鄭 強，馬紅波

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

大蒜是一種半年生草本植物，屬于百合科蔥屬類，研究表明大蒜含有豐富的營養(yǎng)元素，具有優(yōu)良的經(jīng)濟價值[1]，大蒜中的大蒜素可以防治腫瘤和癌癥、抑制呼吸道病毒，同時還可保護(hù)小腸缺血再灌注損傷等作用[2]。我國是大蒜種植大國，也是我國的主要經(jīng)濟作物[3]，大蒜種植面積達(dá)70 萬公頃左右，大蒜的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的70%以上，是種植、加工、出口的主要國家，我國大蒜種植歷史悠久，品質(zhì)優(yōu)良，深受國內(nèi)和國外消費者的喜愛[7]。使用機械化作業(yè)對大蒜的收獲可提高效率，從而保存大蒜的優(yōu)質(zhì)性[4]。目前國內(nèi)許多工作者對大蒜播種、收獲機機具進(jìn)行的充分的設(shè)計與研究[5]，從而減少損失。然而，現(xiàn)在對大蒜的脫皮、破碎等進(jìn)行一系列的加工處理，只適應(yīng)大型工廠化的加工處理，市場（餐館、家庭）上鮮有對大蒜的脫皮成泥一體化處理，主要通過干式大蒜脫皮處理或者濕式大蒜脫皮處理然后再通過大蒜切泥機進(jìn)行成泥完成大蒜的脫皮成泥加工作業(yè)[6]，這些方法費時費力，屬于間斷性作業(yè)，效率低下，不能得到廣泛的應(yīng)用且不適用于小型餐廳和家庭使用。

針對現(xiàn)在市場對蒜泥脫皮率低、成泥率效果差，并未有適用于小型餐館大蒜脫皮成泥機的現(xiàn)實問題，為便于大蒜在日常生活中的實際使用，解決剝皮、研碎等費工費時的大蒜處理工序，研制設(shè)計一種簡易、輕巧、綠色、環(huán)保、高效的小型大蒜脫皮成泥一體機。

1 整體結(jié)構(gòu)及設(shè)計原理

1.1 設(shè)計原理

設(shè)計利用旋轉(zhuǎn)式剝蒜裝置脫皮，具體工作過程如下：利用干式脫皮原理，蒜瓣在圓筒內(nèi)壁和圓輥的相對運動和離心力的作用下，通過摩擦轉(zhuǎn)動實現(xiàn)剝皮。圓筒內(nèi)壁和圓輥都采用硅膠材料制成，且硅膠表面都加工成排列均勻的小凸起，從而保證了很好的摩擦性，有利于蒜仁和蒜皮的分離，而且蒜仁損傷程度低。吹皮裝置采用風(fēng)機將剝離的蒜皮吹干凈。成泥裝置采用的是兩組旋轉(zhuǎn)刀片，并且設(shè)置了防錯位機構(gòu)，防止使用過程中因刀軸錯位、未安裝到位等原因?qū)е碌遁S損毀和刀片傷人的事故發(fā)生。

1.2 整體結(jié)構(gòu)

大蒜脫皮成泥一體機主要由電機、去皮裝置、吹皮裝置、成泥裝置和機架等組成，大蒜脫皮成泥一體機結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其工作過程為：打開電源開關(guān)，通過小型電機提供動力，圓輥在電機的高速轉(zhuǎn)動下對大蒜進(jìn)行擊打摩擦，再在高速離心的作用下實現(xiàn)對大蒜的脫皮，然后通過高速風(fēng)機將剝離的蒜皮吹干凈，脫皮干凈的大蒜經(jīng)過采用兩組旋轉(zhuǎn)刀片的成泥裝置，在離心力和刀片的切削的作用下切碎大蒜，最后進(jìn)入成泥套筒，完成大蒜的脫皮成泥作業(yè)。

圖1 大蒜脫皮成泥一體機結(jié)構(gòu)

2 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)

2.1 傳動系統(tǒng)

該機設(shè)計是由電機提供動力，電機和圓輥通過聯(lián)軸器直接連接傳動，動力結(jié)構(gòu)包括電機、聯(lián)軸器、脫皮成泥串聯(lián)軸、脫皮橡膠輥、軸承座、成泥刀具等組成（圖2）。工作時電機轉(zhuǎn)動通過聯(lián)軸器帶動軸轉(zhuǎn)動，軸轉(zhuǎn)動帶動成泥刀具快速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行大蒜的切碎作業(yè)，刀具的轉(zhuǎn)速可以直接通過電機的轉(zhuǎn)速直接控制。電機通過聯(lián)軸器與軸直接連接，從而減少了齒輪、減速器等機構(gòu)，既減輕了機械的質(zhì)量，同時也降低機器在動力傳遞中的能量消耗，極大提高了大蒜脫皮成泥的工作效率。

圖2 傳動簡圖

2.2 刀具的設(shè)計

刀具設(shè)計是采用的兩組旋轉(zhuǎn)刀片，刀具的刀體是空心圓柱型，并且在刀體的兩側(cè)是對稱的兩組旋轉(zhuǎn)刀片，如圖3 所示。

圖3 刀具

刀具軸的直徑20 mm，材料選擇Q235 鋼，并且在其刀具上有兩片旋轉(zhuǎn)刀片與刀具的直徑成90°的夾角，且工作時旋轉(zhuǎn)刀片同向轉(zhuǎn)動。采用兩組旋轉(zhuǎn)刀片，不僅節(jié)約了刀具材料還可防止大蒜與刀片過多的接觸，導(dǎo)致大蒜成泥過細(xì)，增加了大蒜的損失量。

2.3 套筒的設(shè)計

套筒的選材有金屬和非金屬兩種材料可選，但考慮到經(jīng)濟成本、質(zhì)量輕巧并且能滿足機械在作業(yè)時產(chǎn)生的強度需求，選擇硬而巧的非金屬制作套筒。選擇非金屬制作套筒從質(zhì)量上減輕了整機的重量，從而使搬取方便；從硬度上滿足作業(yè)時候產(chǎn)生的一些突發(fā)的振動需求，并且與同厚度的金屬相比碰撞時不易變形，提高作業(yè)效率，非金屬的選擇可以更直觀的看到作業(yè)效果情況，接近滿筒時停止作業(yè)，并且在材料選擇上清潔無污染且清洗方便。

3 試驗結(jié)果與分析

試驗在塔里木大學(xué)綜合樓實驗室進(jìn)行該機械測驗效果，在正常室溫下選擇從市場買來的自然曬干的大蒜進(jìn)行樣機試驗，隨機的放入蒜的個數(shù)不少于10 且小于20，進(jìn)行樣機試驗，測驗次數(shù)為10 次，通過隨機放入樣機中大蒜不同個數(shù)進(jìn)行試驗，由10 組大蒜脫皮成泥試驗效果可以得出大蒜平均脫盡率為90%，損失率在10%，說明該機械設(shè)計合理，滿足規(guī)定設(shè)計參數(shù)，并且說明機械效率高、損失小，可達(dá)到市場（小型餐館）所需要求。由樣機和成泥效果可得樣機設(shè)計簡單輕巧，成泥效果均勻且良好，達(dá)到市場（餐館）的蒜泥需求，從而大大的減輕了勞動力，提高了效率，試驗結(jié)果見表1。

表1 試驗結(jié)果

4 結(jié)束語

試驗結(jié)果表明：該設(shè)備的脫盡率為90%，損失率能達(dá)到10%，作業(yè)效率5 個/min，成泥均勻，脫盡效果良好，可滿足小型市場（餐館、家庭）的需求。樣機在選材上實用和整體設(shè)計且簡單輕巧化，滿足市場需求，適合家庭化需要。本機的設(shè)計是通過小型電機提供動力的全自動一體機，綠色、環(huán)保、無污染，省力實用，解放小型市場（餐館、家庭）的勞動力，填補現(xiàn)有市場缺乏大蒜脫皮成泥一體機的空白。