吳振天，劉 朝，單 梁，楊光軍

(德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州 253023)

0 引言

海南省擁有得天獨(dú)厚的椰子資源，椰子的高效利用具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值，而海南的椰子加工產(chǎn)業(yè)相對落后，多年來人們對椰子的價值沒有進(jìn)行過全面的徹底開發(fā)，導(dǎo)致了資源的極大浪費(fèi)。因此，急需一種可以大幅提高椰子加工效率的機(jī)器，從而促進(jìn)椰子加工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

本機(jī)器以綠色環(huán)保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實現(xiàn)椰子分離過程的簡單化和集約化以及實現(xiàn)椰子各部位的快速分離，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

1 總體設(shè)計方案

本機(jī)器主要由傳動系統(tǒng)、椰子內(nèi)部切割刀具、椰子外部剝離刀具、椰子頂打孔鉆頭、椰子固定及移動裝置組成。各個系統(tǒng)相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)椰子各部位的快速分離，從而為不同的椰子加工產(chǎn)業(yè)提供相應(yīng)的原材料［2］。整體效果圖如圖1所示。

1．1 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)工作原理:

電動機(jī)—＞皮帶輪(1)—＞皮帶輪(2)—＞切割主軸—＞鉆頭(椰子內(nèi)部切割刀具)。

電動機(jī)類型如表1所列。

表1 電動機(jī)參數(shù)

圖1 多功能椰子分離機(jī)機(jī)整體示意圖

1．2 椰子內(nèi)部切割刀具

根據(jù)椰肉緊貼內(nèi)壁生長的特點(diǎn)，內(nèi)部切割刀具可以在保證不傷及椰殼的同時，環(huán)繞內(nèi)壁高速旋轉(zhuǎn)。本團(tuán)隊自行設(shè)計的刀頭為雙頭對稱式，切割過程中可同時將椰肉打碎，便于取出，具有高效，安全的特點(diǎn)。刀具的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號:YG3X;密度:14．6 ～15．2g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。如圖2為椰子內(nèi)部切割刀具圖。

圖2 椰子內(nèi)部切割刀具

1．3 椰子外部剝離刀具

根據(jù)椰殼纖維分布的特點(diǎn)，利用高速旋轉(zhuǎn)的梳齒刀具，當(dāng)?shù)毒吲c椰殼接觸，齒尖部分切入椰殼中，在旋轉(zhuǎn)力矩的作用下，將齒狀刀具所接觸的纖維撕扯下來。經(jīng)過加工后的纖維呈細(xì)條狀，具有切削效率高，纖維完整率高的特點(diǎn)。

刀具的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號:YG3X;密度:14．6～15．2 g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．4 椰子頂打孔鉆頭

椰子頂部打孔鉆頭可以在最短的時間內(nèi)在椰殼頂打孔，從而很方便的取出椰汁。鉆頭的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號:YG3X;密度;14．6～15．2 g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．5 椰子固定及移動裝置

椰子固定裝置為半球型，內(nèi)附鋼釘，即契合椰殼外形又可牢固的將椰子固定，同時，該裝置可繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，為其它操作打下基礎(chǔ)。移動裝置為小車及導(dǎo)軌可以方便地移動椰子。整個裝置設(shè)計簡約，方便操作。裝置的材料:碳素合金鋼，碳素合金牌號GB20Mn［3］。

2 工作原理及產(chǎn)品特點(diǎn)

2．1 工作原理

本機(jī)器針對海南特有的椰子加工產(chǎn)業(yè)進(jìn)行開發(fā)，具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機(jī)多用的特點(diǎn)。本機(jī)特制的內(nèi)外刀具，設(shè)計獨(dú)特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料，從而實現(xiàn)椰子的經(jīng)濟(jì)效益最大化［4］。

2．2 產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)椰子固定及移動裝置可以讓椰子在分離過程中自由改變與加工刀具之間的相對位置，保證椰子殼的完整性，并且做到加工無死角。

(2)椰子頂部打孔鉆頭可以在數(shù)秒內(nèi)將椰殼頂部打穿，比傳統(tǒng)的人工鑿孔效率提高數(shù)倍。

(3)椰子內(nèi)部切割刀具可以保持高轉(zhuǎn)速環(huán)繞椰殼內(nèi)壁切割，在將椰殼內(nèi)壁打磨干凈的同時，可以將椰肉打碎，從而方便取出。

(4)椰子外部剝離刀具可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其貼近椰子外皮時，可迅速去除外皮，進(jìn)一步控制其與椰子外壁距離，可快速將椰子纖維剝離。

(5)轉(zhuǎn)軸接頭為可拆卸設(shè)計，從而可以在鉆頭和內(nèi)部切割刀具之間轉(zhuǎn)換，達(dá)到功能多樣化目的。

3 結(jié)語

本機(jī)械具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機(jī)多用的特點(diǎn)。該機(jī)特制的內(nèi)外刀具，設(shè)計獨(dú)特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料。根據(jù)對其市場、政策、技術(shù)、企業(yè)需求方面因素調(diào)研，該機(jī)器以綠色環(huán)保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實現(xiàn)椰子分離過程的簡單化和集約化，提高生產(chǎn)效率，降低成本［5］。

［1］ 毛 彧，傅國華．海南椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的問題及對策［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(7):410－411．

［2］ 陳立周．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2005．

［3］ 聞邦椿．機(jī)械設(shè)計手冊［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

［4］ 張浩棟，張 燕，梁 棟．椰子滾切式剝衣機(jī)的設(shè)計［J］．食品與機(jī)械，2013(1):167－169．

［5］ 伍湘君，樊軍慶，毛 舟，等．椰子剝衣機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］．食品與械，2014(2):262－265．