楊 帆,王 輝,劉超山,楊興隆

(蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

關(guān)鍵字：杏肉杏核分離機(jī)；正位機(jī)構(gòu)；完整分離；機(jī)電設(shè)備

0 引 言

農(nóng)用機(jī)械是現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備的重要分支。甘肅隴東地區(qū)杏資源豐富，但受限于農(nóng)用機(jī)械落后，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民仍采用手工方法將杏肉杏核分離，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。

目前國(guó)內(nèi)杏肉杏核分離主要采用破壁分離法與氣壓分離法兩種分離方式，果肉損失率高、去核后果肉完整性差等問題成為杏肉杏核分離的主要問題，在生產(chǎn)中的推廣程度并不高；國(guó)外杏肉杏核分離技術(shù)主要采用振動(dòng)分離法與視覺技術(shù)與機(jī)械裝置相結(jié)合的分離方法，該種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、適用于大型企業(yè)，普通農(nóng)戶家庭很難推廣。

筆者通過(guò)對(duì)杏肉杏核分離關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，解決了杏肉完整性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，對(duì)提高杏肉杏核分離效率及提高杏肉利用率有一定價(jià)值。

1 整體方案設(shè)計(jì)

杏肉杏核分離機(jī)運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)原理通過(guò)電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶輪同時(shí)帶動(dòng)撥杏輥與齒輪機(jī)構(gòu)工作，齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓杏機(jī)構(gòu)與振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)進(jìn)行肉核分離工作。

此次設(shè)計(jì)杏肉杏核分離機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。采用撥杏機(jī)構(gòu)，保證杏肉杏核分離平穩(wěn)有序且可使得鮮杏均勻下落；采用V形槽正位機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)鮮杏進(jìn)行正位，防止其由于角度不當(dāng)導(dǎo)致肉核無(wú)法分離；采用壓杏機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)鮮杏破裂，確保其在振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)中可以被成功分離采用振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)以凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)杏肉杏核的分離，并且可以根據(jù)杏核大小調(diào)節(jié)分離間隙。采用單相電機(jī)作為動(dòng)力源，便于控制、方便后期維修。杏肉杏核分離機(jī)三維設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 杏肉杏核分離機(jī)三維設(shè)計(jì)圖1.撥杏輥 2.正位機(jī)構(gòu) 3.振動(dòng)機(jī)構(gòu) 4.杏核收集板 5.料斗 6.大帶輪 7.電動(dòng)機(jī) 8.小帶輪 9.機(jī)構(gòu)支架

2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

杏肉杏核分離機(jī)壓杏輥直徑D=400 mm、工作裝置所受阻力Fw=519 N、壓杏輥工作線速度Vw=2.6 m/s,防止壓杏輥轉(zhuǎn)速過(guò)大，造成杏肉和杏核的破壞，因此采用單級(jí)圓柱齒輪及帶傳動(dòng)的方式來(lái)保證所分離鮮杏的肉核完整性，則杏肉杏核分離機(jī)的所需功率：

式中：Fw為工作裝置所受阻力，N;Vw為壓杏輥工作線速度，m/s;η為電機(jī)總效率，η=0.90。

式中：pr為電機(jī)總功率；nw為壓杏輥轉(zhuǎn)速。

單級(jí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比為ig=3～5,V帶的傳動(dòng)比為ib=2～4?？倐鲃?dòng)比i′為：

i′=ig×ib=2×3～4×5=6～20

電機(jī)轉(zhuǎn)速為：

=763.86～2 546.2 r/min

綜上，應(yīng)選用上?？觳綑C(jī)電有限公司制造的同步轉(zhuǎn)速為1 400 r/min、額定轉(zhuǎn)矩為1.8 N/m、額定功率為1.5 kW、型號(hào)為YL 90L-4的單相電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，適用于農(nóng)家自用。

3 撥杏機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

撥杏輥的主要作用是將料斗內(nèi)的鮮杏均勻地輸送到正位板上，故在撥杏輥上設(shè)計(jì)了與鮮杏大小一致的圓形槽，在撥杏輥轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中鮮杏落入圓形槽中，從而達(dá)到鮮杏有序輸送到正位機(jī)構(gòu)。撥杏輥的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 撥杏輥結(jié)構(gòu)圖

4 正位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

正位機(jī)構(gòu)主要作用是將撥杏輥輸送下來(lái)的鮮杏實(shí)現(xiàn)正位，根據(jù)鮮杏的外形特征，設(shè)計(jì)V形槽板作為正位機(jī)構(gòu)。為保證鮮杏能夠順利進(jìn)入壓杏輥，正位機(jī)構(gòu)斜角45°安裝于機(jī)架上。V形槽板厚度為1 mm。正位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 正位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

5 振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

杏肉杏核分離機(jī)振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)主要對(duì)破裂后混在一起的杏核杏肉進(jìn)行振動(dòng)分離，設(shè)計(jì)打孔的不銹鋼面板，孔徑大小設(shè)計(jì)大于等于杏核，振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)能很好地保證杏肉杏核分離，由于鮮杏的大小不一樣，故設(shè)計(jì)夾層板，通過(guò)調(diào)節(jié)夾層板，能夠保證大小不同的鮮杏都能完全分離,振動(dòng)機(jī)構(gòu)使用的材料是3 mm厚的不銹鋼，分離機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 分離機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

6 壓杏機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓杏機(jī)構(gòu)主要作用是對(duì)鮮杏進(jìn)行前期破裂處理，為后面振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)做準(zhǔn)備，壓杏機(jī)構(gòu)由壓杏輥對(duì)鮮杏進(jìn)行破裂處理，在壓杏輥上設(shè)計(jì)圓形的凸起結(jié)構(gòu)，保證鮮杏在壓杏輥擠壓時(shí)不會(huì)滑動(dòng)，從而達(dá)到杏核和杏肉的破裂，所選用的輪輥制作材料為不銹鋼，具有很好的防銹作用，便于使用后的清潔。輪輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5所示。

圖5 壓杏輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

7 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值

在甘肅隴東地區(qū)，盛產(chǎn)草杏，目前市場(chǎng)上常見破壁法杏肉杏核分離機(jī)所分離杏肉通常被打碎，杏肉得不到充分利用，導(dǎo)致杏資源過(guò)度浪費(fèi)，故團(tuán)隊(duì)成員設(shè)計(jì)了本款杏肉杏核分離機(jī)，致力于杏肉杏核完整分離，推動(dòng)隴東地區(qū)杏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此設(shè)計(jì)為蘭州工業(yè)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，目前已完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)及論證，正在與校外企業(yè)試制樣機(jī)驗(yàn)證階段，如果驗(yàn)證良好，投入杏產(chǎn)量豐富的隴東地區(qū)使用。

與市面上現(xiàn)有的杏肉杏核分離設(shè)備相比較，此設(shè)計(jì)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新，主要有以下幾個(gè)方面：

(1) 市面上杏肉杏核分離多采用破壁法，不能保證杏肉的完整性；該設(shè)計(jì)采用振動(dòng)分離法，可保證杏肉完整性，保證其使用價(jià)值。

(2) 現(xiàn)有杏肉杏核分離設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不適合小規(guī)模農(nóng)用；該設(shè)計(jì)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可適用于普通農(nóng)戶小規(guī)模使用。

(3) 此設(shè)計(jì)正位機(jī)構(gòu)采用不銹鋼V形槽板實(shí)現(xiàn)，以45°角安裝于機(jī)架中，當(dāng)鮮杏經(jīng)撥杏機(jī)構(gòu)滾動(dòng)下落時(shí)，V形槽板可保證其一定的角度，確保杏肉杏核成功分離

(4) 振動(dòng)分離機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)振動(dòng)板的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)杏核杏肉的分離，同時(shí)保證杏肉杏核的完整性。

(5) 根據(jù)杏核大小，可調(diào)節(jié)振動(dòng)板上杏核下漏間隙寬度，保證對(duì)于不同大小的鮮杏均能完成杏肉杏核分離工作。