關于工業化剝蒜機的研究和改進

管　邦,胡繼忠,王　秋,羅勛樂,魏　倩（湖北民族學院理學院,湖北恩施445000）

關于工業化剝蒜機的研究和改進

管邦,胡繼忠,王秋,羅勛樂,魏倩
（湖北民族學院理學院,湖北恩施445000）

在食用和藥用方面具有巨大價值的大蒜因具有濃烈的刺激性氣味而阻礙其市場。雖然工業化的剝蒜機已經存在，但是他的弊端依然是無法解決的。本文主要講解如何利用機械自動化和plc進行精確控制，從而可以有效地避免現在剝蒜機存在的脫皮率低和蒜瓣損壞率高的弊端。在自動化和工業化剝蒜領域具有一定的參考性和借鑒性。

機械自動化；剝蒜機；plc；工業化

0　引言

被稱為“天然藥物之王”的大蒜因為其獨特的物質成分，具有非常好的抗癌，抗衰老，抗疲勞和保護心血管的作用。但是也因為它具有強烈的刺激性氣味而使人容易感到眼干和眼酸脹，這大大的阻礙大蒜市場的發展。雖然市場上已經有了家庭版和企業版的剝蒜機，但是都各有弊端：家庭版無法實現批量生產，并且在過摩擦的過程中容易使大蒜的營養成分流失和影響口感。然而企業版雖然可以實現批量生產，但是依然存在脫皮率低，損傷率高等缺點。基于這類現象，我們查閱了大量的圖書和文獻，進行了想法交流，從而決定了在目前大蒜剝皮機的基礎上進行一定的改進，主要是增加了機械自動化機構和plc精準控制系統。

1　方案簡介

現在比較流行的大蒜剝皮機的原理是運用電機旋轉力學干扒原理或者是利用大功率空壓機氣流的力度強力脫皮。雖然兩者都可以達到相同的目的，但是兩者也同時具有相同的弊端：脫皮率和大蒜質量跟機器硬件有直接關系，并且存在脫皮率低，效率低和損傷率高等缺點。我們會加入轉速可控的旋轉搖擺機構來提高目前大蒜剝皮機的脫皮率和plc精確控制大蒜脫皮后的完好性。新型加入的旋轉搖擺機構可以快速的度過機械運轉的啟動階段，快速進入到穩定運轉階段，在之階段中機構雖然會有一定幅度的周期性的波動，但是在plc的調控下進入到可以接受甚至是理想的幅值下。這樣的設計比以往的機器更加的節約時間和能量。

2　方案詳解

2.1曲柄搖桿機構

一般來說，剝皮機利用利用電機旋轉力學干扒原理脫皮，脫皮率只有50%左右，大蒜碰傷嚴重。然后再結合聚離子復合脫皮材料，脫皮率就可以達到90%左右。損傷率60-70%左右，最后配以空壓機脫皮率可以達到90-98%左右。損傷率低于8%以下。但是最大的問題是機器的效率很低，無法滿足高需求的市場。我們對其問題進行了分析，發現造成問題的原因是機器的內部空間不足，導致無法進行大規模的脫皮。所以，我們將采用高度貼合的鐘型接觸裝置來擴大內部空間，鐘型的表面接觸材料采用高粘性的硅橡膠，鐘型與鐘型的理想間距略小于一個蒜瓣的寬度，這樣在裝置旋轉的情況下可以做到充分的摩擦而使打算皮和蒜瓣脫離，同時在自身的重力的影響下緩慢的下降，在下降的過程中由于與硅橡膠不斷的摩擦，在達到出料口時已經很好地完成了大蒜的剝皮的過程。機械的旋轉搖擺機構采用四桿機構中的曲柄搖桿機構，利用它的距離可控和可靠性強的優點等。在此機構中我們將以曲柄為原動件，這是可將曲柄的連續運動轉變為搖桿的往復擺動。在裝置的出料口的下方有一個篩選蒜皮和蒜瓣的裝置，采用一份小型的鼓風裝置對出出料口進行鼓風從而將蒜皮吹走而留下蒜瓣。

2.2Plc精確控制

Plc最為一種專業用于工業控制的計算機可以利用相應的程序來對操作對象進行精確地控制，它使用也非常的方便，程序撰寫簡單。同時它的可靠性高，抗干擾能力強。是各種工業化生產的首選控制儀器。我們主要是運用plc對四桿機構的連接桿的距離進行控制，從而達到搖擺幅度的可控性。然后搖擺幅度作為反饋信息輸入到plc中，在對反饋信號與設定量進行相應的比較，再次對四桿機構的連接桿進行必要的距離調整。在蒜瓣和硅橡膠進行摩擦式，距離如果太小可能會對蒜瓣有所損傷，只是營養結構破壞，如果距離太大就會無法起到脫皮的作用。我們將利用壓力傳感器接受到蒜瓣表面的壓力值，也是作為反饋信號輸入到plc中，在利用負反饋的原理對蒜瓣和硅橡膠的摩擦力進行控制，使其在理想的范圍。我們通過對四桿機構的搖擺幅度來控制蒜瓣在加工空間的停留時間，可以讓蒜瓣充分脫皮，通過對摩擦力的控制已達到蒜瓣的完整性，最大程度保留其營養和口感。

3　總結

隨著大蒜需求量的不斷增加，解決工業化蒜瓣脫皮過程中存留的不足，我們通過在現有大蒜剝皮機的基礎上還將引入結構簡單，距離可控的四桿機構。同時對機械的外形進行必要的改進，這樣就可以提高大蒜脫皮的效率。為了調高脫皮率，加入了plc控制裝置，對連接桿和蒜瓣表面的壓力進行反饋控制來達到工業化大蒜脫皮的各種要求。具有非常好的市場開發價值。

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[5]王紅梅，方貴盛.基于PLC與步進電機的氣動搬運機械手控制[J].液壓與氣動,2009(11).

本文為湖北民族學院2014年大學生創新訓練項目校級項目論文（項目編號：2014Z038）

指導老師：魏倩（1988—），女，山東濟南人，碩士，助教，研究方向：機械設計與制造。

管邦（1992—），男，湖北仙桃人，湖北民族學院理學院大三學生，研究方向：機械電子工程。