全自動鮮蓮子剝殼去膜機(jī)送料裝置的設(shè)計與試驗

陳 斌，費 焱，陳長卿 ，余桂平 ，周順寅，徐文碩 ，鄭 濤

（1.浙江省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，浙江 金華 321017；2.金華博揚科技有限公司，浙江 金華 321000）

蓮子作為我國特色農(nóng)產(chǎn)品，主要種植在浙江、湖南、福建、江西等省份[1-2]。近年來，蓮子和其副產(chǎn)品的市場需求量每年都有明顯的增長[3]。鮮蓮子采摘后烘干前需要利用刀片環(huán)切蓮子外殼，然后擠壓分離蓮仁與蓮殼，再揉搓去掉蓮仁上的種皮，獲得經(jīng)濟(jì)和藥用價值較高的蓮仁。

在蓮子剝殼去膜加工的過程中，剝殼去膜機(jī)因其具有操作方便、工作效率高，而且能保證蓮仁質(zhì)量等優(yōu)點在蓮子加工中已得到使用。根據(jù)查閱研究文獻(xiàn)，近年來研究學(xué)者已在剝殼裝置[4-5]、去膜機(jī)構(gòu)[6-7]、傳輸通道[8]等方面對剝殼去膜機(jī)進(jìn)行了研究，但對剝殼去膜機(jī)的送料裝置研究和設(shè)計相對較少，然而送料裝置是剝殼去膜機(jī)的重要機(jī)構(gòu)之一，送料裝置對于顯著提高蓮子剝殼去摸機(jī)自動化程度和降低生產(chǎn)成本和勞動強度具有重要作用。因此，對剝殼去膜機(jī)送料裝置的設(shè)計和試驗具有重要意義。

1 送料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

全自動鮮蓮子剝殼去膜機(jī)的送料裝置影響著整機(jī)能否正常進(jìn)行剝殼去膜加工，剝殼去膜加工是單顆蓮子依次進(jìn)行的，因此送料裝置需要將蓮子一個一個有序送至剝殼和去膜裝置，不能有同時兩粒蓮子剝殼去膜或者堵料的現(xiàn)象發(fā)生。送料裝置主要由送料斗，振動托盤，導(dǎo)向槽，排料滾輪和排料輪蓋和驅(qū)動電機(jī)組成。

1.1 排料機(jī)構(gòu)設(shè)計

排料機(jī)構(gòu)主要由送料斗、振動托盤和導(dǎo)向槽組成。在工作過程中，蓮子從落料斗落到振動托盤中，經(jīng)過振動有序的進(jìn)入導(dǎo)向槽中，蓮子滾動與振動托盤的往復(fù)震動相關(guān)，蓮子滾動速度取決于振動托盤的振動頻率。過小的往復(fù)振動的頻率，導(dǎo)致蓮子很難滾動至導(dǎo)向槽，影響整機(jī)的工作狀況和效率；頻率過大則托盤的振動大，導(dǎo)致蓮子滾動幅度大，進(jìn)去導(dǎo)向槽處會造成擁擠且易擠出托盤。采用50Hz的頻率的設(shè)計能夠較好地滿足蓮子有序進(jìn)去導(dǎo)向槽的要求。

1.2 進(jìn)料滾輪設(shè)計

進(jìn)料滾輪沿周向均布有六個凹槽，與進(jìn)料輪蓋組成只能容納一個蓮子的容腔。凹槽的大小影響蓮子的分離和滾正效果，凹槽的寬度和深度為20mm，比蓮子的長徑大2～3mm，保證蓮子也能順利進(jìn)去滾輪，防止卡料的發(fā)生。工作時導(dǎo)向槽的蓮子在重力和振動作用下進(jìn)入進(jìn)料滾輪的凹槽中，依靠進(jìn)料滾輪的凹槽與蓮肉表面的摩擦進(jìn)行擺正，從而使蓮子能夠橫臥著進(jìn)入凹槽中，導(dǎo)向槽內(nèi)的其余蓮子被進(jìn)料輪蓋右端擋住，不能進(jìn)入進(jìn)料滾輪的凹槽中，從而實現(xiàn)單顆蓮子分離。

1.3 蓮子擺正原理

送料裝置實現(xiàn)蓮子自動有序和擺正進(jìn)入剝殼去膜系統(tǒng)，使蓮子在剝殼裝置時保持垂直于剝殼刀具，以保證刀刃對蓮子中心進(jìn)行環(huán)切。

蓮子擺正是依靠蓮子在送料裝置中滾動實現(xiàn)的，蓮子擺正過程分為三個階段。第一階段是蓮子純滾動運動：蓮子在導(dǎo)向槽出口處進(jìn)入進(jìn)料滾輪凹槽前，受到進(jìn)料滾輪摩擦力作用下做純滾動運動，使蓮子逐漸擺正，第二階段是蓮子進(jìn)入進(jìn)料滾輪凹槽里，這一過程蓮子做自轉(zhuǎn)和與進(jìn)料滾輪一同轉(zhuǎn)動運動，在重力、離心力和摩擦力作用下，蓮子趨于擺正位置。第三階段蓮子自由滾動：凹槽內(nèi)的蓮子處在進(jìn)料滾輪下半部時，蓮子在重力作用下做自由滾動運動，使蓮子在滾出進(jìn)料滾輪時都會趨向沿著蓮子短徑方向滾動，然后進(jìn)入傳輸帶直到剝殼裝置道，經(jīng)過剝殼刀具對蓮子的中心位置進(jìn)行環(huán)切，完成蓮子剝殼。

2 送料裝置試驗設(shè)計

在對送料裝置進(jìn)行研究設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計加工蓮子穿芯樣機(jī)，對送料裝置性能進(jìn)行試驗研究。以鮮蓮子的擺正率、破碎率、加工效率為目標(biāo)參數(shù)，使蓮子剝殼去膜機(jī)送料裝置達(dá)到較佳的作業(yè)性能。通過試驗，蓮子的擺正率達(dá)到95%以上，破損率在1%以下，送料裝置基本滿足送料要求。

圖1 送料裝置試驗

3 結(jié) 語

采用進(jìn)料滾輪可以實現(xiàn)逐粒分離并擺正蓮子功能，能夠適應(yīng)不同規(guī)格的蓮子。

送料裝置的設(shè)計實現(xiàn)了蓮子有序送入剝殼去膜裝置，蓮子擺正率達(dá)95%，破損率小于1%，基本滿足送料要求。