高效山楂去核机的研制

刘振鹏 辛绍杰 徐国平 玉苏普江·司马义/上海电机学院机械学院

高效山楂去核机的研制

刘振鹏 辛绍杰 徐国平 玉苏普江·司马义/上海电机学院机械学院

为了提高山楂去核的效率，本文提出了一种能安全，快速为山楂去核的机器方案，对该机器的工作原理进行了分析，并进行了机器机构的设计，所制作的高效山楂去核机达到了预期效果。

山楂去核机；分度机构；球面凸轮机构；设计

1.山楂去核的现状分析

随着我国经济的快速发展和人们生活水平日益的提高，人们对食品质量要求也与日剧增，显然单靠手工或十分简陋的工具，山楂的脱核品质也难以保证。在果树种植业蓬勃发展的今天，由于缺少性能好的加工设备，导致加工手段落后，水果加工业效率低，有些地区还常出现鲜果品积压腐烂现象，给农民造成不可估量的经济损失。山楂核可做为中药药材，山楂与山楂核的分离，能提高山楂的利润价值。生产中，山楂脱核作业是最耗费人力和时间的工序。目前国内以手工或十分简陋的工具完成脱核为主。一般情况，每人每天(以8h计)加工山楂50-06kg，劳动强度大，生产效率低。因此，在我国发展山楂脱核机械乃至脱核前处理生产线，取代手工作业已成为必然趋势。针对中国水果资源丰富、分布广泛的特点，特别要加大对中小型去核机具的研制，以适应广大果农及小型果品加工厂的需求。这样，将会有丰富多样的食品来满足人们的需求，从而保护果农种植的积极性。

2.山楂去核机的设计

山楂去核机采用主传动与副传动两部分：主传动的主要传动顺序为电动机通过同步带及同步带轮，经过减速器并利用空间槽轮机构，带动主轴做间歇转动从而带动工作台转动；副传动是用来带动刀具的上下往复运动，其主要组成为凸轮和刀具支架。

2.1山楂的定位问题

山楂去核机的工作台回转机构采用预先设定位置放置山楂的分度工作台的方案，分度工作台面开有多个孔，用以盛放山楂，并且孔的中心位置安装定位针，在放置山楂时，可通过定位针使山楂稳定在分度台面上，以保证了去核的准确性。

2.2 山楂去核机的功能

山楂去核机的分度台机构采用球面槽轮机构，脱核机构采用直动凸轮机构。山楂去核机通过一台旋转电机同时驱动分度工作台和脱核机构运动，实现分度工作台的间歇旋转和脱核机构的上下往复运动。山楂去核机的分度工作台采用圆盘多孔式的结构，分度工作台与槽轮转盘连接，刀具采用薄壁不锈钢管制成，且刀头采用单刀头或双刀头两种，由主轴带动凸轮和槽轮圆柱销的协调运转，脱核机构能够精准去核，设计巧妙；通过本机实现了山楂去核的自动化，提高工作效率和去核的准确度，保证食品的安全卫生和从业人员的安全。

2.3山楂去核机的结构设计

山楂去核机的结构示意图如图1所示。

1-槽轮圆柱销；2-槽轮转盘；3-分度工作台；4-凸轮；5-刀具支架；6-刀具；7-挡板；8-减速器平台；9-主轴；11-同步带轮；12-减速器；13-同步带；14-电机；20-孔；21-山楂图1 山楂去核机结构示意图

（1）脱核机构和工作台回转机构的协调设计。脱核机构和工作台回转机构的协调运转由驱动机构来完成，通过驱动机构的电机14传给同步带13及同步带轮11，经过减速器12，将转速和力矩合理输出传给主轴9。主轴上安有盘形凸轮4，槽轮圆柱销1。主轴与凸轮、槽轮圆柱销都采用键槽配合。主轴每旋转一周，凸轮、槽轮圆柱销同时旋转一周。凸轮旋转一周，脱核机构上下往复运动，实现脱核。同时，圆柱销旋转一周，带动槽轮转盘2间歇转动，进而通过传动轴实现分度工作台间歇运动。主轴旋转带动所述分度工作台上相邻的孔之间旋转所需的时间等于脱核机构完成一次山楂脱核的时间，使脱核机构和工作台回转机构保证了山楂的间歇进给与山楂脱核的协同工作。

（2）刀具的上下往复运动。刀具的往复运动采用球面槽轮机构，如图2所示。刀具支架5固定，脱核刀具6运动，利用限位和回弹，保证脱核刀具与凸轮接触。通过直动凸轮机构把电机的输出通过同步带给主轴的旋转运动转化成直线运动，从而推动刀具运动。在完成一次工作后，通过刀具支架实现回弹，使脱核刀具完成进给运动。

1-槽轮圆柱销；2-槽轮转盘图2 球面槽轮机构

（3）分度工作台的间歇旋转。分度工作台与槽轮转盘和槽轮圆柱销构成的球面槽轮间歇机构相连接，通过槽轮圆柱销开始进入槽轮转盘，槽轮转盘内凹锁止弧松开，槽轮圆柱销驱动槽轮转盘转动。当槽轮圆柱销脱出槽轮转盘，槽轮转盘内凹锁止弧被槽轮圆柱销外凸圆弧锁住，使得槽轮转盘静止不动，直至槽轮圆柱销再次进入槽轮转盘时，槽轮重新被槽轮圆柱销驱动。从而，槽轮圆柱销作连续转动，槽轮转盘被驱动作单向间歇转动，使槽轮能够将主轴的等速转动转化为分度工作台的单向间歇转动。

（4）动力源：通过电机传给同步带及同步带轮，经过减速器，将转速和力矩合理输出传给主轴，主轴带动槽轮圆柱销和凸轮，从而，分度台与刀具运动。

（5）刀具材料：刀具采用薄壁不锈钢管制成，且刀头采用单刀头或双刀头两种。

2.4山楂去核的工艺动作

根据上述分析，山楂去核机要求完成的工艺动作有以下几个动作：

（1）加料：这一动作可利用人工加料，将山楂固定在定位针上，分度工作台的转速符合人工加料的速度，保证了人工加料的安全性。

（2）去核：其工艺动作可分为工作台的间歇运动和刀具的上下运动，要求刀具自上向下运动前，旋转工作台做一次间歇运动。

（3）成品收集：成品收集机构为一挡板，位于分度工作台一侧，挡针位于分度工作台上方，通过挡板和分度工作盘的配合，卸料挡板即把山楂从分度工作台上拨下来，进入成品收集器。

[1]辛绍杰,赵博通等.山楂去核器.发明专利,ZL 201410136617.6.

[2]张召波,陈义厚.简易山楂去核机的设计[J].大众科学(科学研究与实践),2002,5.

[3]刘从伍,王文祥.一种山楂去核机的设计[J].大众科技,2014,8.

刘振鹏:男，上海电机学院机械设计制造及自动化专业本科生。

辛绍杰:男，上海电机学院机械学院教授。

徐国平:男，上海电机学院机械设计制造及自动化专业本科生。

玉苏普江·司马义：男，上海电机学院机械电子工程专业本科生。