智能化紅棗去核機機械結構設計分析

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摘要：紅棗去核機是紅棗無核化加工的主要設備，但目前市面上的設備普遍存在定位偏差和效率低等問題。本文在討論紅棗去核機發展現狀的基礎上，設計了去核總體方案，并根據去核機的功能分析其工藝動作，傳動系統采用同步帶傳動、鏈傳動和槽輪機構傳動，去核系統采用曲柄滑塊傳動機構。該機構具有去核時定位準確、工作穩定、上料率和去核率高等特點，能夠滿足設計要求。

關鍵詞：紅棗去核機；執行系統；傳動系統

紅棗種植在我國有著悠久的歷史，因其具有很高的營養價值而被大量深加工，但紅棗內核使得加工勞動強度加大。目前，市場上已經出現以履帶式和轉盤式為主、性能各異的紅棗去核機。譬如彭三河[1]設計的立體式大棗去核裝置，該機構具有結構設計簡單、工作穩定的特點，但并非完全自動化，需要人工輔助上料。馬朝鋒等[2]設計了鏈式紅棗去核機，該機構創新了紅棗上料的方式，具有去核直徑范圍大、傳動效率高的特點。張玉峰[3]設計了氣動排沖式紅棗自動去核機，該結構解決了紅棗定位問題，兼具去核效率高工作穩定等優點。張彤陽等[4]設計轉盤式全自動去核機，該機構實現全程自動化，具有成品棗肉完整性好的特點。因此，研究開發高效的、全自動化的去核機對行業的發展有著重要的意義，也是亟需解決的問題。

1紅棗去核機的性能要求

根據紅棗形態特征和實際要求設計去核機，設計要求有以下幾點：1）棗核直徑4mm～6mm之間，沖核針孔直徑不能太大，不然會在去核時導致多余的果肉浪費；2）待加工紅棗直徑15mm～25mm，長20mm～35mm；3）紅棗去核效率800個/min；4）使用壽命7年，每天工作6h，受到輕微載荷沖擊。因此，作為一種能自動化加工紅棗的機械設備，該機構要具備以下幾個特征：1）標準化和一體化。針對紅棗外形個體差異大、人工挑揀費時費力的問題，設計一體化的模塊夾具，提高了設備的適應能力，極大地節省了資源。2）自動化程度高。為了解決人工操作所耗費的大量勞力，加之食品衛生安全的需要，智能化紅棗去核機的發展已是必然趨勢；當前市場上大多數產品自動化程度不高，因此還需要進行完善。

2總體方案設計

常規的履帶式去核機對紅棗周徑大小適應較低，產能較低；基于連桿導桿的一種去核機易造成棗肉損壞，成品率受到影響，并且對紅棗周徑適應較低。為了解決上述紅棗周徑加工范圍小、棗肉損壞、產能低、定位偏差等問題，本機構的設計以主動輪與槽輪機構、正棗機構、曲軸聯結，槽輪機構間歇帶動傳送帶輸送紅棗至去核位置，正棗機構旋轉矯正紅棗位置，曲軸連桿帶動去核裝置完成去核處理。料箱9內的振動裝置8將紅棗有序排列在輸送管道10內，每一個撥棗盤11每旋轉一周將會把送料管道10內的一顆紅棗輸送至送料直管道內。壓棗裝置經過曲柄壓棗機構12帶動壓棗桿7做直線往復運動，依次將紅棗壓入載棗夾具里面，完成上料[5]，如圖1所示。槽輪機構間歇運動帶動鏈輪將紅棗輸送至沖壓機構下方，由曲柄沖壓機構驅動的沖針和沖棗桿同時工作對紅棗進行去核處理。槽輪機構雖然在運行時噪音比力大，可是運料安穩。而且槽輪機構與曲柄滑塊機構的結合，使去核機工作平穩，效率高。

3執行系統方案設計

紅棗去核機是對大量紅棗進行去核操作的自動化設備，因此執行系統方案設計是整體機械方案設計的基本主導。它直接影響機械是否能實現預期功能、產品的性能是否良好、對未來的經濟效益是否會帶來上升趨勢。

3.1工藝動作

紅棗去核機是對大量紅棗進行去核操作的自動化設備，因此執行系統方案設計是整體機械方案設計的基本主導。它直接影響機械是否能實現預期功能、產品的性能是否良好、對未來的經濟效益是否會帶來上升趨勢。該機構工藝可分解：1）加料：人員輔助加料；2）定位：曲柄滑塊機構將棗壓入彈性定心夾緊機構完成定位；3）沖制：其由沖核和沖棗兩個工藝動作構成，由機構帶動同時做上下循環運動。帶動載棗模具間隙歇運動三個動作，進而完成送料、沖核、沖棗這三個工序。

3.2往復直線運動實現

考慮該紅棗去核機空間分布設計要求，采用曲柄滑塊機構實現沖壓機構往復直線運動，該機構具有杰出的動力特性和運動特點、制造簡單，偏置曲柄滑塊機構具備增力、急回特性等優點。考慮鏈條需要在低速運動下工作，且需要準確地將載棗鏈板輸送至沖壓機構下，該機構利用槽輪機構實現機構的間歇運動[6]。

3.3執行機構運動循環

紅棗去核機執行機構運動循環圖的設計是為了方便確定其壓棗、鏈輪和沖壓機構三個構件相互配合運動情況。表1是執行機構之間的周期循環表，用來表明各構件工作時相互的運動狀況，便于各構件的協調運作。表1中這三個機構相互配合運動，壓棗機構和沖壓機構由進程和回程構成。如果以曲柄每轉一圈作為一個循環周期，那么壓棗機構和沖核機構在0°～180°為工作行程，180°～360°為回程。也就是說在一個循環周期，壓棗機構和沖壓機構上下運轉一回。鏈輪的運動在這工作周期內也分為兩部分，配合沖壓機構進給運動。

4傳動系統方案設計

4.1傳動路線的選擇

單路傳動單一，對于復雜機械結構很難實現其傳動。分路傳動應用比較廣泛，在機械中各執行機構需要采用同一動力源，就可以采用分路傳動。可以將動力分配到各機構，使機械正常運作。分路傳動用于機器構造相對復雜的傳動。由于該設計是紅棗去核機，機械將采用一個動力源，而且需要幾部分執行機構同時運作，動力要求也不一樣，所以傳動路線將選擇分路傳動。

4.2傳動方案的設計

在圖2傳動方案圖中，電機1提供動力，經過2減速器改變傳動比和扭矩。然后帶傳動機構3將動力分為兩部分：一部分由帶傳動機構傳送至機構4、5曲柄滑塊機構，完成壓棗和去核操作；另一部分由帶傳動機構傳送至機構6槽輪機構，使機構7傳輸鏈輪進行間歇運動帶動載棗模具，完成紅棗送料運動。如圖2傳動方案中有兩次動力分流，第一次是機構3帶傳動將動力分流給機構4、5曲柄滑塊機構和機構6槽輪機構。第二次分流是槽輪機構6帶動鏈輪機構7運動。槽輪機構6要使鏈輪7實現間歇運動，而壓棗和沖壓的曲柄滑塊機構要做圓周運動。然而電動機所提供的連續旋轉旋轉運動顯然不能滿足設計要求，因此需要經過兩次的動力分流，才能實現曲柄滑塊的旋轉運動和槽輪機構的間歇運動。1.電機；2.減速器；3.帶傳動機構；4.曲柄滑塊機沖壓機構；5.曲柄滑塊壓棗機構；6.槽輪機構；7.傳輸鏈輪。

5結論

本文完成了紅棗去核機的機械結構設計，主要包括方案設計、執行系統和傳動系統的設計。在確保機械能夠實現去核操作的前提下，各部分機械結構能夠協調配合，工作穩定，有效提高了紅棗去核加工效率，改善了食品衛生質量，具有可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1]彭三河.大棗去核裝置的設計[J].包裝與食品機械，2005(4)：21-22．

[2]馬朝鋒，劉凱，周春國，等．鏈式紅棗去核機的設計及實驗[J]．農業工程學報，2011，27(5)：127-130．

[3]張玉峰．氣動排沖式紅棗自動去核機的研究[J]．農產品加工，2016(23)：66-68．

[4]張彤陽，葛正浩，李冬冬，等．轉盤式全自動紅棗去核機的設計[J]．農機化研究，2015，37(5)：105-108．

[5]王帥，張新聚，趙王斌，等．全自動紅棗去核機機械結構設計[J]．中國設備工程，2020(7)：116-117．

[6]黨凱鋒，張毅，張鵬霞，等．全自動紅棗去核設備的研制[J]．廣西農業機械化，2020(2)：29-30．

作者：張釗銘 單位：陜西服裝工程學院