多功能椰子分離機(jī)的研究與設(shè)計(jì)*

吳振天，劉 朝，單 梁，楊光軍

(德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州 253023)

0 引言

海南省擁有得天獨(dú)厚的椰子資源，椰子的高效利用具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而海南的椰子加工產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后，多年來(lái)人們對(duì)椰子的價(jià)值沒(méi)有進(jìn)行過(guò)全面的徹底開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致了資源的極大浪費(fèi)。因此，急需一種可以大幅提高椰子加工效率的機(jī)器，從而促進(jìn)椰子加工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

本機(jī)器以綠色環(huán)保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實(shí)現(xiàn)椰子分離過(guò)程的簡(jiǎn)單化和集約化以及實(shí)現(xiàn)椰子各部位的快速分離，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

1 總體設(shè)計(jì)方案

本機(jī)器主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、椰子內(nèi)部切割刀具、椰子外部剝離刀具、椰子頂打孔鉆頭、椰子固定及移動(dòng)裝置組成。各個(gè)系統(tǒng)相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)椰子各部位的快速分離，從而為不同的椰子加工產(chǎn)業(yè)提供相應(yīng)的原材料［2］。整體效果圖如圖1所示。

1．1 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理:

電動(dòng)機(jī)—＞皮帶輪(1)—＞皮帶輪(2)—＞切割主軸—＞鉆頭(椰子內(nèi)部切割刀具)。

電動(dòng)機(jī)類型如表1所列。

表1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)

圖1 多功能椰子分離機(jī)機(jī)整體示意圖

1．2 椰子內(nèi)部切割刀具

根據(jù)椰肉緊貼內(nèi)壁生長(zhǎng)的特點(diǎn)，內(nèi)部切割刀具可以在保證不傷及椰殼的同時(shí)，環(huán)繞內(nèi)壁高速旋轉(zhuǎn)。本團(tuán)隊(duì)自行設(shè)計(jì)的刀頭為雙頭對(duì)稱式，切割過(guò)程中可同時(shí)將椰肉打碎，便于取出，具有高效，安全的特點(diǎn)。刀具的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號(hào):YG3X;密度:14．6 ～15．2g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。如圖2為椰子內(nèi)部切割刀具圖。

圖2 椰子內(nèi)部切割刀具

1．3 椰子外部剝離刀具

根據(jù)椰殼纖維分布的特點(diǎn)，利用高速旋轉(zhuǎn)的梳齒刀具，當(dāng)?shù)毒吲c椰殼接觸，齒尖部分切入椰殼中，在旋轉(zhuǎn)力矩的作用下，將齒狀刀具所接觸的纖維撕扯下來(lái)。經(jīng)過(guò)加工后的纖維呈細(xì)條狀，具有切削效率高，纖維完整率高的特點(diǎn)。

刀具的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號(hào):YG3X;密度:14．6～15．2 g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．4 椰子頂打孔鉆頭

椰子頂部打孔鉆頭可以在最短的時(shí)間內(nèi)在椰殼頂打孔，從而很方便的取出椰汁。鉆頭的材料:硬質(zhì)合金鋼，硬質(zhì)合金牌號(hào):YG3X;密度;14．6～15．2 g/cm2;抗彎強(qiáng)度不低于 1320 N/cm2;硬度不低于92HRA。

1．5 椰子固定及移動(dòng)裝置

椰子固定裝置為半球型，內(nèi)附鋼釘，即契合椰殼外形又可牢固的將椰子固定，同時(shí)，該裝置可繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，為其它操作打下基礎(chǔ)。移動(dòng)裝置為小車及導(dǎo)軌可以方便地移動(dòng)椰子。整個(gè)裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，方便操作。裝置的材料:碳素合金鋼，碳素合金牌號(hào)GB20Mn［3］。

2 工作原理及產(chǎn)品特點(diǎn)

2．1 工作原理

本機(jī)器針對(duì)海南特有的椰子加工產(chǎn)業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機(jī)多用的特點(diǎn)。本機(jī)特制的內(nèi)外刀具，設(shè)計(jì)獨(dú)特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料，從而實(shí)現(xiàn)椰子的經(jīng)濟(jì)效益最大化［4］。

2．2 產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)椰子固定及移動(dòng)裝置可以讓椰子在分離過(guò)程中自由改變與加工刀具之間的相對(duì)位置，保證椰子殼的完整性，并且做到加工無(wú)死角。

(2)椰子頂部打孔鉆頭可以在數(shù)秒內(nèi)將椰殼頂部打穿，比傳統(tǒng)的人工鑿孔效率提高數(shù)倍。

(3)椰子內(nèi)部切割刀具可以保持高轉(zhuǎn)速環(huán)繞椰殼內(nèi)壁切割，在將椰殼內(nèi)壁打磨干凈的同時(shí)，可以將椰肉打碎，從而方便取出。

(4)椰子外部剝離刀具可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其貼近椰子外皮時(shí)，可迅速去除外皮，進(jìn)一步控制其與椰子外壁距離，可快速將椰子纖維剝離。

(5)轉(zhuǎn)軸接頭為可拆卸設(shè)計(jì)，從而可以在鉆頭和內(nèi)部切割刀具之間轉(zhuǎn)換，達(dá)到功能多樣化目的。

3 結(jié)語(yǔ)

本機(jī)械具有制造成本低廉，操作方便，普及難度低，一機(jī)多用的特點(diǎn)。該機(jī)特制的內(nèi)外刀具，設(shè)計(jì)獨(dú)特，既能分離椰肉，又能完整取出椰殼，將其用于海南特有的“天南貢品”——椰雕的制作，還可剝離椰殼纖維，將其用作纖維制品原料。根據(jù)對(duì)其市場(chǎng)、政策、技術(shù)、企業(yè)需求方面因素調(diào)研，該機(jī)器以綠色環(huán)保，低耗高效，功能多樣化為基本理念，實(shí)現(xiàn)椰子分離過(guò)程的簡(jiǎn)單化和集約化，提高生產(chǎn)效率，降低成本［5］。

［1］ 毛 彧，傅國(guó)華．海南椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的問(wèn)題及對(duì)策［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(7):410－411．

［2］ 陳立周．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2005．

［3］ 聞邦椿．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

［4］ 張浩棟，張 燕，梁 棟．椰子滾切式剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)［J］．食品與機(jī)械，2013(1):167－169．

［5］ 伍湘君，樊軍慶，毛 舟，等．椰子剝衣機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］．食品與械，2014(2):262－265．