砂糖橘高壓空氣去皮機(jī)設(shè)計(jì)

韋進(jìn)文 阮士倡 韋昌德

(廣西大學(xué)，廣西 南寧 530000)

0 引言

砂糖橘味甜、富含營(yíng)養(yǎng)，其市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊。但目前國(guó)內(nèi)柑橘類水果的鮮果產(chǎn)后加工比例極小，商業(yè)價(jià)值低[1]，由于目前國(guó)內(nèi)柑橘加工中的自動(dòng)化去皮技術(shù)還不夠成熟，大多還是采用人工進(jìn)行去皮。目前國(guó)內(nèi)外采用的柑橘去皮方法分為三類：人工去皮、化學(xué)酶去皮以及機(jī)械去皮[2]。

Carlo Ascari等人[3]發(fā)明了一種柑橘剝皮機(jī)，對(duì)果實(shí)進(jìn)行定位后用旋轉(zhuǎn)刀具來沿著柑橘的外形進(jìn)行仿形運(yùn)動(dòng)去除果皮；姜明等人[4]發(fā)明了一種破碎及分離果皮的裝置，通過圓輥?zhàn)訉⒐鈴墓ぶ袛D出，從而將果肉與果皮進(jìn)行分離；張弘浩等人[5]采用一種帶有六片弧形刀的套筒對(duì)柑橘剝皮，能將柑橘果皮分離成六瓣，但是難以保證果肉完整度；潘海兵等人[6]設(shè)計(jì)一種用于寬皮柑橘的對(duì)輥式去皮機(jī)械裝置；鄧維克和劉志輝[7]設(shè)計(jì)一種臍橙的自動(dòng)去皮裝置，采用人工的方法將臍橙放在支撐底座上進(jìn)行定位壓緊，存在一定的安全隱患；徐翔宙等人[8]研制一種柑橘去皮機(jī)，該機(jī)雖然適應(yīng)性好，但是需要根據(jù)柑橘大小進(jìn)行分級(jí)處理且去皮加工工序較為繁瑣；張錦輝等人[9]設(shè)計(jì)一臺(tái)撐開式結(jié)構(gòu)的柑橘剝皮機(jī)，通過切分裝置對(duì)果皮進(jìn)行切分后使用設(shè)計(jì)的撐開裝置對(duì)果皮進(jìn)行剝離。

1 去皮研究方法

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，研究砂糖橘的物料特性，研究砂糖橘高壓空氣去皮的機(jī)理，確定去皮方案；使用UG三維建模軟件對(duì)自動(dòng)去皮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵部件進(jìn)行三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，最后建立有效控制系統(tǒng)以及試制樣機(jī)并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2 自動(dòng)去皮機(jī)方案確定

砂糖橘通過傳送帶輸入到可翻轉(zhuǎn)夾具中進(jìn)行定位，氣針由氣缸驅(qū)動(dòng)插入果實(shí)內(nèi)部，對(duì)砂糖橘果皮進(jìn)行沖擊破壞；然后夾具將果皮和果肉輸送到下方的振動(dòng)篩中；振動(dòng)篩將破裂的橘皮抖落，果肉滾落至成品接收筐；接收框與振動(dòng)篩之間裝有鼓風(fēng)機(jī)，將未掉落的果皮吹走，果肉則掉落至接收筐中。

3 去皮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文提出的基于高壓氣體射流的自動(dòng)化去皮的方式，其加工工序包括送料定位，高壓空氣破皮，抖落橘皮，風(fēng)機(jī)吹皮4個(gè)環(huán)節(jié)。圖1為去皮機(jī)整體樣式，關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)包括：送料裝置、高壓氣針裝置、翻轉(zhuǎn)夾具以及振動(dòng)篩。

圖1 去皮機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖

3.1 輸送裝置設(shè)計(jì)

由上述砂糖橘的加工工藝知，當(dāng)?shù)谝慌僮咏?jīng)由輸送裝置輸送至氣針下方后，需要精確控制每批橘子輸送的時(shí)長(zhǎng)。通過在傳送帶上固定夾具，每隔相同的距離放置一個(gè)夾具，然后設(shè)定好傳送帶運(yùn)行的速度，即可控制每批橘子輸送至下一加工工位的時(shí)間

3.2 高壓氣針裝置設(shè)計(jì)

為方便拆卸維護(hù)，氣針部分由針管和噴氣嘴組成，采用螺紋連接方式，氣嘴頭部設(shè)計(jì)為四棱錐形狀，設(shè)計(jì)錐形目的是使氣嘴能夠輕易刺破橘皮，每個(gè)錐面設(shè)計(jì)氣孔，保證高壓氣體從不同方向噴出，達(dá)到最大限度的對(duì)橘皮的沖擊破壞。

為提高加工效率，本文設(shè)計(jì)橫式排列的氣針，將6個(gè)相同型號(hào)的氣針組合在一起，通過與具有螺紋孔結(jié)構(gòu)的鋁板相連接，設(shè)計(jì)氣針頂部時(shí)設(shè)計(jì)合適的連接用外螺紋，使其能夠與氣嘴上的螺紋孔進(jìn)行配合。

3.3 翻轉(zhuǎn)夾具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一個(gè)矩形接收框，保證橘子落下不會(huì)滾落脫離加工裝置。在矩形底部做圓形凹槽，橘子由于重力作用會(huì)自動(dòng)落到凹槽中間，以完成對(duì)橘子的定位。

為保證橘子落下到夾具后不掉出，需要保證矩形接收框合適的加工空間。圓形凹槽的直徑和橘子最大直徑相同即可，深度需要保證橘子有一半部分陷入凹槽，否則陷入過深會(huì)受到凹槽壁面的阻礙作用影響吹皮效果，夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 翻轉(zhuǎn)夾具

3.4 振動(dòng)篩設(shè)計(jì)

振動(dòng)篩的作用是抖落還未去除干凈的橘皮，以及將尺寸更小的果皮抖到廢品接收區(qū)中，使得果肉在振動(dòng)篩上滾落至下一道工序。為使橘子能夠順利滾落到下一道工序中，安裝時(shí)應(yīng)使篩子具有一定的坡度，故安裝到機(jī)架上的連桿長(zhǎng)度尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)一定的高度差。

4 結(jié)語

針對(duì)高壓空氣去皮方法研制了一種砂糖橘自動(dòng)去皮機(jī)，對(duì)砂糖橘去皮機(jī)的去皮加工原理、研究方法和具體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，為新型砂糖橘高壓空氣自動(dòng)去皮機(jī)的制造提供了基礎(chǔ)。