大蒜脫皮成泥一體機(jī)的設(shè)計(jì)

鄭 強(qiáng)，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(yíng)養(yǎng)元素，具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(shí)還可保護(hù)小腸缺血再灌注損傷等作用[2]。我國(guó)是大蒜種植大國(guó)，也是我國(guó)的主要經(jīng)濟(jì)作物[3]，大蒜種植面積達(dá)70 萬(wàn)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(guó)家，我國(guó)大蒜種植歷史悠久，品質(zhì)優(yōu)良，深受國(guó)內(nèi)和國(guó)外消費(fèi)者的喜愛[7]。使用機(jī)械化作業(yè)對(duì)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(guó)內(nèi)許多工作者對(duì)大蒜播種、收獲機(jī)機(jī)具進(jìn)行的充分的設(shè)計(jì)與研究[5]，從而減少損失。然而，現(xiàn)在對(duì)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(chǎng)（餐館、家庭）上鮮有對(duì)大蒜的脫皮成泥一體化處理，主要通過(guò)干式大蒜脫皮處理或者濕式大蒜脫皮處理然后再通過(guò)大蒜切泥機(jī)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(fèi)時(shí)費(fèi)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(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)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(jī)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，為便于大蒜在日常生活中的實(shí)際使用，解決剝皮、研碎等費(fèi)工費(fèi)時(shí)的大蒜處理工序，研制設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易、輕巧、綠色、環(huán)保、高效的小型大蒜脫皮成泥一體機(jī)。

1 整體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理

1.1 設(shè)計(jì)原理

設(shè)計(jì)利用旋轉(zhuǎn)式剝蒜裝置脫皮，具體工作過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)和離心力的作用下，通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)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(jī)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(cuò)位機(jī)構(gòu)，防止使用過(guò)程中因刀軸錯(cuò)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(jī)主要由電機(jī)、去皮裝置、吹皮裝置、成泥裝置和機(jī)架等組成，大蒜脫皮成泥一體機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其工作過(guò)程為：打開電源開關(guān)，通過(guò)小型電機(jī)提供動(dòng)力，圓輥在電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)下對(duì)大蒜進(jìn)行擊打摩擦，再在高速離心的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)大蒜的脫皮，然后通過(guò)高速風(fēng)機(jī)將剝離的蒜皮吹干凈，脫皮干凈的大蒜經(jīng)過(guò)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(jī)結(jié)構(gòu)

2 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)

2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)

該機(jī)設(shè)計(jì)是由電機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)和圓輥通過(guò)聯(lián)軸器直接連接傳動(dòng)，動(dòng)力結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、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(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)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(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)速直接控制。電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與軸直接連接，從而減少了齒輪、減速器等機(jī)構(gòu)，既減輕了機(jī)械的質(zhì)量，同時(shí)也降低機(jī)器在動(dòng)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(dòng)簡(jiǎn)圖

2.2 刀具的設(shè)計(jì)

刀具設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)旋轉(zhuǎn)刀片同向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(guò)多的接觸，導(dǎo)致大蒜成泥過(guò)細(xì)，增加了大蒜的損失量。

2.3 套筒的設(shè)計(jì)

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(jì)成本、質(zhì)量輕巧并且能滿足機(jī)械在作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)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(jī)的重量，從而使搬取方便；從硬度上滿足作業(yè)時(shí)候產(chǎn)生的一些突發(fā)的振動(dòng)需求，并且與同厚度的金屬相比碰撞時(shí)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(shí)停止作業(yè)，并且在材料選擇上清潔無(wú)污染且清洗方便。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)在塔里木大學(xué)綜合樓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該機(jī)械測(cè)驗(yàn)效果，在正常室溫下選擇從市場(chǎng)買來(lái)的自然曬干的大蒜進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，隨機(jī)的放入蒜的個(gè)數(shù)不少于10 且小于20，進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)次數(shù)為10 次，通過(guò)隨機(jī)放入樣機(jī)中大蒜不同個(gè)數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，由10 組大蒜脫皮成泥試驗(yàn)效果可以得出大蒜平均脫盡率為90%，損失率在10%，說(shuō)明該機(jī)械設(shè)計(jì)合理，滿足規(guī)定設(shè)計(jì)參數(shù)，并且說(shuō)明機(jī)械效率高、損失小，可達(dá)到市場(chǎng)（小型餐館）所需要求。由樣機(jī)和成泥效果可得樣機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單輕巧，成泥效果均勻且良好，達(dá)到市場(chǎng)（餐館）的蒜泥需求，從而大大的減輕了勞動(dòng)力，提高了效率，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)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(gè)/min，成泥均勻，脫盡效果良好，可滿足小型市場(chǎng)（餐館、家庭）的需求。樣機(jī)在選材上實(shí)用和整體設(shè)計(jì)且簡(jiǎn)單輕巧化，滿足市場(chǎng)需求，適合家庭化需要。本機(jī)的設(shè)計(jì)是通過(guò)小型電機(jī)提供動(dòng)力的全自動(dòng)一體機(jī)，綠色、環(huán)保、無(wú)污染，省力實(shí)用，解放小型市場(chǎng)（餐館、家庭）的勞動(dòng)力，填補(bǔ)現(xiàn)有市場(chǎng)缺乏大蒜脫皮成泥一體機(jī)的空白。