采用本次研究的鏈?zhǔn)綒鈩邮經(jīng)_切自動化干紅棗去核機(jī)。