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        一種手搖式花生脫殼機(jī)的研制

        2019-08-07 01:31:55薛春娥章小紅
        關(guān)鍵詞:脫殼花生

        薛春娥 章小紅

        [摘 要]針對花生脫殼的現(xiàn)狀,研制了一種手搖式花生脫殼機(jī),介紹了整機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成和工作原理,并對脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置、振動篩選裝置等主要功能部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析說明。

        [關(guān)鍵詞]花生;脫殼;手搖式

        [中圖分類號]TS04 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

        花生,也稱“長生果”,在我國的栽培歷史悠久,因其維生素B1、B2、E、K的含量豐富,對降低膽固醇,防治動脈硬化、高血壓和心臟病,增強(qiáng)記憶力,抗老化,止血等有一定功效,備受全國人民喜愛。在進(jìn)行花生制品的加工時(shí),首先要脫殼,此過程不能破壞花生仁的外表面,更不能壓碎花生仁,因此,花生的脫殼在花生加工中起著非常重要的作用。

        目前,國內(nèi)外有大量關(guān)于花生剝殼機(jī)的研究,從剝殼原理上講,主要有擠壓式、打擊揉搓式、擠壓揉搓式、氣爆式等。揉搓式剝殼機(jī)利用滾筒-凹板篩結(jié)構(gòu),花生果在剝殼滾筒轉(zhuǎn)動作用下,受到反復(fù)搓擦,使外殼破裂,從凹板柵條的間隙中擠出花生仁,達(dá)到剝殼的目的。擠壓式花生剝殼機(jī)采用橡膠滾筒與橡膠板擠壓使花生仁脫殼,脫殼率高,破損率小,加工成本低。

        從花生剝殼的動力來講,主要有手工剝殼和電動脫殼。手工剝殼費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率低下;電動脫殼設(shè)備機(jī)組通常體積較大,價(jià)格昂貴,僅適用于加工廠大批量的花生加工,對于廣大的散戶花生種植家庭而言,搬運(yùn)不便,不適合室外作業(yè),性價(jià)比不高,因此大量花生種植戶很難享受技術(shù)進(jìn)步帶來的實(shí)惠。本文介紹一種簡易的手搖式花生脫殼機(jī),其結(jié)構(gòu)簡單、外形小巧、操作便利,適合家用及出行攜帶。

        1 總體結(jié)構(gòu)及工作原理

        1.1 總體結(jié)構(gòu)組成

        該手搖式花生脫殼機(jī)由把手、脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置、振動篩和機(jī)架等組成,如圖1所示。脫殼裝置安裝在機(jī)架頂部,由轉(zhuǎn)軸3和殼體4組成,殼體固定在機(jī)架上,截面呈U形,兩端封閉,側(cè)壁由平行于轉(zhuǎn)軸3的格柵組成,花生由此加入;轉(zhuǎn)軸3與把手1固連,位于殼體內(nèi)軸段部分安裝有平行于該軸且沿圓周陣列的壓板,如圖2所示。手搖式鼓風(fēng)裝置安裝在脫殼裝置的側(cè)下方,由把手通過一對圓柱齒輪和行星輪系傳動增速,向脫殼裝置下部提供風(fēng)力,便于花生殼和花生仁的分離。振動篩安裝在脫殼裝置和鼓風(fēng)裝置的下方,包括矩形篩網(wǎng)8、固定軸7和驅(qū)動軸16,驅(qū)動軸16的運(yùn)動由中間齒輪軸12通過六桿機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成擺動獲得。

        1.2 主要技術(shù)參數(shù)

        要求整機(jī)的最大外形尺寸不超過通常的家用微波爐尺寸,重量輕巧;花生剝殼效率不低于80kg/h,脫殼率96%以上,花生仁的破損率低于4%。

        1.3 工作原理

        花生投入殼體內(nèi),動力由把手1輸入,通過傳動裝置把運(yùn)動和動力分別輸送至脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置和振動篩:轉(zhuǎn)軸3與把手1通過固定連接隨把手一起轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸3上的壓板與殼體格柵間歇作用,將花生外殼碾碎,花生殼和花生仁從殼體底部隔柵掉落;轉(zhuǎn)軸3通過一對大小圓柱齒輪傳動帶動中間齒輪軸12增速轉(zhuǎn)動,該軸又與行星輪系桿固連,通過行星輪系,較大倍率增速后由小太陽輪帶動鼓風(fēng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn),鼓風(fēng)裝置提供風(fēng)力將從脫殼裝置中落下的花生殼吹出,花生仁由于密度較大落入下面的振動篩上;中間齒輪軸12通過六桿機(jī)構(gòu)使驅(qū)動軸16獲得上下擺動,進(jìn)而帶動篩網(wǎng)振動,落在篩網(wǎng)上的花生仁通過篩網(wǎng)的格柵落入放在篩網(wǎng)下的收取裝置中。

        2 主要工作部件的設(shè)計(jì)

        2.1 殼體設(shè)計(jì)

        殼體與機(jī)架固連,花生進(jìn)入殼體之后,是通過殼體側(cè)壁格柵與轉(zhuǎn)軸壓板之間摩擦擠壓作用,使花生脫殼的,然后花生仁和花生殼一起從殼體格柵間隙中掉落,設(shè)計(jì)時(shí),殼體格柵間隙要合理,過大的間隙會讓花生未經(jīng)擠壓破碎就完好掉落,過小的間隙又會讓花生脫殼后仍然無法從格柵間隙中掉落,導(dǎo)致多次碾壓破壞花生仁。

        2.2 鼓風(fēng)機(jī)傳動部分設(shè)計(jì)

        根據(jù)人機(jī)工程原理,設(shè)定手搖的轉(zhuǎn)速為60r/min,鼓風(fēng)機(jī)速度為1800r/min,因此,風(fēng)機(jī)主軸與手搖把手之間的轉(zhuǎn)動比為30,依此設(shè)計(jì)鼓風(fēng)機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)。該傳動部分為一對定軸齒輪和一組行星輪系構(gòu)成的復(fù)合輪系,傳動比的分配如下:定軸輪系傳動比為3,行星輪系為10。

        定軸輪系設(shè)計(jì)。選用直齒圓柱齒輪,取模數(shù)m=2,大圓柱齒輪2的齒數(shù)取90,與之嚙合的小齒輪2的齒數(shù)取30。

        行星輪系設(shè)計(jì)。小太陽輪的齒數(shù)Zm=11,固定大太陽輪(內(nèi)齒輪)的齒數(shù)Zn=99,則由行星輪系的傳動比 得總傳動比

        2.3 振動篩的傳動設(shè)計(jì)

        為了得到往復(fù)搖擺的振動,設(shè)計(jì)如圖3所示的六桿機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的構(gòu)件代號與圖1的總體結(jié)構(gòu)圖一致,該六桿機(jī)構(gòu)自由度為1,主動件為構(gòu)件18,從動件為構(gòu)件14??煽闯蓛山M四桿機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合,即構(gòu)件18(主動)、17、13(從動)、機(jī)架組成的平行四邊件雙曲柄機(jī)構(gòu)與構(gòu)件13(主動)、15、14(從動)、機(jī)架組成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)。構(gòu)件15、14鉸接于軸16上,振動篩的驅(qū)動軸16由此獲得擺動動作。

        曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):取行程速比系數(shù)K=1.1,搖桿擺角,曲柄的極位夾角,取曲柄長度為LCD=15mm, 據(jù)此可算出各桿相對長度:LCE=48mm,LEF=88.7mm, LDF=90.36mm。

        經(jīng)驗(yàn)算,最小傳動角γmin=58°≥40°~50°,所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)傳動性能良好。

        雙曲柄(平行四邊形)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):已知曲柄長度LAB=LCD= 15mm,根據(jù)其他部件裝配關(guān)系連桿長度LBC=123mm。

        2.4 振動篩板的設(shè)計(jì)

        振動篩板的作用是將脫殼后的花生殼和花生仁篩選分開,篩板上設(shè)計(jì)了兩根軸,一根是篩板的驅(qū)動軸16,另一根是篩板的旋轉(zhuǎn)軸,篩板在驅(qū)動軸的帶動下做上下圓弧擺動,擺動幅度15mm,為了使花生仁能更好地掉落,將篩板傾斜一定的角度,與水平夾角呈5度,篩板上有20根直徑為2mm的鋼筋,每兩根之間的距離是8mm。

        3 樣機(jī)制作

        按照設(shè)計(jì)圖紙制造出了相關(guān)零部件,裝配得到整臺樣機(jī),如圖4所示。最大外形尺寸480(長)*310(寬)*347(高) mm,整機(jī)質(zhì)量23kg。體積小巧,無需電源,適合家用和出行攜帶。經(jīng)初步樣機(jī)的試驗(yàn),剝殼效果良好,剝殼率達(dá)到97%,花生仁的破損率小于3%。

        4 結(jié)論

        該花生剝殼機(jī)利用手搖式的人工動力,通過齒輪輪系和連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)動力的傳動和分配,使得剝殼、振動篩選和殼仁分離等功能的動力都源于手柄,無需電源,僅轉(zhuǎn)動把手就能實(shí)現(xiàn)剝殼、篩選和分離等功能,結(jié)構(gòu)簡單,操作和維護(hù)方便。在該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理基礎(chǔ)上,稍加改進(jìn)就可應(yīng)用于其他殼類果子的剝殼,易于推廣應(yīng)用。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 張怡.中國花生生產(chǎn)布局變動解析[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì),2014(11).

        [2] 楊明軒.擠壓式花生剝殼機(jī)的技術(shù)改造[J].機(jī)械,2017(09).

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