平台式定向荷藕切片机设计及试验——切片机整机结构设计及试验研究.doc

1、摘要荷藕是一种多孔质蔬菜，水分多，淀粉含量高，形状又不规则，其肉质即嫩又脆，因而给其装夹、机械化切片作业带来了一定困难，论文针对我国荷藕机械化切片技术落后，主要停留在人工切片这一现状，进行了荷藕物料特性的研究，在分析了国内外食品切片加工技术基础上，结合其物料特性，设计了一种新型莲藕切片机，并对该机进行性能试验及优化。本文对于荷藕的几何形状和尺寸进行统计和分析，包括荷藕节长和节径的分布范围，藕节不同部位的节径差值大小，以及对藕片的粘性等的计算。同时还介绍了荷藕切片技术的研究现状及存在的问题初步探讨了曲柄滑块式荷藕切片机的整体结构对荷藕切片中存在的物料夹持问题粘刀问题和藕片破碎问题提出相应的解决措

2、施。 关键词:荷藕；切片；几何形状；粘刀；破碎ABSTRACT The lotus root is a kind of vegetable with hollow inside, containing high rate of water and starch. Because the lotus root quality is tender as well as frail and the shapeIs irregular, there will be lots of difficulties while being cut into slices and the slice ofLotu

3、s root being sticked on the blade.In allusion to the present condition of the low lotus root mechanization slice technique,mainly，staying around the artificial to cut into slices in our country, the lotus root material characteristic was investigated in this paper.And a new kind of lotus roots slice

4、 machine was designed at the foundation of analyzing the domestic and international food slice processing technology, combining its material characteristic, and the function of the machine was tested and optimized. In this paper, for the lotus root geometry and size of the statistics and analysis, i

5、ncluding lotus root length and diameter distribution of the scope of section track different parts of the margin size, as well as the viscosity, such as calculations. At the same time, also introduced Lotus Roots Research slicing and problems of the initial type of slider-crank machine lotus root sl

6、ices Lotus Roots slice of the overall structure of the materials that exist in the issue of holding a knife and sticky issues corresponding broken solution.KEY WORDS: Lotus rhizome; Slice; Geometry form; Sticks the knife; Broken目录摘要2第一章 绪 论41.1 引言41.2 国内外研究现状51.3 主要的设计内容8第二章 荷藕切片机的设计92.1荷藕几何形状分析与研究9

7、2.1.1形状特征分析102.1.2. 鲜藕各部分尺寸分析112.1.3不同部位的尺寸差异132.1.4藕片的粘附力142.2荷藕切片机的介绍142.2.1切片机的工作原理152.2.2切片机的结构参数152.2.3刀片的运动行程162.2.4新型切藕机的特点16第三章 传动机构的虚拟建模173.1虚拟样机建模的定义及特点173.2传动机构的三维建模183.3本章小结24第四章 总结与展望254.1总结254.2展望25致谢27参考文献28第一章 绪 论1.1 引言荷藕 ， 又 名芙集、芙蓉、荷藕，是一种多年生宿根水生草本植物，是我国极重要的水生蔬菜。荷藕既是一种蔬菜，又兼有水果的特性，集营养

8、和保健于一体，是一种药食同源食品。荷藕是市场供应的主要水生菜类，据测定藕中含碳水化合物20%、蛋白质1%,脂肪0.1% 、粗纤维0.5%，同时含有丰富的钙、磷、铁等矿物质，以及胡萝卜素、VB1,VB2 VC等维生素。通过加工调制成糖腌藕片、速冻藕片、热炒、冷拌藕丝、炸藕盒、糯米灌肠等，均为群众喜食的可口佳肴.我国是荷藕生产大国，具有悠久的种植历史，荷藕产量、加工量、出口量均居世界前列。据调查，我国大多数藕食品加工出口企业生产的藕片主要以人工切片为主，如江苏宝应、金湖等产藕地区的食品加工企业。人工切片劳动强度大，功效低，工人切片时一手直接抓取荷藕，一手使用木质推板推动荷藕至切割刀片，既不安全又不

9、卫生。近年来，我国对荷藕切片技术也开展了一些研究，但进展不大，所研制的荷藕切片机始终没能得到推广，究其原因是对荷藕的切削加工性能还缺乏了解。在切削藕片时普遍存在装夹困难、表面易压溃、藕片易粘刀和破碎等问题，这就要求荷藕切片机械既要有好的力学切削特性，又要有较强的装夹适应能力，以保证较低的破碎率和较高的生产效率，以满足实际生产需要。因此，研制新型荷藕切片机械，解决荷藕切片的实际问题己成为当务之急.图1-1为手工切片图。1-1 手工切片1.2 国内外研究现状目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘式切片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机

10、、洋葱切片机、黄姜切片机等。由于人参、马铃薯、黄姜这些食品形状很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。通常的做法是利用离心切削法进行切削，这样即可以保证其表面的完好，又可以提高切削率，但离心切片方式不适应藕瓜类蔬菜。藕瓜类的蔬菜偏软，同时还有一定的粘附性，采用离心式的切法，可能导致藕瓜类蔬菜破碎，粘附刀片等现象。近年来，为了满足我国藕制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对荷藕切片加工技术难题，也开展了对荷藕切片机的研究和开发：1) 湖北农学院陈义厚、邹必昌研制了一种盘式砍切型荷藕切片机，如图1.1所示。该机的工作原理为：把荷藕放在竖直的导向管

11、内，底部由挡板顶住，在导向筒底部和挡板之间装有旋转托盘，托盘上沿径向安装若干把切片刀，切片刀随托盘旋转横向切割荷藕，切出的藕片被刀片底面后部的藕片刷推到落料槽内。该机的优点是切割速度快，生产率高，缺点是破碎率较高，粘刀藕片难清理。分析其原因是由于切片刀随托盘旋转以一定的速度砍切荷藕，而刀片各点的切削速度又不一致，易造成薄藕片破碎，其次因藕片刷推力有限，造成粘刀藕片清理不干净，从而影响后续切藕。本机采用皮带轮传动，易于安装及检修，更换零件，结构简单、操作方便、使用安全可靠；该机制造技术要求和制造成本低，标准零部件多，一般中小型机械厂家均可自制；该机调节厚度装置，可根据需要调节荷藕切片的厚度；该机

12、实现自动化控制和操作，可以大大减轻劳动强度。1.皮带轮;2.电机;3.调节螺栓;4.挡板;5.刀片安装盘;6.导筒;7.荷藕;8.主轴;9.皮带图1.1 盘式荷藕切片机2）机械工业食品装备设计研究所李树君针对砍切型荷藕切片机碎片率高的现象，研制了一种滑切型荷藕切片机，并对其运动参数进行了研究，如图1.2所示。其工作原理为: 荷藕在定向进给机构中沿与刀片成40o角的方向进给，圆盘刀既做上下垂直运动，又做水平面内的旋转运动，由于刀片沿一定斜角逐渐切削荷藕，因此有效地降低了碎片率，但此种切削方式加工出的藕片是斜薄片，有一定的局限性。其次由于刀盘的高速旋转，与藕片产生急剧摩擦，摩擦使藕的淀粉大量渗出，

13、降低了产品的质量。1. 圆盘切刀 2. 荷藕图1.2.滑切型荷藕切片机3）国内实用新型专利95235217.6公开了一种藕瓜切片机，该机的切削原理是利用水平切刀盘的旋转，将进料筒内的藕瓜切成片状，其工作原理类似于湖北农学院陈义厚、邹必昌研制的盘式荷藕切片机。这种实用新型公开了一种中空类瓜果如藕瓜切片机，该机包括机架，机架上设有电机，电机通过传动装置与主轴连接，主轴垂直布置，主轴上端部水平地设有切刀盘，切刀盘上安装有切刀，主轴上端部与切刀盘皆于切箱内，切箱内有出料筒及刮料板，切箱上部的盖板上设有进料筒。这种实用新型适于中空类瓜果的切片，加工时具有效率高、质量好，加工的藕片无咬边、破碎、楔形、厚薄

14、不均等现象。 4） 美国的urschelcc研究院研制的translicer2000如图所示，其原理是采用输送带，将荷藕按照一定的速度向前推进，然后圆轮刀片按照一定的转速旋转，从而通过调整送料的速度以及圆轮的转速，来调节切片的厚度。translicer2500带式送料切片机 1.3 主要的设计内容本文针对原有曲柄滑块式荷藕切片机存在振动大，切削平整度不理想、有斜边及藕片退料结构复杂等问题，进行了研究和探讨，通过进一步优化设计，改进了原有样机结构，提高了切片机的工作稳定性与切削质量，解决了藕片退料问题。1）原有的曲柄滑块式的连杆在与装有刀片的滑块进行连接后，对于连接点的要求比较高，因为当电机转动

15、时，连接点的不同，可能会引起刀片的上翘，从而会导致藕片的厚度不一致。所以必须解决这个问题。2）由于藕片上有气孔，同时藕具有粘性，所以藕片极容易粘附在刀片上，所以怎么退料这个问题也要解决，选择尽量简单的结构，来达到想要的效果。3）尝试三维建模，对样机有个大概的了解。第二章 荷藕切片机的设计2.1荷藕几何形状分析与研究准确测定荷藕的几何形状特征，对正确制定加工工艺、选择合理的加工方法及确定加工设备的结构参数都有着密切的关系。因此在进行加工设备的设计和试验前，有必要首先测定荷藕的几何形状特征。本试验对江苏省金湖县产荷藕进行了几何形状特征的统计与分析，收获后第二天测试。2.1.1形状特征分析荷藕一般有三节，分为第一节（首节）、第二节和第三节，每一节分为前端、中间和后端，各部分名称划分如图。荷藕纵断面呈多孔的扁圆状，经统计与分析后发现，一般有811个边孔，中间部分有一个心孔，靠近表皮的圆周部分有614个细孔，如图所示，心孔与边孔之间的距离S的分布范围为15mm30mm，边孔到表皮的距离K的分布范围为4mm10mm。藕片各