一種自動(dòng)輸送的甘蔗削皮機(jī)

王璟丞 袁曉明

摘 要 介紹了一種實(shí)用性發(fā)明——可以自動(dòng)輸送的甘蔗削皮機(jī)，本文研究了現(xiàn)有甘蔗削皮機(jī)的產(chǎn)品情況，介紹了本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中主要包括卡緊機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)，削皮機(jī)構(gòu)三部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文也介紹了這種新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算驗(yàn)證其可行性。

關(guān)鍵詞 實(shí)用性發(fā)明 自動(dòng)輸送的甘蔗削皮機(jī)

1甘蔗削皮機(jī)研究現(xiàn)狀

甘蔗可食用，可以提取乙醇或者制作蔗糖。國內(nèi)外均對(duì)甘蔗去皮進(jìn)行了的研究，但去皮效果未能達(dá)到人們的期望。國內(nèi)生產(chǎn)的甘蔗削皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，功能單一，成本較高，而且只針對(duì)幾種固定直徑甘蔗進(jìn)行削皮，沒有適應(yīng)性，因甘蔗每根粗細(xì)不均，難以達(dá)到較好的削皮效果，目前甘蔗削皮大多仍采用人工削皮的方法。所以研究一種可以自動(dòng)輸送，可以對(duì)不同直徑的甘蔗進(jìn)行削皮的機(jī)器是十分必要的。

2自動(dòng)輸送甘蔗削皮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1鎖緊機(jī)構(gòu)

為了輸送不同直徑、外形不平整的甘蔗，我們?cè)O(shè)計(jì)了甘蔗鎖緊機(jī)構(gòu)。若使甘蔗傳送到削皮刀，要有足夠的壓緊力使甘蔗保持固定并克服削皮刀刺入的阻力以便削皮。

手輪內(nèi)齒與固定在箱體上的軸嚙合，但軸向無約束，機(jī)構(gòu)2固定在箱體上，通過與手輪外齒嚙合鎖死手輪，滑塊3通過彈簧4連著軸承座5，軸承座安裝兩個(gè)輸送輪。手輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使軸承座帶著兩個(gè)輸送輪下降，接觸到甘蔗時(shí)，在手輪傳導(dǎo)過來的力作用下彈簧壓緊，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度給甘蔗足夠壓緊力，把手輪向靠近箱體方向推進(jìn)與機(jī)構(gòu)2嚙合鎖死手輪，保證在工作過程中彈簧不會(huì)彈回。箱體外壁使軸承座不會(huì)傾斜導(dǎo)致壓緊力方向偏移，箱壁有擋板避免下降過多導(dǎo)致上下輪相撞。

2.2輸送削皮機(jī)構(gòu)

鎖緊后啟動(dòng)輸送系統(tǒng)，輸送甘蔗到削皮機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工。輸送系統(tǒng)由電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)嚙合好的減速齒輪，齒輪帶動(dòng)輸送軸2，并通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)另一根輸送軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，鎖緊機(jī)構(gòu)提供了壓緊力，在上、下輸送輪共同作用下使甘蔗向前。

當(dāng)輸送機(jī)構(gòu)將甘蔗送到削皮刀部位，削皮機(jī)構(gòu)開始進(jìn)行削皮。電機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)削皮輪6，固定在削皮輪前端的削皮刀5刺入甘蔗后旋轉(zhuǎn)切割，輸送機(jī)構(gòu)仍在輸送，被削掉皮的成品通過削皮刀圍成的孔洞向后運(yùn)動(dòng)，削掉的皮會(huì)因削皮刀較大的弧度而分散折斷，掉落到收集箱內(nèi)。削皮輪固定在筒狀支架7上，削皮刀由三塊相同的刀拼裝，由螺栓固定在削皮輪上。定位筒4可以在填充和輸送時(shí)，使甘蔗處于準(zhǔn)確位置且不會(huì)左右擺動(dòng)。輸送輪沿圓周有均勻分布的突起，提供更大的輸送力，減少打滑。

3可行性分析

3.1甘蔗直徑問題

甘蔗直徑是設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵量，如削皮刀中心孔洞大小，鎖緊彈簧的伸縮范圍等，尺寸變化也會(huì)引起浪費(fèi)。我們對(duì)30根甘蔗進(jìn)行了測(cè)量得到：

甘蔗粗端直徑平均值：47.4mm，最大值：53mm，最小值42mm。

甘蔗細(xì)端直徑平均值：32.8mm，最大值：38mm，最小值29mm。

可以得知絕大多數(shù)甘蔗直徑在30～50mm之間，我們以此設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)尺寸。其中選定削皮刀圍成的孔洞直徑為32mm，所以成品是直徑為32mm的直桿。甘蔗平均長(zhǎng)度為2.5m，甘蔗原料可看作較長(zhǎng)的圓臺(tái)，皮厚按0.8毫米，平均浪費(fèi)率約為7%。粗端與細(xì)端糖分含量較少，可以在處理根須與頂葉時(shí)切掉。

3.2人的用力

實(shí)際測(cè)得壓緊甘蔗以克服削皮阻力所需的壓緊力為80～110N，上輸送輪及軸承座自重40N，彈簧只需提供40～50N的力。通過計(jì)算，人操作手輪提供的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)會(huì)有所減小，但是通過手輪較大半徑的杠桿作用，人只需提供30～40N的力即可。

3.3削皮過程

削皮刀扁平很尖，大大減小了輸送的阻力。刀側(cè)面也十分鋒利，削皮刀旋轉(zhuǎn)造成的轉(zhuǎn)矩并不大，被壓緊的甘蔗不會(huì)大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)。

4特有優(yōu)勢(shì)

（1）這種甘蔗削皮機(jī)可以做到機(jī)械輸送切削甘蔗，大大減輕人的負(fù)擔(dān)。

（2）適用于不同直徑的甘蔗，由于彈簧的可伸縮性，可以適應(yīng)甘蔗的節(jié)狀部位和細(xì)端與粗端的直徑差。

5結(jié)語

本文介紹了一種新型的，機(jī)械進(jìn)給，可以適應(yīng)不同直徑的甘蔗削皮機(jī)，探究了其機(jī)械結(jié)構(gòu)。在當(dāng)下，國內(nèi)外甘蔗削皮研究水平都不是很高，本文是很有意義的，本文提供的思路和結(jié)構(gòu)新穎而且有一定可行性，希望為后來的發(fā)展提供幫助。

作者簡(jiǎn)介：王璟丞（1999-），男，河北滄州人，燕山大學(xué)本科生，主修機(jī)械專業(yè);通訊作者簡(jiǎn)介：袁曉明（1984-），男，吉林白城人，燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師，主修機(jī)械專業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許立忠.機(jī)械設(shè)計(jì)（第一版）[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：75-98.