一种板栗剥壳去皮机的创新设计_匡焱.pdf

97 一种板栗剥壳去皮机的创新设计 匡 焱22（黄冈职业技术学院 智能制造学院，湖北 黄冈 438002）摘 要：板栗营养成分高，产品市场大，但是板栗农户在板栗剥壳去皮方法上还是以传统手工剥壳去皮为主，生产效率极低。为此，设计板栗剥壳去皮机。从设计思路、产品结构、技术解决方案等，研制出一款剥壳去皮效率高、破损率低、板栗仁衣分离好、干净卫生的板栗剥壳去皮机，对提高板栗农副产品生产效率，促进板栗农户增收致富有着重要意义。关键词：板栗；剥壳去皮机；创新设计 中图分类号：TS203 文献标志码：A 文章编号：1672-1047（2023）02-0097-03 DOI:10.3969/j.issn.1672-1047.2023.02.23 收稿日期：2023-03-05 基金项目：黄冈市科研课题“板栗剥壳去皮技术研发”（YBXM20220004）。作者简介：匡 焱，男，湖北罗田人，副教授。研究方向：机电工程，数控技术。板栗为黄冈市大别山区的农业特色产品，黄冈市罗田县是全国知名的板栗之乡，“罗田板栗”是黄冈市地标优品产品。板栗是我国的一个传统的坚果类美食，在今天，板栗不仅仅是作为一种新鲜的蔬果类食品，板栗也是一种常用食料加入到烹饪菜肴中去，由板栗加工而成的农副产品也深受消费者的喜爱，比如炒板栗、板栗鸡汤、板栗脯、板栗罐头等。板栗营养成分高，板栗农副产品市场大，但是板栗农户在板栗剥壳去皮方法上还是以传统手工剥壳去皮为主，生产效率极低。目前市场有板栗去外皮刺壳机械，专业去板栗中间硬壳和内层软皮的自动化机械还是空白。板栗产品消费市场需求的扩大，并没有导致板栗加工产业的进一步发展，板栗种植农户在板栗的采摘和去壳以及加工的工程中，我国的现状还是大部分停留在人力手工操作的层次上，果农在板栗成熟的季节里用竹竿将板栗从树上打落下来，然后将板栗苞搬运回家中，用剪刀或者其他尖锐的工具将板栗苞撬开，取出苞里面的板栗，通常做到这一步后才能将板栗卖给采购商。这种方法是最简单、最原始的方法，劳动强度很大、生产效率很低，而且很容易对操作者造成意外伤害，需要创新设计出一款安全、生产效率高的板栗剥壳去皮机械。1 设计思路 结合现有农业机械产品技术思考，创新设计思路，设计制作出一种板栗剥壳去皮机，涉及板栗剥壳技术领域，包括机架，所述机架的顶面固定安装有支撑轴承座，所述支撑轴承座的侧面转动连接有辊筒，所述辊筒的表面设置有刀片，所述机架的内侧固定安装有电机，所述电机的输出端安装有主动轮，所述辊筒的一端固装有从动轮。本板栗剥壳去皮机产品中，能够通过电机带动主动轮转动，主动轮随后通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动辊筒转动，这样在通过进料口进入板栗后，辊筒内部的板栗在运动时，可以被刀片切掉外皮，而去皮产生的残渣可以通过栗渣排出口排出，最终从出料口排出去皮后的板栗，进而完成全自动化的板栗去皮，简单高效，极大地提高了板栗的去皮效率，实用性较高。创新设计产品如下图 1所示。图 1 板栗剥壳去皮机械效果图 2 设计技术方案 2.1 产品结构分析 为了实现板栗剥壳去皮目的，本产品采用了如下技术方案：一种板栗剥壳去皮机，包括机架，其顶面固定安装有支撑轴承座，支撑轴承座的侧面转动连接有辊筒，辊筒的表面设置有刀片；机架的内侧固定安Vol.25 No.2Apr.2023第 25 卷第 2 期 2023 年 4 月 黄 冈 职 业 技 术 学 院 学 报Journal of Huanggang Polytechnic 98 装有电机，其输出端安装有主动轮；辊筒的一端固装有从动轮，从动轮和主动轮的表面套设有皮带；支撑轴承座的侧面安装有进料口，与辊筒相连通；所述辊筒的另一端连通有出料口。为了方便进料，进料口的顶端设计为喇叭状结构，出料口设计为弧形结构；进料口和出料口的顶面均插设有调节挡板，调节挡板与进料口和出料口之间滑动连接，方便调整进出料的量。为了方便移动，机架的底面转动连接有滚轮，滚轮均匀分布于机架的底面四角。支撑轴承座的侧面固定安装有保护罩，其底面开设有栗渣排出口。本板栗剥壳去皮机设计中，通过设置的机架、支撑轴承座、辊筒、刀片、电机、主动轮、从动轮、皮带、进料口和出料口，能够由电机带动主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动辊筒转动。在通过进料口进入板栗后，辊筒内部的板栗在运动时，可以被刀片切掉外皮；而去皮产生的残渣可以通过栗渣排出口排出，而从出料口排出去皮后的板栗，完成全自动化的板栗去皮。简单高效，极大地提高了板栗的去皮效率，实用性较高。（a）外部结构图 （b）内部结构图 图 2 板栗剥壳去皮机产品结构图 注：1.机架 2.支撑轴承座 3.辊筒 4.刀片 5.电机 6.主动轮 7.从动轮 8.皮带 9.进料口 10.出料口 11.保护罩 12.栗渣排出口 13.调节挡板 2.2 产品设计方案 此款创新设计的板栗剥壳去皮机，提供了一种全新的技术方案。如图 2 所示，图（a）外部结构图，图（b）内部结构图。板栗剥壳去皮机包括机架 1、支撑轴承座 2、辊筒 3、刀片 4、电机 5、主动轮 6、从动轮 7、皮带 8、进料口 9、出料口 10、保护罩 11、栗渣排出口 12、调节挡板 13 组成。机架的底面安装连接转动滚轮，通过滚轮可以方便移动机架。机架的上面安装有固定支撑轴承座，其侧面固定安装有保护罩，其底面开设有栗渣排出口，侧面转动连接有辊筒；辊筒的表面安装有刀片装置，机架内的中层安装有固定动力电机；电机的输出端安装有主动皮带轮，辊筒的一端固装有从动皮带轮；从动轮和主动轮的表面安装 V 型皮带，支撑轴承座的侧面安装有进料口；进料口与辊筒相连通，辊筒的另一端连通有出料口；通过电机带动主动轮高速旋转，并通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动辊筒转动。这样在通过进料口进入板栗后，辊筒内部的板栗在运动时，可以被刀片切掉板栗硬壳外皮。进料口和出料口的顶面均插设有调节挡板，上下移动调节挡板时，可以调整进料口和出料口的进出板栗量的大小，可以调节板栗剥壳去皮时的效率和剥壳去皮率。调节挡板与进料口和出料口之间滑动连接，进料口的顶端为喇叭向上状结构，出料口为弧形向下结构，此种结构可以更加方便板栗进出。2.3 产品设计特点 板栗剥壳去皮机创新设计特点有五个方面。（1）进料口的顶端为喇叭状结构，出料口为弧形结构。（2）机架的底面转动连接有滚轮，且滚轮均匀分布于机架的底面四角。（3）支撑轴承座的侧面固定安装有保护罩，保护罩的底面开设有栗渣排出口。（4）进料口和出料口的顶面均插设有调节挡板，调节挡板可以控制板栗进料和出料的工作效率。（5）支撑轴承座在机架的顶面呈对称状分布。2.4 板栗剥壳去皮机工作过程分析 板栗剥壳去皮机设置的机架、支撑轴承座、辊筒、刀片、电机、主动轮、从动轮、皮带、进料口和出料口，能够通过电机带动主动轮转动，主动轮随后通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动辊筒转动，这样在通过进料口进入板栗后，辊筒内部的板栗在运动时，第 2 期 一种板栗剥壳去皮机的创新设计 第 25 卷 99 可以被刀片切掉外皮，而去皮产生的残渣可以通过栗渣排出口排出，最终从出料口排出去皮后的板栗，进而完成全自动化的板栗去皮，简单高效，极大地提高了板栗的去皮效率。板栗剥壳去皮机开机后,经过电动机动力输出，主动轮带动从动轮旋转，带动中间辊筒高速旋转，板栗从进料口被旋转的辊筒快速带入机内,板栗在辊筒内环形工作空间中高速运动,外壳被辊筒上的高速旋转刀片切除剥离。在刀片切削力离心力、摩擦力几种力共同作用下，从辊筒获得自转的动能使板栗在高速旋转的辊筒中实现自转运动的同时,围绕辊筒内壁圆周高速摩擦刮碰,在辊筒内间隙中作高速圆周旋转运动，螺旋向前推进。板栗跳跃式波浪圆周运动,在转筒刀片螺旋推力作用下向着板栗仁出口方向推进。板栗被转筒产生的离心力沿法线方向滚动摩擦切除硬壳,由于惯性,切除掉的板栗壳分离，从辊筒筛格子抛向转筒外面，再从板栗渣出口排出；板栗仁和板栗壳分离，板栗仁从出料口排出机外。3 结语 板栗剥壳去皮机结构设计巧妙合理，生产安全性、稳定性比较高。相比较传统的手工板栗剥壳去皮技术，可以大大提高生产效率，减轻板栗农户生产劳动强度。研制出一款剥壳去皮效率高、破损率低、板栗仁衣分离干净的板栗剥壳去皮机具有重要意义。本设计产品研究试制成功，若转化推向市场，将是提高板栗农副产品生产效率、促进农民增收致富、科技扶贫、助农惠农的明星产品。参考文献：1杨巧绒.板栗脱壳工艺及其设备的设计J.包装与食品机械,1999(2):12-13.2郑传祥.新型板栗脱壳机及其技术经济分析J.轻工 机械,2001(1):29-33.3袁巧霞.我国坚果脱壳机现状及亟待解决的技术问题J.农机化研究,2001(3):9-10+27.4王德祥,魏杰,俞桂娥.板栗剥壳去衣机的研制J.北京 林业大学学报,2002(4):111-112.5钱录庆.新型板栗脱壳机J.山西农机,2002(5):19.6罗凤莲,夏延斌,欧阳建勋.我国板栗制品加工现状与 思索J.食品与机械,2004(1):45-47.7张艳华,党新安.板栗脱壳设备的研究与开发J.机械,2004(7):45-47.责任编辑：刘良瑞 Innovative Design of a Chestnut Shelling and Peeling Machine Kuang Yan(Huanggang Polytechnic College,Huanggang 438002 Hubei)Abstract：Chestnut has high nutritional content and a large product market,but chestnut farmers still rely mainly on traditional manual shelling and peeling methods for chestnuts,resulting in extremely low production efficiency.Therefore,a chestnut shelling and peeling machine was designed.Developing a chestnut Shelling and peeling machine with high peeling efficiency,low damage rate,good separation of chestnut kernels and pulpy,and clean and hygienic quality,based on design ideas,product structure and technical solutions,etc.,which is of great significance for improving the production efficiency of chestnut agricultural and sideline products and promoting chestnut farmers income growth and prosperity.Key words:Chestnut;Shelling and peeling machine;Innovative design 第 2 期 一种板栗剥壳去皮机的创新设计 第 25 卷