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2012年6月
蘋果切片機(jī)的設(shè)計
陳斌 王偉
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：蘋果的營養(yǎng)很豐富，它含有多種維生素和酸類物質(zhì)，針對蘋果在的種植廣，產(chǎn)量大，設(shè)計了對于蘋果深加工的蘋果切片機(jī)。設(shè)計的旋切式蘋果切片機(jī)，主要是由電動機(jī)經(jīng)V帶降速并傳遞給平帶動力，從而使平帶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使刀片對蘋果進(jìn)行旋切。由齒條和彈簧的的配合使得刀片在切完一箱蘋果后，立即更換物料箱，并且壓緊物料進(jìn)行切割，其特點(diǎn)是效率較高。
關(guān)鍵詞：蘋果；切片機(jī)；刀片；旋切式
中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
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0 引言
蘋果的營養(yǎng)很豐富，它含有多種維生素和酸類物質(zhì)。1個蘋果中含有類黃酮約30毫克以上，蘋果中含有15%的碳水化合物及果膠，維生素A、C、E及鉀和抗氧化劑等含量也很豐富。1個蘋果(154g)膳食纖維5g，鉀170mg，鈣10mg，碳水化合物22g，磷10mg，Vc7.8g，Vb7.8g。蘋果中的含鈣量比一般水果豐富多，有助于代謝掉體內(nèi)多余鹽分。蘋果酸可代謝熱量，防止下半身肥胖。至于可溶性纖維果膠，可解決便秘。果膠還能促進(jìn)胃腸道中的鉛、汞、錳的排放，調(diào)節(jié)機(jī)體血糖水平，預(yù)防血糖的驟升驟降。
如今，的林果總面積已經(jīng)突破1700萬畝，果品產(chǎn)量達(dá)600萬噸，蘋果更是占了很大的份量。但是，由于現(xiàn)在的蘋果銷售方式很大程度上還是以鮮果的方式銷售到各地，就導(dǎo)致很多時候蘋果沒能得到很好的儲存條件，而導(dǎo)致大量的蘋果腐爛，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，這對蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是及其不利的，所以，從國際和內(nèi)地的蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢看，蘋果的加工深加工具有很廣闊的發(fā)展前景，大力發(fā)展蘋果深加工與綜合利用技術(shù)研究，深加工不僅僅延長了蘋果的儲存和銷售期，而且可以大大增加了產(chǎn)品的附加值，更主要的是豐富了食品的品種，能更好地滿足不同消費(fèi)者的多元化的食品需求。蘋果深加工調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、緩解了供需矛盾、節(jié)約了生產(chǎn)浪費(fèi)、促進(jìn)了人類飲食文明的進(jìn)步?？梢哉f深加工所占比例反映了一個國家或地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)的成熟程度。大力發(fā)展?jié)饪s鮮果汁、飲料、果醬等蘋果加工技術(shù)，有助于提高蘋果的國際競爭力。
在蘋果深加工過程中，蘋果切片就是其中的一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有將蘋果片切到合適的厚度，才能在后面得加工過程中很好的提取出蘋果的營養(yǎng)成分，而且直接將蘋果切片進(jìn)行儲存也能很好的留住蘋果的營養(yǎng)成分。在大批量生產(chǎn)蘋果切片的過程中，能保證切片質(zhì)量和效率的切片機(jī)就顯得至關(guān)重要了。
因此本人對以前的切片機(jī)進(jìn)行參考，進(jìn)行改進(jìn)，將其刀片改為旋切式的，提高機(jī)構(gòu)的切片效率設(shè)計出此作品。
1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)
1.1 整體設(shè)計思路
本人設(shè)計的旋切式蘋果切片機(jī)，主要是由電動機(jī)經(jīng)V帶降速并傳遞給平帶動力，從而使平帶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使刀片對蘋果進(jìn)行旋切。由齒條和彈簧的的配合使得刀片在切完一箱蘋果后，立即更換物料箱，并且壓緊物料進(jìn)行切割。通過平帶的傳動與切割，完成切片過程；同時使用齒條和彈簧使得壓緊元件能夠很好的壓緊，在即將切完時迅速的退出并且更換物料箱；至于刀片，將其用鉚釘釘入平帶中，物料箱固定在機(jī)架上的導(dǎo)軌上，隨著平帶的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，刀片也跟著運(yùn)動，同時，在平帶上安裝了8把刀片，設(shè)定的切削速度為1m/s,切削厚度為3mm，在保證了切片質(zhì)量的同時，切削效率也是比較好的。
小平帶輪1——通過它的軸與V帶軸連接，為主動輪；機(jī)架2——通過它支撐與連接機(jī)架平臺，起到固定的作用； 機(jī)架平臺3——用來支撐物料箱上的導(dǎo)軌；平帶4——在上面安裝刀片，切片的同時也支撐物料；定位元件5——用電機(jī)控制它的運(yùn)動情況，在切片的時候固定物料箱；壓緊輪6——用來壓緊平帶，保證平帶的強(qiáng)度；刀片7——用鉚釘鉚在平帶上，切片的元件；壓緊機(jī)構(gòu)8——它與電機(jī)配合，用來壓緊物料；物料箱9——用來盛放物料的裝置；導(dǎo)軌10——設(shè)計在物料箱的兩側(cè)，正好架在機(jī)架平臺上；支撐板11——支撐平帶；大帶輪12——機(jī)構(gòu)的從動部件；擋料板13——用來防止料亂飛；接料板14——接住出料。
1-小平帶輪 2-機(jī)架 3-機(jī)架平臺 4-平帶 5-定位元件 6-刀片7-壓緊機(jī)構(gòu) 8-壓緊板 9-導(dǎo)軌 10-物料箱 11-支撐板 12-大平帶輪 13-擋料板 14-接料板
圖1-1 切片機(jī)示意圖
2 關(guān)鍵部件設(shè)計
2.1 平帶設(shè)計
首先平帶的材料選取為膠帆布平帶，這是由于帶輪的工作環(huán)境比較干燥，工作量比較小。至于帶輪，選取為普通的滾筒，由于其所要承受的載荷不是很大，因此滾筒的結(jié)構(gòu)形式為輪輻式。
平帶及帶輪的機(jī)構(gòu)示意圖
圖2-1 平帶及帶輪的示意圖
2.2 平帶上刀片的設(shè)計
因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計要求，刀片既要一邊支撐物料，又要一邊切削。所以我將它與平帶設(shè)計在一起，隨著平帶的運(yùn)動而運(yùn)動。
同時考慮到箱子不能跟平帶一起運(yùn)動，必須另外有裝置固定它，所以，我設(shè)計支架通過它支撐箱子，又為了避免妨礙刀片運(yùn)動，就將刀片寬度設(shè)定為箱子寬度?？紤]到平帶是圓周運(yùn)動，因此我設(shè)計在每隔一定的距離安裝一把刀片，有效的利用圓周運(yùn)動，大大的提高工作效率。由平帶的轉(zhuǎn)速、帶長和物料箱的長度決定每隔500mm安裝一把刀片，這樣在整個平帶上就有8把刀片，即在平帶運(yùn)動一周的時間內(nèi)，刀片切削8次。刀片的尺寸為寬300mm，長10mm，高3mm。，用鉚釘將刀片鉚上去。鉚釘?shù)拇笮∵x?。翰捎贸令^的型式， 。同時，為防止平帶的強(qiáng)度由于有溝槽而降低，在平帶上裝有刀片的地方也鉚上薄鐵皮，能有效的減少因開有溝槽而造成的強(qiáng)度降低。
1-刀片 2-溝槽 3-平帶 4-鉚釘 5-鐵片
圖2-2 刀片示意圖
2.3 帶輪軸的設(shè)計
選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用45號鋼正火處理，查得強(qiáng)度極限，得
其許用彎曲[
確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，取C=110，
考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則
這里d取30mm。軸的基本數(shù)據(jù)如下
此兩段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。
此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為
軸的示意圖如下：
圖2-3 軸的示意圖
2.4 小V帶輪的設(shè)計
輪類零件（齒輪、帶輪、鏈輪及蝸輪等）的功能是在軸與軸之間傳遞動力和運(yùn)動。
V帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵HT150或HT200，本機(jī)構(gòu)選用HT200，小V帶輪的直徑較小，在這里采用實(shí)心式。
輪槽的契角 ，節(jié)寬 ，槽間距 ，基準(zhǔn)線上槽深 ，最小槽緣厚度 ，外徑 =105.5
其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2-4 V帶小輪
2.5 大V帶輪的設(shè)計
V帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵HT150或HT200，本機(jī)構(gòu)選用HT200，大V帶輪的直徑大于300mm時，其帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式，
帶寬： 查表得A帶： f=9
輪槽的契角 ，節(jié)寬，槽間距，基準(zhǔn)線上槽深 ，最小槽緣厚度 ，外徑 =320.5。
其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2-5 V帶大輪示意圖
2.6 V帶的張緊
由于各種材質(zhì)的V帶都不是完全的彈性體，因而V帶在張緊里的作用下，經(jīng)過一定的時間運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，是張緊力減小，傳遞動力的能力降低。因此，帶傳動必須設(shè)計張緊裝置，最常見的有定期張緊和自動張緊兩類。由于本人設(shè)計與選用的V帶的中心距不可調(diào)，因此選用張緊輪裝置，張緊輪放在松邊的內(nèi)側(cè)，是帶只手單向彎曲。同時，放置張緊輪時，使其盡量的靠近大帶輪，以免影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽與帶輪相同，且直徑小于小帶輪。
張緊輪定期張緊裝置的示意圖如下
1-小V帶輪 2-大V帶輪 3-V帶 4-張緊輪 5-張緊輪機(jī)架
圖2-6 V帶張緊裝置的示意圖
2.7 物料箱的選擇
根據(jù)設(shè)計的要求，物料箱兩旁裝有導(dǎo)軌，使得它能夠在有外力作用的時候能夠沿著導(dǎo)軌運(yùn)動。根據(jù)物料蘋果的型狀大小，設(shè)計得出它的長為150mm，它的寬度為300mm，主要是因?yàn)樵O(shè)計與選用的平帶的帶寬為355mm；由于蘋果的平均直徑為70mm，物料箱中一般放有8個蘋果，物料箱的高度為100mm。2.8 壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計
為了使壓緊機(jī)構(gòu)與刀片的密切配合，在切片的行程里緩慢的壓緊蘋果，并隨時調(diào)整距離，在即將切完時，能夠迅速的松開，以配合供給機(jī)構(gòu)的送料，當(dāng)更換完物料箱之后，又進(jìn)入壓緊過程，使切片順利。為此，我選擇用電機(jī)和齒條的配合來壓緊， 由平帶的速度1m/s和平帶上的刀片數(shù)8把，得出壓緊機(jī)構(gòu)以每秒6mm的速度向下運(yùn)動，當(dāng)壓緊機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動了120mm時，此時，松開手動搖柄，這時機(jī)構(gòu)依靠彈簧中的儲能向上彈，等另一物料箱到預(yù)定位置后，搖動搖柄，然后又一輪的壓緊行程開始。
壓緊機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖如下所示
1-壓料元件 2-螺栓 3-擋板 4-彈簧
5-保護(hù)桿 6-壓緊連桿 7-齒條
圖2-7 壓緊機(jī)構(gòu)示意圖
壓料元件1——用彈性較大的材料制成，其底部粘貼一層橡皮，使得它在壓緊的過程中始終能緊密的貼著物料；螺栓2——將壓料元件1和桿6連接起來；擋板3——用螺栓將它固定在基架上；彈簧4——連接壓緊連桿6和擋板3，在壓緊連桿6向下運(yùn)動，當(dāng)碰到擋板3的時候，它開始儲能，最后利用彈簧的彈力使壓緊機(jī)構(gòu)退出物料箱；保護(hù)桿5——它卡在機(jī)架中的槽中，使得壓緊機(jī)構(gòu)不能做水平方向上的運(yùn)動，只能上下運(yùn)動；壓緊連桿6——用于連接和傳遞動力；齒條7——在連桿上加工出來的齒條，通過它與電機(jī)的配合運(yùn)動來傳遞動力。
3 結(jié)論
（1）此切片機(jī)的效率是人工的5~6倍，能達(dá)到25~30個/分。
（ 2）由于是用帶傳動進(jìn)行旋切，所以對帶的壽命影響比較大，帶的磨損比較快。
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Apple slice machine design
Chen Bin
( Tarim University mechanical electrical engineering college, xinjiang in843300.)
Abstract: Apple 's nutrition is very rich, it contains a variety of vitamins and acids, on Apple plantations in Xinjiang wide, large output, designed for apple deep processing apple slicer. Design of the rotary cutting type , Apple slicer, primarily by motor through V belt speed down and transferred to the flat belt flat belt driving, thereby allowing a rotational motion, so that the blade on the apple peeling. By a rack and spring makes the blade of the cut ends with a box of apple, the immediate replacement of the material box, and compress the material cutting, which is characterized by high efficiency.
Key words: Apple; slicer; blade; rotating cutting type