紅棗去核機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

王小愛, 陳海峰

(1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院, 陜西 咸陽 712000;2.陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院, 陜西 西安 710021)

0 引 言

我國從20世紀(jì)80 年代后期開始對去核機(jī)具進(jìn)行了研制和開發(fā), 并陸續(xù)推出一些機(jī)具.但由于一些技術(shù)問題未能很好地解決, 至今真正在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的并不多.目前紅棗加工大都是由人工來完成去核這一過程，為了提高紅棗去核效率,一些生產(chǎn)廠家、科研院所先后研究試產(chǎn)出一批紅棗去核機(jī)，主要有簡易式連桿、手動(dòng)、腳踩去核機(jī),槽式機(jī)械去核機(jī)和模具式機(jī)械沖核機(jī)等幾個(gè)類型，但這些去核機(jī)的使用效果都不是很好.

本文的研究旨在將全自動(dòng)去核方法引入到紅棗去核機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中，以期能解決全自動(dòng)紅棗去核機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的某些瓶頸問題.基本目標(biāo)是在已有產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完善并確定總體技術(shù)構(gòu)成，并完成產(chǎn)品的技術(shù)方案設(shè)計(jì). 本文研究的具體目標(biāo)及技術(shù)參數(shù)：

(1)提出紅棗去核機(jī)的技術(shù)方案并進(jìn)行部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，

圖1 紅棗去核機(jī)總體傳動(dòng)方案

滿足全自動(dòng)去核及自動(dòng)清分處理. 技術(shù)指標(biāo)：去核率>144 000顆/h,破損率：<0.5%.(2) 適應(yīng)我國多數(shù)用戶的需求，設(shè)計(jì)采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，具有自動(dòng)送料、定位、沖核等功能.與已有相關(guān)設(shè)備比較，此設(shè)備應(yīng)體積小、效率高、破損率低、造價(jià)低.

總體傳動(dòng)方案如圖1所示.

1 紅棗去核機(jī)各功能單元設(shè)計(jì)

1.1 主要參數(shù)

電動(dòng)機(jī)的型號：根據(jù)工作要求和工作條件，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性，選用一般用途(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī).根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)布置要求，采用臥式封閉結(jié)構(gòu).電動(dòng)機(jī)的型號為Y90L-4,額定轉(zhuǎn)速為nd=1 400 r/min，電機(jī)功率為1.5 kW.

標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪減速器，輸入功率P1=1.5 kW，齒數(shù)比u=4.

V帶傳動(dòng)，已知電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n1=350 r/min,i=3.06.

1.2 輸送帶部分的相關(guān)計(jì)算

設(shè)計(jì)紅棗輸送帶，采用套筒滾子鏈，已知輸入功率為P=1.37 kW，轉(zhuǎn)速n2=114.38 r/min，i=1.0.

(1)選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2.查表取z1=21，z2=i×z1=1×21=21.

(2)確定計(jì)算功率Pc.查表得KA=1.0,則Pc=KAP=1.0×1.37=1.37 kW.

根據(jù)小鏈輪n1=114.28 r/min及P0=1.18 kW,選鏈號08A，再查表得鏈節(jié)距p=12.70.

(5)確定中心距a.

取中心距a=640～644 mm.

(6)驗(yàn)算鏈速v.

v<12～15 m/s,可用.

(7)壓軸力FQ.有效圓周力Fe為:

圖2 輸送鏈機(jī)構(gòu)示意圖

輸送鏈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示.

1.3 上定位鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

上定位鏈和下定位鏈型號完全相同，選擇中心距a=12p=12×12.70=152.4 mm,取a=152 mm.定位鏈上的定位滾子的直徑取d=40 mm.定位鏈的寬度為65 mm,沖針數(shù)目為21個(gè).如此中心距能裝幾個(gè)定位滾子，21個(gè)沖針，至少要裝22對滾子，滾子間距為4p，那么鏈輪的中心距好像應(yīng)該大于1 000 mm,固定沖針的滾子的直徑和輸送鏈滾子直徑相同，中心距取10.5p，則鏈節(jié)數(shù)為:

可以安裝21個(gè)沖針，沖針安裝時(shí)要和滾子的軸相互錯(cuò)開.沖針之間的中心距為4P.圖3為紅棗上下定位鏈及沖針相互位置關(guān)系設(shè)計(jì)示意圖，圖5所示為沖針軌跡輪廓曲線設(shè)計(jì)圖.

圖3 紅棗上下定位鏈及沖針相互位置關(guān)系設(shè)計(jì)示意圖

1.4 沖針及導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4為沖針的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，為了減小沖針在機(jī)架上運(yùn)動(dòng)時(shí)和機(jī)架的摩擦力，沖針的頂端安裝一個(gè)滾子，沖針的中心是實(shí)心的.為了降低紅棗去核后的完好率，沖針的頂端3 mm長是空心的，在沖核之前先在紅棗頂端化一個(gè)劃痕，在沖核時(shí)表皮就不會(huì)被破裂，這樣可以降低紅棗的破損率.

圖4 沖針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

1.5 料斗的設(shè)計(jì)

全自動(dòng)紅棗去核機(jī)還有一部分機(jī)構(gòu)是非常重要的，那就是存儲紅棗的料斗，根據(jù)紅棗輸送鏈的結(jié)構(gòu)每次只能輸送一個(gè)紅棗，并且紅棗的軸向位置應(yīng)該和輸送鏈上滾子的軸向位置相同.為了避免料斗中裝的紅棗太多，在輸送的過程中不至于把料斗口堵住，所設(shè)計(jì)的料斗相關(guān)尺寸如下：為了避免紅棗裝的太多紅棗之間壓的太實(shí)，上料口的尺寸設(shè)計(jì)分別為300 mm，料斗的深度為300 mm.為了使紅棗在出料斗的時(shí)候不會(huì)卡到出料口，出料口的尺寸為50 mm的正方形，這樣可以保證紅棗出料斗時(shí)不至于橫向卡到出料口，并且最多每次輸出的紅棗為4個(gè).為了避免在出料口一次出幾個(gè)紅棗把出料口堵住，將料斗放在一個(gè)彈簧上.當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)整個(gè)機(jī)器及料斗也會(huì)隨著震動(dòng)，下面裝上彈簧后振幅會(huì)增大，從而達(dá)到疏松紅棗的目的，料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示.

圖5 沖針導(dǎo)向槽軌跡輪廓曲線設(shè)計(jì)圖

圖6 料斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2 結(jié)束語

隨著我國紅棗深加工業(yè)的蓬勃發(fā)展，全自動(dòng)紅棗去核機(jī)必然會(huì)有廣闊的前景.本課題研發(fā)紅棗去核機(jī)的目的在于設(shè)計(jì)一套適合我國國情、功能完善、具有較高生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度的紅棗去核裝置，以提高紅棗去核的自動(dòng)化水平.在去核機(jī)開發(fā)過程中，通過在Pro/E軟件平臺上對去核機(jī)的典型零件的三維建模和參數(shù)化設(shè)計(jì)，解決了以往去核機(jī)設(shè)計(jì)中的“瓶頸”問題.

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