陳津

摘 要：為了滿足食品加工行業(yè)對(duì)根莖狀蔬菜切割機(jī)日益增長(zhǎng)的需求，本文對(duì)切割機(jī)的智能優(yōu)化設(shè)計(jì)做出介紹，簡(jiǎn)述了其結(jié)構(gòu)、工作原理，對(duì)刀片的粘連問題，進(jìn)料桶卡塞問題，以及切片厚度的自動(dòng)調(diào)整提出了優(yōu)化方案，并對(duì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵部位進(jìn)行了校核。

關(guān)鍵詞：蔬菜切割機(jī)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；強(qiáng)度校核；刀片粘連；進(jìn)料桶卡塞

一、優(yōu)化的目的意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速，快餐文化發(fā)展迅猛，對(duì)莖塊類食物的需求越來越多。大規(guī)模的塊根狀食品加工都要用它對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，企業(yè)對(duì)根莖狀蔬菜切片機(jī)的加工程度和加工能力也提出了更為嚴(yán)格的要求，但目前的根莖狀蔬菜切片機(jī)因?yàn)楣β蚀?、切塊進(jìn)料與刀片的轉(zhuǎn)動(dòng)配合不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率低、切片厚薄不一；刀片與切片的粘連也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率低；進(jìn)料桶卡塞導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。所以性能良好、效率高、綠色環(huán)保衛(wèi)生蔬菜切片機(jī)急需出現(xiàn)，來填補(bǔ)這一巨大的市場(chǎng)空白。本文對(duì)根莖狀蔬菜切片機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

二、結(jié)構(gòu)及工作原理

該設(shè)備通過兩個(gè)動(dòng)作完成對(duì)蔬菜的切割：蔬菜的直線間歇移動(dòng)和切刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過兩者的動(dòng)作配合從而完成整個(gè)切片動(dòng)作。我們選用無極調(diào)速裝置來調(diào)控刀具的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以獲得不同厚度的薄片，同時(shí)我們還對(duì)進(jìn)料口，出料口以及刀片做了優(yōu)化處理使其更加高效。

切片機(jī)的工作流程：切刀旋轉(zhuǎn)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)→蔬菜向前推進(jìn)→蔬菜被切成片→蔬菜進(jìn)入卸料箱。

本設(shè)計(jì)主要由電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)裝置、無級(jí)調(diào)速裝置，旋轉(zhuǎn)葉輪、進(jìn)料和出料裝置組成。如圖1所示。

工作原理：以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過V帶傳動(dòng)把動(dòng)力傳遞到調(diào)速裝置，調(diào)速裝置的輸出端連接旋轉(zhuǎn)刀盤，旋轉(zhuǎn)刀盤上有兩把對(duì)稱安裝的刀片，根莖狀蔬菜在盛料箱內(nèi)通過推進(jìn)裝置將其推向旋轉(zhuǎn)刀盤，無極調(diào)速裝置調(diào)節(jié)刀片速度，把根莖狀蔬菜切成片，被切下的物料從刀盤底落下，然后經(jīng)出料口送出。

本文設(shè)計(jì)的切片機(jī)結(jié)構(gòu)和裝置組成：

1.電動(dòng)機(jī)。該切片機(jī)選用的是Y系列電動(dòng)機(jī)，型號(hào)是Y100L1-4，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定功率為2.2KW/h。

2.皮帶傳動(dòng)裝置。皮帶傳動(dòng)裝置的帶型選擇V帶，傳動(dòng)比選為3。V帶傳動(dòng)性能的最主要的優(yōu)點(diǎn)是V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，故本設(shè)計(jì)選擇V帶傳動(dòng)。

3.變速裝置。該變速機(jī)構(gòu)無級(jí)變速，可以控制刀盤以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足了加工不同厚度的切片時(shí)所需要的轉(zhuǎn)速，操縱起來也很方便，其中軸的材料為45號(hào)鋼，選用深溝球軸承固定軸，采用軸肩定位。

4.盛料箱和卸料箱。盛料箱和卸料箱都是用薄鋼板做成的，材料選擇45號(hào)鋼，二者是可拆卸式，通過螺絲固定在機(jī)架上。

三、優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.對(duì)刀片的優(yōu)化。由于土豆、紅薯等根莖狀植物含有大量淀粉，在連續(xù)的切削過程中切片可能和刀片發(fā)生粘連，導(dǎo)致切片質(zhì)量下降，影響工作效率。為了解決這一問題我們考慮采取減小刀片與切片接觸面積的方法來降低粘連的可能性。刀片設(shè)計(jì)圖2如下。

在刀刃處開有兩個(gè)環(huán)形槽，并在轉(zhuǎn)向處做圓角處理，以減小應(yīng)力集中對(duì)刀片強(qiáng)度的影響。

2.切片厚度調(diào)節(jié)裝置的優(yōu)化

由于在切削根莖狀蔬菜的時(shí)候?qū)τ诓煌男枨笪覀冃枰邢鞑煌潭鹊母o狀蔬菜厚度，對(duì)此我們通過無級(jí)變速裝置和加入墊圈的辦法二者配合使用來改變所要切削根莖狀蔬菜的厚度，設(shè)計(jì)加工不同型號(hào)的墊圈，使用者可以通過調(diào)節(jié)無級(jí)變速器和選擇不同型號(hào)的墊圈二者共同配合來獲得自己所需要的根莖狀蔬菜的厚度。

3.進(jìn)出料桶的優(yōu)化

根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)要求，根莖狀蔬菜在盛料箱內(nèi)需要通過推進(jìn)裝置將其推向旋轉(zhuǎn)刀盤，因?yàn)榍械妒亲鰣A周運(yùn)動(dòng)，為了合理利用切刀的長(zhǎng)度，盛料箱的截面形狀也要成弧形，使其可以與刀盤合理配合。為此，入料斗設(shè)計(jì)成水平放置的筒狀，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，根莖狀蔬菜從上面的入口放入盛料箱，左端有推板，通過推板把根莖狀蔬菜推向旋轉(zhuǎn)刀盤，把根莖狀蔬菜切成片。為了保證進(jìn)料桶的質(zhì)量我們選擇45號(hào)鋼作為材料。另外，由于工作環(huán)境比較濕潤(rùn)，進(jìn)料桶容易生銹，為了增加其使用壽命我們選擇在加工之前對(duì)進(jìn)料桶做拋光處理，并且提醒使用者在每次用完之后要對(duì)其清洗干燥。

出料筒的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，方案很多，在滿足整體結(jié)構(gòu)美觀的前提下，設(shè)計(jì)成如下圖4所示的形狀，材料用的也是45號(hào)鋼。

4.結(jié)論

（1）本機(jī)通過對(duì)刀片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化解決了刀片與切片的粘連問題。

（2）無極調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)了切片厚度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（3）對(duì)進(jìn)出料桶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免進(jìn)料卡塞而且使出料干凈徹底。

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作者簡(jiǎn)介：楊博宇（1996-2-9），男，漢族，河北省保定市雄縣，本科，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。endprint