一種手搖式花生脫殼機(jī)的研制

薛春娥 章小紅

[摘 要]針對(duì)花生脫殼的現(xiàn)狀，研制了一種手搖式花生脫殼機(jī)，介紹了整機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成和工作原理，并對(duì)脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置、振動(dòng)篩選裝置等主要功能部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析說(shuō)明。

[關(guān)鍵詞]花生;脫殼;手搖式

[中圖分類號(hào)]TS04 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

花生，也稱“長(zhǎng)生果”，在我國(guó)的栽培歷史悠久，因其維生素B1、B2、E、K的含量豐富，對(duì)降低膽固醇，防治動(dòng)脈硬化、高血壓和心臟病，增強(qiáng)記憶力，抗老化，止血等有一定功效，備受全國(guó)人民喜愛(ài)。在進(jìn)行花生制品的加工時(shí)，首先要脫殼，此過(guò)程不能破壞花生仁的外表面，更不能壓碎花生仁，因此，花生的脫殼在花生加工中起著非常重要的作用。

目前，國(guó)內(nèi)外有大量關(guān)于花生剝殼機(jī)的研究，從剝殼原理上講，主要有擠壓式、打擊揉搓式、擠壓揉搓式、氣爆式等。揉搓式剝殼機(jī)利用滾筒-凹板篩結(jié)構(gòu)，花生果在剝殼滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，受到反復(fù)搓擦，使外殼破裂，從凹板柵條的間隙中擠出花生仁，達(dá)到剝殼的目的。擠壓式花生剝殼機(jī)采用橡膠滾筒與橡膠板擠壓使花生仁脫殼，脫殼率高，破損率小，加工成本低。

從花生剝殼的動(dòng)力來(lái)講，主要有手工剝殼和電動(dòng)脫殼。手工剝殼費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下;電動(dòng)脫殼設(shè)備機(jī)組通常體積較大，價(jià)格昂貴，僅適用于加工廠大批量的花生加工，對(duì)于廣大的散戶花生種植家庭而言，搬運(yùn)不便，不適合室外作業(yè)，性價(jià)比不高，因此大量花生種植戶很難享受技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的實(shí)惠。本文介紹一種簡(jiǎn)易的手搖式花生脫殼機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形小巧、操作便利，適合家用及出行攜帶。

1 總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)組成

該手搖式花生脫殼機(jī)由把手、脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置、振動(dòng)篩和機(jī)架等組成，如圖1所示。脫殼裝置安裝在機(jī)架頂部，由轉(zhuǎn)軸3和殼體4組成，殼體固定在機(jī)架上，截面呈U形，兩端封閉，側(cè)壁由平行于轉(zhuǎn)軸3的格柵組成，花生由此加入;轉(zhuǎn)軸3與把手1固連，位于殼體內(nèi)軸段部分安裝有平行于該軸且沿圓周陣列的壓板，如圖2所示。手搖式鼓風(fēng)裝置安裝在脫殼裝置的側(cè)下方，由把手通過(guò)一對(duì)圓柱齒輪和行星輪系傳動(dòng)增速，向脫殼裝置下部提供風(fēng)力，便于花生殼和花生仁的分離。振動(dòng)篩安裝在脫殼裝置和鼓風(fēng)裝置的下方，包括矩形篩網(wǎng)8、固定軸7和驅(qū)動(dòng)軸16，驅(qū)動(dòng)軸16的運(yùn)動(dòng)由中間齒輪軸12通過(guò)六桿機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成擺動(dòng)獲得。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

要求整機(jī)的最大外形尺寸不超過(guò)通常的家用微波爐尺寸，重量輕巧;花生剝殼效率不低于80kg/h，脫殼率96%以上，花生仁的破損率低于4%。

1.3 工作原理

花生投入殼體內(nèi)，動(dòng)力由把手1輸入，通過(guò)傳動(dòng)裝置把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分別輸送至脫殼裝置、鼓風(fēng)裝置和振動(dòng)篩：轉(zhuǎn)軸3與把手1通過(guò)固定連接隨把手一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸3上的壓板與殼體格柵間歇作用，將花生外殼碾碎，花生殼和花生仁從殼體底部隔柵掉落;轉(zhuǎn)軸3通過(guò)一對(duì)大小圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)中間齒輪軸12增速轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸又與行星輪系桿固連，通過(guò)行星輪系，較大倍率增速后由小太陽(yáng)輪帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，鼓風(fēng)裝置提供風(fēng)力將從脫殼裝置中落下的花生殼吹出，花生仁由于密度較大落入下面的振動(dòng)篩上;中間齒輪軸12通過(guò)六桿機(jī)構(gòu)使驅(qū)動(dòng)軸16獲得上下擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)篩網(wǎng)振動(dòng)，落在篩網(wǎng)上的花生仁通過(guò)篩網(wǎng)的格柵落入放在篩網(wǎng)下的收取裝置中。

2 主要工作部件的設(shè)計(jì)

2.1 殼體設(shè)計(jì)

殼體與機(jī)架固連，花生進(jìn)入殼體之后，是通過(guò)殼體側(cè)壁格柵與轉(zhuǎn)軸壓板之間摩擦擠壓作用，使花生脫殼的，然后花生仁和花生殼一起從殼體格柵間隙中掉落，設(shè)計(jì)時(shí)，殼體格柵間隙要合理，過(guò)大的間隙會(huì)讓花生未經(jīng)擠壓破碎就完好掉落，過(guò)小的間隙又會(huì)讓花生脫殼后仍然無(wú)法從格柵間隙中掉落，導(dǎo)致多次碾壓破壞花生仁。

2.2 鼓風(fēng)機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

根據(jù)人機(jī)工程原理，設(shè)定手搖的轉(zhuǎn)速為60r/min，鼓風(fēng)機(jī)速度為1800r/min，因此，風(fēng)機(jī)主軸與手搖把手之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比為30，依此設(shè)計(jì)鼓風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該傳動(dòng)部分為一對(duì)定軸齒輪和一組行星輪系構(gòu)成的復(fù)合輪系，傳動(dòng)比的分配如下：定軸輪系傳動(dòng)比為3，行星輪系為10。

定軸輪系設(shè)計(jì)。選用直齒圓柱齒輪，取模數(shù)m=2，大圓柱齒輪2的齒數(shù)取90，與之嚙合的小齒輪2的齒數(shù)取30。

行星輪系設(shè)計(jì)。小太陽(yáng)輪的齒數(shù)Zm=11，固定大太陽(yáng)輪（內(nèi)齒輪）的齒數(shù)Zn=99，則由行星輪系的傳動(dòng)比 得總傳動(dòng)比

2.3 振動(dòng)篩的傳動(dòng)設(shè)計(jì)

為了得到往復(fù)搖擺的振動(dòng)，設(shè)計(jì)如圖3所示的六桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的構(gòu)件代號(hào)與圖1的總體結(jié)構(gòu)圖一致，該六桿機(jī)構(gòu)自由度為1，主動(dòng)件為構(gòu)件18，從動(dòng)件為構(gòu)件14?？煽闯蓛山M四桿機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合，即構(gòu)件18（主動(dòng)）、17、13（從動(dòng)）、機(jī)架組成的平行四邊件雙曲柄機(jī)構(gòu)與構(gòu)件13（主動(dòng)）、15、14（從動(dòng)）、機(jī)架組成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)。構(gòu)件15、14鉸接于軸16上，振動(dòng)篩的驅(qū)動(dòng)軸16由此獲得擺動(dòng)動(dòng)作。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：取行程速比系數(shù)K=1.1，搖桿擺角，曲柄的極位夾角，取曲柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)CD=15mm， 據(jù)此可算出各桿相對(duì)長(zhǎng)度：LCE=48mm，LEF=88.7mm， LDF=90.36mm。

經(jīng)驗(yàn)算，最小傳動(dòng)角γmin=58°≥40°～50°，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好。

雙曲柄（平行四邊形）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：已知曲柄長(zhǎng)度LAB=LCD= 15mm，根據(jù)其他部件裝配關(guān)系連桿長(zhǎng)度LBC=123mm。

2.4 振動(dòng)篩板的設(shè)計(jì)

振動(dòng)篩板的作用是將脫殼后的花生殼和花生仁篩選分開(kāi)，篩板上設(shè)計(jì)了兩根軸，一根是篩板的驅(qū)動(dòng)軸16，另一根是篩板的旋轉(zhuǎn)軸，篩板在驅(qū)動(dòng)軸的帶動(dòng)下做上下圓弧擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度15mm，為了使花生仁能更好地掉落，將篩板傾斜一定的角度，與水平夾角呈5度，篩板上有20根直徑為2mm的鋼筋，每?jī)筛g的距離是8mm。

3 樣機(jī)制作

按照設(shè)計(jì)圖紙制造出了相關(guān)零部件，裝配得到整臺(tái)樣機(jī)，如圖4所示。最大外形尺寸480（長(zhǎng)）*310（寬）*347（高） mm，整機(jī)質(zhì)量23kg。體積小巧，無(wú)需電源，適合家用和出行攜帶。經(jīng)初步樣機(jī)的試驗(yàn)，剝殼效果良好，剝殼率達(dá)到97%，花生仁的破損率小于3%。

4 結(jié)論

該花生剝殼機(jī)利用手搖式的人工動(dòng)力，通過(guò)齒輪輪系和連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳動(dòng)和分配，使得剝殼、振動(dòng)篩選和殼仁分離等功能的動(dòng)力都源于手柄，無(wú)需電源，僅轉(zhuǎn)動(dòng)把手就能實(shí)現(xiàn)剝殼、篩選和分離等功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維護(hù)方便。在該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理基礎(chǔ)上，稍加改進(jìn)就可應(yīng)用于其他殼類果子的剝殼，易于推廣應(yīng)用。

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