CN115281347B - 一种樱桃去核打浆装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种樱桃去核打浆装置和方法，包括去核箱体、进料斗、去核机构和打浆装置，去核箱体安装在支架中部，进料斗设置在去核箱体的顶部一侧的进料口，去核机构安装在去核箱体上，打浆装置安装在支架底部且位于去核箱体下方，去核箱体的出料口连接到打浆装置的进料口。本发明整体结构紧凑，不仅解决了转移樱桃打浆耗时耗力的问题，而且也保证了樱桃核不被打碎的情况发生。去核机构和打浆机构工作过程中互不干涉，实现了去核与打浆一体化的需求，从而提高工作效率，让樱桃的加工过程更加现代化；有效解决现有技术中人力物力消耗、生产效率低、成高本、打浆质量差的问题，装置能在去核过程中防止樱桃变质影响果酒的口感。

Description

一种樱桃去核打浆装置和方法
技术领域
本发明属于樱桃去核打浆一体机技术领域，涉及一种樱桃去核打浆装置和方法。
背景技术
樱桃营养丰富，含有钙、磷、铁和多种维生素，在食用和医疗领域上发挥着重要的作用。玛瑙红樱桃是贵州九洞天主要生产的水果之一，据调查统计，九洞天樱桃产业片区目前已经有2000多公顷种植面积的樱桃，每年的樱桃产量逐渐升高。由于樱桃成熟期短，保鲜技术又不完善，导致樱桃贮藏困难。为了实现樱桃产业化可持续发展，果农利用当地丰富的樱桃资源进行加工，并进行了果酒、果汁和复合饮料的研究，开发出新的樱桃产品。
在樱桃果酒果汁开发的过程中必不可少的环节就是对樱桃进行去核和打浆处理。目前市场上去核和打浆两个环节都是分开进行的，一般都是去核完成后再转移到打浆装置打浆，这个转移的过程耗时耗力。如今各行各业都出现了机械辅助人工甚至代替人工的情况，在樱桃果酒果汁领域内，机械辅助人工的需求更是非常迫切，故而很有必要研究出一种集樱桃去核与打浆为一体的装置。
目前现有的去核方式主要有部分式、对辊式、桶杆式、打浆式、刮板式和凸齿滚筒分离凹板式等，打浆方式有立式打浆和卧式打浆。在企业中大多选择卧式螺旋打浆式去核，该种去核方式操作简单，打浆效率快，这种方式虽集去核与打浆为一体，但会导致樱桃核破碎，降低了樱桃果浆的质量，导致了樱桃果酒果汁的口感降低。为了提高口感，少部分企业会在打浆前先对樱桃进行去核，去核完成后再转移到另一个装置进行打浆，虽然保证了果浆的质量，但在这个转移过程中需要耗费不少的人力、物力和时间，导致了生产效率低，成本较高。
中国专利申请(公开号为CN207590046U)提出了一种新型樱桃去核装置，该装置设有多排的樱桃放置槽和去核针，当运转到规定的位置后，气动装置会带动去核针向下运动将樱桃核顶出完成去核，该装置能够很好的保留了樱桃核，但没有连续打浆的装置。同年，也有人对先前的装置进行改进，提出出肉率较高的樱桃去核装置，该装置保留了原来的放置槽和去核针，把控制去核针上下往复运动的气动装置改用机械的间歇机构，以此来控制去核针的运动来进行去核，简化了机械结构，但是没有能够打浆的装置。
中国专利申请(公开号为CN209965178U)提出一种樱桃去蒂去核装置，该装置采用了运输带式的传送方式，当樱桃进入到放置槽后运输到与放置槽位置相对应的冲针，去核针向下运动利用惯性将果核顶出，去核针与驱动机构相连接，该装置的工作效率高，劳动强度低，但是装置较大，占地面积广，没有配备打浆装置。
中国专利申请(公开号为CN209268657U)提出了一种滚筒型水果去核机，该装置采用滚筒输送机构，滚筒圆周表面上设有放置槽，主轴转动带动滚筒转动，当滚筒运动到规定的位置后，通过偏心机构带动去核刀架作上、下往复运动将樱桃核顶出。该装置结构紧凑，占地面积小，去核后保留了水果的完整性，但是去核效率较低，没有配备打浆装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种樱桃去核打浆装置和方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
本发明采取的技术方案为：一种樱桃去核打浆装置，包括去核箱体、进料斗、去核机构和打浆装置，去核箱体安装在支架中部，进料斗设置在去核箱体的顶部一侧的进料口，去核机构安装在去核箱体上，打浆装置安装在支架底部且位于去核箱体下方，去核箱体的出料口连接到打浆装置的进料口。
优选的，上述去核机构包括升降去核刀组、上料滚筒和出核料斗，上料滚筒上设置有存放樱桃的从外大到内小的台阶通孔，两端底部安装在两对托轮上，一端连接到驱动机构，另一端为通孔，通孔插入有出核料斗，去核箱体上方设置有条形开口，升降去核刀组安装在条形开口上方且升降去核刀组的刀具能够正对上料滚筒上方的台阶通孔，升降去核刀组也连接到驱动机构，两对托轮固定连接在去核箱体内。
优选的，上述上料滚筒为八边形滚筒，即柱面周向设置为八个均分的去核平面，去核平面设置台阶通孔，条形开口大于去核平面。
优选的，上述条形开口处设置有刀具导向板，刀具导向板上设置有导向通孔，导向通孔能够正对台阶通孔。
优选的，上述升降去核刀组包括多根刀具、刀具安装板、悬浮支架和导向杆，悬浮支架两端通过导向杆竖向活动连接到支架上，刀具安装板连接在悬浮支架下端，多根刀具固定连接在刀具安装板上且正对台阶通孔，每根刀具包括从上到下一次设置的一体结构的刀杆连接段、刀杆导向段和锥形段，刀杆导向段和锥形段沿其长度方向设置有镶嵌槽，镶嵌槽对称嵌入并固定有刀刃且其刃部凸出锥形段。
优选的，上述驱动机构包括驱动电机、变速器、曲柄圆盘、连杆、拨齿圆盘和槽轮板，驱动电机和变速器均安装在支架上，变速器的输入端连接到驱动电机的电机轴，曲柄圆盘与拨齿圆盘为一体结构，中间通过圆柱段连接，两者之间形成限位环形槽，曲柄圆盘通过与其铰接的连杆连接到升降去核刀组的悬浮支架上，拨齿圆盘上设置有拨齿，槽轮板一端面中部固定连接在上料滚筒一端中部设置的驱动轴，槽轮板另一端面周向垂直间隔均匀布置有多根与拨齿相啮合的拨齿杆。
优选的，上述上料滚筒两端设置两个圆环导轨，进料斗两端内侧设置两个弧形导向块，两个圆环导轨活动嵌入到两个弧形导向块的弧形导向槽内且两个圆环导轨的外柱面与弧形导向槽的内侧面保持间隙，两个弧形导向块设置在进料斗的两端侧壁上。
优选的，上述进料斗包括条形腔和滚柱，条形腔沿着去核箱体长度方向并与竖直方向呈夹角布置且内外端均为开口结构，条形腔垂直于长度方向交错布置多排可转动的滚柱，条形腔长度方向底部一侧板设置有弹性伸缩挡板，弹性伸缩挡板抵靠在上料滚筒长度方向上。伸缩挡板活动嵌入到侧板上的条形盲孔内，内端连接有弹簧，弹簧内端连接到条形盲孔底部。
优选的，上述打浆装置包括螺旋式榨汁机、进料斗和集料斗，螺旋式榨汁机固定连接在支架上且设置有驱动器动作的驱动电机，进料斗和集料斗分别安装在螺旋式榨汁机顶部的进料口和底部的出料口处，进料斗对接到去核箱体底部的出料口。
一种樱桃去核打浆装置的操作方法，该方法为：八边形滚筒进行旋转，将进料斗内的樱桃送入到顶部竖直方向，到达去核机构的指定位置后，去核机构对樱桃进行去核，去核完成后经过滚筒旋转后将樱桃果肉掉落到打浆机构进行打浆，樱桃核仁送出。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
(1)本发明提供的一种集樱桃去核与打浆为一体的装置，该装置结构划分清晰，去核机构在上，打浆机构在下，整体结构紧凑，不仅解决了转移樱桃打浆耗时耗力的问题，而且也保证了樱桃核不被打碎的情况发生。装置在运作过程中先是在去核机构对樱桃进行去核，去核完成后直接进入打浆机构进行打浆，两个机构工作过程中互不干涉，实现了去核与打浆一体化的需求，从而提高工作效率，让樱桃的加工过程更加现代化；有效解决现有技术中人力物力消耗、生产效率低、成高本、打浆质量差的问题，装置能在去核完成后不用进行樱桃的转移，并且在去核完成后立即进行打浆，防止樱桃变质影响果酒的口感；
(2)采用了桶杆式去核方式，与曲柄滑块相连实现了去核机构上下往复运动，利用向下的惯性将樱桃核顶出；
(3)该装置送料采用八边形滚筒进行旋转送料，工作时滚筒送料的一平整面到达竖向顶部位置后，去核机构对樱桃进行去核，去核完成后经过滚筒旋转后掉落到打浆机构进行打浆，两个机构工作过程中互不干涉，实现了去核与打浆一体化的需求，八边形滚筒设置有八个均布的平面，一次性能够去核多排，效率大大提高，且为平面结构，受力均衡，避免翻转，去核稳定性更好；
(4)设置刀具导向板，能够起到定向去核，去核精准，且提供刀具端部稳定性，避免在受到核仁的阻挡后刚性变弱，去核效果更好，而且在刀具抽回过程中，刀具导向板还能够起到防止樱桃移位的作用；
(5)分段式的刀具结构在去核过程中能更快速地将果皮划破，及时将果核顶出，使核果去核效率更高；
(6)采用曲柄圆盘、连杆、拨齿圆盘和槽轮板构成的间歇的驱动机构，能够实现八面的上料滚筒旋转的同时带动去核机构进行去核，成本大大降低，动力源只需一个即可实现，大大降低成本，该间歇机构具有结构简单、机械效率高等特点，在工作过程中能够平稳、间歇地进行转动，该机构满足了八边形滚筒既转动又间歇停止的需求；
(7)上料滚筒两端设置圆环导轨，配合进料斗上的弧形导向块，配合两对托轮，一方面起到定向旋转的作用，另一方面，在上料滚筒旋转过程中起到防翻转的作用；
(8)设置交错的多排滚柱，限制樱桃流动速度，设置弹性伸缩挡板，防止为去核的樱桃从滚筒与料斗之间的缝隙掉落到打浆机构；
(9)打浆装置则采用螺旋式榨汁机，螺旋式榨汁机能够在去核机完成去核后，能够对樱桃进行迅速的榨汁，来达到出浆的目的。
附图说明
图1为樱桃去核打浆装置立体结构示意图；
图2为樱桃去核打浆装置另一视角立体结构示意图；
图3为樱桃去核打浆装置右视结构示意图；
图4为图3中A-A剖面结构示意图；
图5为图4中B-B剖面结构示意图；
图6为升降刀具组立体结构示意图；
图7为刀具立体结构示意图；
图8为去核箱体与进料斗连接立体结构示意图；
图9为去核箱体与进料斗右视结构示意图；
图10为图9中A-A旋转剖面结构示意图；
图11为图10中C-C剖面结构示意图；
图12为图10中D-D剖面结构示意图；
图13为打浆装置立体结构示意图；
图14为打浆装置剖面结构示意图；
图15为间歇机构立体图；
图16为数字金字塔图；
图17为装置的工作流程图；
图18为间歇机构平面图；该图中，1、曲柄圆销；2、.圆盘(a)；3、圆盘(b)；4、拨销齿；5、滚筒连接圆盘；6、圆盘(c)；7、滚筒圆销；
图19为曲柄圆销与拨销齿运动示意图；
图20为拨销齿受力分析示意图；
图21为控制装置电动机电路图；
图22为上料滚筒结构示意图；
图23为螺旋压榨干结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-21所示，一种樱桃去核打浆装置，包括去核箱体1、进料斗2、去核机构3和打浆装置4，去核箱体1安装在支架5中部，进料斗2设置在去核箱体1的顶部一侧的进料口，去核机构3安装在去核箱体1上，打浆装置4安装在支架5底部且位于去核箱体1下方，去核箱体1的出料口连接到打浆装置4的进料口。
优选的，上述去核机构3包括升降去核刀组301、上料滚筒302和出核料斗303，上料滚筒302上设置有存放樱桃的从外大到内小的台阶通孔304，两端底部安装在两对托轮305上，一端连接到驱动机构，另一端为通孔，通孔插入有出核料斗303，去核箱体1上方设置有条形开口306，升降去核刀组301安装在条形开口306上方且升降去核刀组301的刀具能够正对上料滚筒302上方的台阶通孔304，升降去核刀组301也连接到驱动机构，两对托轮305固定连接在去核箱体1内。升降去核刀组301的去核刀杆总杆数为5×32，去核效率比单排去核提高4倍。在运转时，核果由上料机构送到与去核针相重合的位置，去核板带动去核针向下运动将果核顶出来完成去核作业。该去核针板的实现上下运动的动力是由间歇机构的转动来提供。如图15所示，该间歇机构的从动圆盘上多增设了一个拨盘齿，从动圆盘上的拨盘齿拨动主动圆盘上的圆销带动主动圆盘转动，实现对滚筒的间歇转动与停止；另一个圆销是与曲柄的一端连接，曲柄的另一端与去核针支架连接，采用曲柄滑块运动的原理实现了去核针的上下往复运动，出核料斗303包括倾斜槽、出料管和V字条形口，V字条形口设置在倾斜槽顶部，V字条形口宽度略大于八边形滚筒每个平面的宽度，便于收集樱桃的核仁，出料管设置在倾斜槽底端底部，倾斜槽通过两根支撑梁固定连接在支架5的横梁上，出料管通过支撑固定架固定连接在支架的另一横梁上。
优选的，上述上料滚筒302为八边形滚筒，即柱面周向设置为八个均分的去核平面，去核平面设置台阶通孔304，条形开口306大于去核平面，将圆形滚筒设置为八边形滚筒上料机构，圆形滚筒表面上设有核果的放置槽，只能单排的送料去核，送料率较低。而改良后滚筒变为八边形滚筒，八边形滚筒的每一面有多排的樱桃放置槽，不仅提高了送料率，而且去核的效率也大大的提高。八边形滚筒如图12和图22所示，主要是由八边形滚筒、托轮、间隙驱动机构等构成。为了减轻重力，滚筒的材料可选择强度足够的塑料滚筒。
优选的，上述条形开口306处设置有刀具导向板307，刀具导向板307上设置有导向通孔308，导向通孔308能够正对台阶通孔304。设置刀具导向板，一方面为了防止去核针对樱桃去核完成后将樱桃带离樱桃放置槽，影响打浆的效率，另一方面，起到导向导杆的作用，避免导杆冲击核仁过程中受力过大发生弯曲，提高刀具去核冲击稳定性，如图4所示，刀具导向板上的孔径与滚筒的放置槽是同心圆，与最小孔直径和去核针第二段的直径一致，该板整体长度和宽度与滚筒一面相同，将之安装在滚筒的上箱体上。
优选的，上述升降去核刀组301包括多根刀具309、刀具安装板310、悬浮支架311和导向杆312，悬浮支架311两端通过导向杆312竖向活动连接到支架5上，刀具安装板310连接在悬浮支架311下端，多根刀具309通过螺钉固定连接在刀具安装板310上且正对台阶通孔304，悬浮支架311包括横梁，横梁中部下方设置长条形的凸条，凸条两端通过三根一体到倒立V字形桁架连接到刀具安装板两端，横梁上还设置有铰接连杆的双耳结构，为了使核果去核效率更高，在去核过程中能更快速地将果皮划破，及时将果核顶出，因此对去核刀具进行改进。每根刀具309包括从上到下一次设置的一体结构的刀杆连接段323、刀杆导向段324和锥形段325，刀杆导向段324和锥形段325沿其长度方向设置有镶嵌槽326，镶嵌槽326对称嵌入并固定有刀刃327且其刃部凸出锥形段325，刀刃327两侧前端为弧形结构，中部连接刀杆导向段324和锥形段325处厚度与镶嵌槽宽度相适应，嵌入镶嵌槽后采用螺钉锁紧，去核刀具分为三段：第一段直径较大(刀杆连接段)，为了能够满足最大的冲击强度，防止刀具断裂；第二段为过渡段(刀杆导向段)，是刀刃与刀的根部连接的部分；第三段为刀刃部分(锥形段和凸出的刀刃)，刀刃的整体宽度比第二段直径略小一下，三段组成了去核刀具，整体结构如图7所示。
优选的，上述驱动机构包括驱动电机313、变速器314、曲柄圆盘315、连杆316、拨齿圆盘317和槽轮板318，驱动电机313和变速器314均安装在支架上，变速器314的输入端通过皮带机构连接到驱动电机313的电机轴，曲柄圆盘315与拨齿圆盘317为一体结构，中间通过圆柱段连接，两者之间形成限位环形槽318，曲柄圆盘315通过与其铰接的连杆316连接到升降去核刀组301的悬浮支架311上，拨齿圆盘318上设置有拨齿319，槽轮板318一端面中部固定连接在上料滚筒302一端中部设置的驱动轴320，槽轮板318另一端面周向垂直间隔均匀布置有多根与拨齿319相啮合的拨齿杆328。为了使去核机构有足够的时间进行去核，因此需要控制八边形滚筒的转动和停歇，因此，选用曲柄圆盘315、连杆316、拨齿圆盘317和槽轮板318构成的间歇机构来实现。选择的间歇机构模型如图4和15所示。该间歇机构能满足控制需求，它是由三部分构成，第一部分是与电动机连接的部分间歇拨盘，第二部分是间歇圆盘，第三部分是与滚筒相连接的圆盘。三个部分构成间歇机构，为八边形滚筒提供了转动的动力。该间歇机构具有结构简单、机械效率高等特点，在工作过程中能够平稳、间歇地进行转动，该机构满足了八边形滚筒既转动又间歇停止的需求。
优选的，上述上料滚筒302两端设置两个圆环导轨321，进料斗2两端内侧设置两个弧形导向块322，两个圆环导轨321活动嵌入到两个弧形导向块322的弧形导向槽内且两个圆环导轨321的外柱面与弧形导向槽的内侧面保持间隙，两个弧形导向块322设置在进料斗2的两端侧壁上，每个圆环导轨321设置为两分段结构，即大环段329和小镶嵌段330，小镶嵌段330两端设置两根镶嵌条331，大环段329两端设置两个镶嵌槽332，两根镶嵌条331嵌入到两个镶嵌槽332内采用螺钉锁紧，该结构便于嵌入弧形导向块安装，如图22所示，靠近两个圆环导轨321内侧的上料滚筒上还设置有两个托轮辊道333，托轮辊道搁置在两对托轮上，两对托轮安装在去核箱体底部的V字形侧壁上，便于上料滚筒定向旋转。
优选的，上述进料斗2包括条形腔201和滚柱202，条形腔201沿着去核箱体1长度方向并与竖直方向呈夹角布置且内外端均为开口结构，条形腔201垂直于长度方向交错布置多排可转动的滚柱202，条形腔201长度方向底部一侧板设置有弹性伸缩挡板203，弹性伸缩挡板203抵靠在上料滚筒302长度方向上。伸缩挡板203活动嵌入到侧板上的条形盲孔205内，内端连接有弹簧204，弹簧204内端连接到条形盲孔底部，条形腔201两端的侧壁板厚度大，便于安装弧形导向块，两侧壁板和下侧壁板为一体的宽槽结构，上侧壁板盖合在宽槽结构上并采用螺钉锁紧，该结构便于安装旋转的滚柱。进料斗是将果料送入装置的起始位置，对于樱桃这样小体积的核果，当加工数量较多时为了限制进入去核机构的数量，在普通进料斗的基础上在内部加入了限制樱桃流动速度的圆形的滚柱，滚柱安装原理与数字金字塔排列原理相似，如图16所示，安装好后的进料斗如图10和图12所示，为了最低满足进料的需求，滚柱直径为10mm，圆柱与圆柱之间相距30mm，所以进料斗能够进入直径20mm以内的中等樱桃；为了防止为去核的樱桃从上料滚筒与进料料斗之间的缝隙掉落到打浆机构，在进料斗内下侧板增设了一块弹性伸缩挡板，弹性伸缩挡板整体长度比上料滚筒一面的长度略小一些，安装在进料斗的最下侧。当上料滚筒转动时，挡板根据滚筒一面角度的变化而随之伸缩，当该面转动完成后，挡板由于弹簧的作用而快速的与下一面接合，快速形成一个闭合的空间，如图12所示。
优选的，上述打浆装置4包括螺旋式榨汁机、进料斗和集料斗，螺旋式榨汁机固定连接在支架5上且设置有驱动器动作的驱动电机，进料斗和集料斗分别安装在螺旋式榨汁机顶部的进料口和底部的出料口处，进料斗对接到去核箱体1底部的出料口，螺旋式榨汁机螺旋挤压后的一侧设置有废渣出料口，螺旋式榨汁机是一种能够连续榨汁的机械。螺旋式榨汁机包括压榨螺旋杆、压榨腔、圆筒筛、轴承座和动力装置，压榨螺旋杆两端旋转连接在两个轴承座上且一端伸出后连接到动力装置，压榨螺旋杆的螺旋叶片段位于压榨腔内，压榨腔上端连通进料斗，下端连通废渣出料口，圆筒筛设置在压榨腔的废渣出口靠近压榨螺旋杆处，轴承座、压榨腔和动力装置均固定连接在安装板上，安装板固定连接在支架5上，动力装置包括打浆驱动电机和与打浆驱动电机连接的变速器，打浆装置4在工作过程中，进料、压料、出浆、出渣均是连续进行的，它的结构简单，形状小，榨汁效率高，操作方便。它主要由压力装置、传动装置、送料装置、电机、出料装置和机架等组成，如图13-14所示。该装置在工作过程中，进料、压料、出料、排料均是连续进行的。该榨汁机械外形较小，机械结构较为简单，不仅榨汁效率高出汁速度快，而且易于操作。螺旋式榨汁机的压榨螺旋杆的叶片形状有实体式、环状式、成型式和叶片式。传输干燥的颗粒状和粉状的物料时，大多数会选用实体式叶片；传输块状或有黏滞性的物料时，选用环状式叶片；传输韧性较大或者压缩的物料时，则选择叶片式或成型式，这两种叶片在输送物料时，对物料有搅拌、揉捏等工艺操作。压榨螺旋杆的叶片大部分是由钢板或不锈钢、黄铜、铝等材料制成。输送腐蚀性较大的物料时，在叶片的表面覆盖一层钨、铬、钴等硬质合金或类似的其他防腐材料，在本发明中选用不锈钢。樱桃属于颗粒的物料，所以选择实体螺旋，叶片厚度选择厚的不锈钢。考虑到樱桃去核完成后需立即打浆而不造成堆积，根据螺旋杆的制造特点，制造的螺旋杆需内径不断增大而螺距逐渐减小，相邻叶片之间的容积也逐渐减小。因为螺距小则物料受到的轴向力变大，径向力变小，对果料的压榨和推进起着促进的作用。压榨螺旋杆由轴承座支承在机架上。
螺旋式榨汁机主要是靠压榨螺旋杆在圆筒筛内做旋运动，通过圆筒壁和圆筒筛之间空间减小对物料进行挤压，使物料中的汁液被挤出。本专利的加工对象主要是玛瑙红樱桃，综合考虑后决定选用变径变螺距的螺旋杆。螺旋压榨杆可分为五段：第一段是进料部分，该段螺距较大，主要是把物料顺利地送入到圆筒筛内部；第二段是预压部分，该段直径不变但是螺距逐渐变小，这一段就开始对物料进行榨汁操作；第三段、第四段为变径变螺距，该段的作用是对第二段所压榨过的物料进行进一步的压榨，把剩下的汁液强制挤出；第五段为出渣部分，该段不设螺旋叶片，为了使出渣更顺畅，该段形状设为圆台状。压榨螺旋杆模型如图23所示。
螺旋式榨汁机底部布置的圆筒筛一般是由不锈钢板卷成后进行钻孔制成。考虑到清洗、拆卸等原因，将圆筒筛做成半圆筒筛，并由打浆机构的机壳上下两部分压紧在圆筒壁内。压榨螺旋杆在挤压的过程中所产生的压力可达1.2MPa，要使圆筒筛能够承受住这个压力，筛孔的直径一般设为0.3～0.8mm，考虑圆筒筛的强度，所以选择开孔直径为0.8mm。圆筒筛如图22所示。该圆筒筛未打孔部分是是去核完成后樱桃掉落到打浆机构的部分，在该部分未进行打浆，所以不进行打孔处理。
本发明的装置能够满足以下工序：上料、定位、送料、去核、打浆等主要工序。为了实现装置结构紧凑，樱桃去核打浆两个步骤一体化，将去核机构与打浆机构集为一体。该装置的去核机构在上，打浆机构在下，整体结构紧凑，不仅解决了转移樱桃耗时耗力的问题，而且也保证了杏仁不被打碎的情况发生。去核机构采用了桶杆式去核方式，与曲柄滑块相连实现了去核机构上下往复运动。打浆装置则采用螺旋式榨汁机，螺旋式榨汁机能够在去核机完成去核后，能够对樱桃进行迅速的榨汁，来达到出浆的目的。该装置在运作过程首先是八边形滚筒进行旋转送料，到达指定位置后，去核机构对樱桃进行去核，去核完成后经过滚筒旋转后掉落到打浆机构进行打浆，两个机构工作过程中互不干涉，实现了去核与打浆一体化的需求。
根据设计的要求，装置的工作流程如图17所示。
实施例2：一种樱桃去核打浆装置的操作方法，该方法为：八边形滚筒进行旋转，将进料斗内的樱桃送入到顶部竖直方向，到达去核机构的指定位置后，去核机构对樱桃进行去核，去核完成后经过滚筒旋转后将樱桃果肉掉落到打浆机构进行打浆，樱桃核仁送出。
樱桃去核打浆装置动力学计算包括去核机的去核效率计算和传动系统的总功率计算。
1.去核机的去核效率以玛瑙红樱桃作为去核对象，其直径范围为22～24mm的樱桃，其樱桃核呈扁卵形，长8～10mm，直径7～9mm。根据装置的生产流程、要求以及工作原理等考虑，其去核效率主要取决于去核周期T和去核针头数数量t。
理论去核效率为：
Figure SMS_1
式(1)中：m—每小时的去核颗数；
t—去核针头数的数量；
T—去核周期。
该装置的去核针为5×32，即160根去核针，设单次去核周期为2s，则最后结果为：
Figure SMS_2
2.传动系统的总功率
该装置的功率消耗主要是在去核、送料和打浆三个部分。三个部分的功率消耗有所不同，以下对其功率消耗进行计算。
2.1去核机系统消耗功率
该系统的动力是由间歇机构进行传递，间歇机构的从动槽轮上的圆销与曲柄的另一端进行连接，曲柄的另一端与去核系统连接，去核机构连接在机架上。当从动槽轮的转动时，由曲柄带动去核机构实现上下往复运动。当曲柄、圆销和从动槽轮中心处于一条直线形成最长距离时，此时槽轮受力最大，长度约为360mm，估算整个去核机构做往复运动时的总重量为1000N，由转矩公式可知间歇机构所受到的转矩为：
T从＝F去·l＝1000×360×10-3＝360N·m (3)
所以，去核机构消耗的功率为：
Figure SMS_3
式(4)中，n从—从动槽轮转速。已知n从＝30r/min，则：
Figure SMS_4
所以，该系统所消耗的总功率为：
Figure SMS_5
式(5)中：η1—圆柱齿轮的传递效率，取0.98；
η2—减速器传动效率，取0.96；
η3—联轴器传动效率，取0.98。
将数据代入式(5)得：
Figure SMS_6
2.2送料系统消耗功率
送料系统的动力是由间歇机构传递，继而带动八边形滚筒的转动。根据八边形滚筒的体积和材料密度，预估整个送料系统的总重量为1500N。由转矩公式可知间歇机构所受到的转矩为：
T主＝F筒·l (7)
式(7)中：l—间歇机构到滚筒质心的长度。
测量l为508mm，将数据代入式(7)得：
T主＝F筒·l＝1500×508×10-3＝762N·m (8)
所以，去核机构消耗的功率为：
Figure SMS_7
式(9)中，n主—间歇机构中主动槽轮转速。已知n从＝30r/min，即n主＝30r/min，则：
Figure SMS_8
所以，该系统所消耗的总功率为：
Figure SMS_9
式(11)中：η1—圆柱齿轮的传递效率，取0.98；
η2—减速器传动效率，取0.96；
η3—联轴器传动效率，取0.98。
将数据代入式(11)得：
Figure SMS_10
2.3打浆系统消耗功率
1.螺旋杆转速的选择
根据查阅资料，螺旋式榨汁机转速较低，参考其他榨汁机的转速，确定螺旋杆的转速为n＝150r/min。
2.螺距的确定
第一段为进料螺旋，根据樱桃的直径确定第一段的初选螺距为l＝40mm，其他各段的螺距以此递减。
物料的移动速度：
Figure SMS_11
螺旋式榨汁机的榨汁能力：
G＝3600δ0v0ρ1 Φ (14)
式(14)中：G—生产率，根据樱桃的物理特性，取G＝900kg/h；
δ0—螺旋杆送料的面积；
ρ1—物料的容积密度，取ρ1＝400kg/m3；
Φ —填充系数，取Φ ＝0.3。
将参数代入式(14)得：
Figure SMS_12
根据压榨螺旋杆送料的面积公式：
Figure SMS_13
式(16)中，d2—压榨螺旋杆送料面积的最大直径；
d1—压榨螺旋杆送料面积的最小直径。
本专利预估d1＝60mm，将数据代入式(4-16)得：
Figure SMS_14
3.功率计算
螺旋式榨汁机的功率消耗主要是两个部分：一是移动物料所消耗的功率；二是压榨物料时所消耗的功率。
1)移动物料时消耗的功率：
Figure SMS_15
式(18)中，m—物料的质量；
t—物料移动时间；
Figure SMS_16
—生产能力G。
已知G＝900kg/h，v0＝0.1m/s，将数据代入式(4-18)得：
Figure SMS_17
2)压榨物料时所消耗的功率：
Figure SMS_18
式(20)中，Δl—相邻螺距大小之差；
Z—螺距数目；
pmax—物料所受的最大压力，取1.2MPa；
d2—螺旋外径；
d1—螺旋内径。
将已知数据代入式(20)得：
Figure SMS_19
3)总消耗功率：
Figure SMS_20
式(22)中，P3—移动物料时消耗的功率；
P4—压榨物料时所消耗的功率；
η1—圆柱齿轮的传递效率，取0.98；
η2—减速器传动效率，取0.96；
η3—联轴器传动效率，取0.98。
将数据代入式(22)得：
Figure SMS_21
电机与减速器的选择
1、电机选择
a.功率选择
根据前述可知，考虑到电机在传递过程中其它能量的损耗，为了提供足够的转矩，根据计算所得的功率数值，查阅机械设计手册，选取电机的额定功率为3kW。
b.转速选择
滚筒工作转速为n＝30r/min，压榨螺旋杆的工作转速为n＝150r/min，查阅机械设计手册可知，减速器的推荐传动比范围为i＝8～30，所以滚筒处电机的可取转速范围为(8～30)×30＝240～900r/min，压榨螺旋杆的为(8～30)×150＝1200～4500r/min，符合滚筒处的电机转速为750r/min，符合螺旋杆处的转速有1500r/min和3000r/min，通过查阅机械设计手册，与之对应的电机型号有以下几种，技术参数见表1。
表1电机技术参数
Figure SMS_22
综合各种因素考虑，选定滚筒处的电机型号为Y132M-8，所选择电动机的额定功率为3kW，满载转速为710r/min；压榨螺旋杆处的电机型号为Y100L2-4，所选择电动机的额定功率为3kW，满载转速为1420r/min。
2、减速器选择
由选定电动机的满载转速各机构工作的转速，可得到总传动比为：
Figure SMS_23
Figure SMS_24
两个电机给各自相对应机构传递动力时，经过减速器进行减速后传递。在计算各机构的总传动比后，应合理分配各级传动比，以减少传动的负荷，提高传动精度。装置的上部分机构，齿轮传动之比为1∶2，所以减速器的传动比为11.8；而下部分机构的齿轮传动为1∶1，所以下部分的减速器的传动比为9.47。根据计算出的传动比，查阅机械设计手册可知，上下部分机构的减速器均选取二级圆柱齿轮减速器。
压榨螺旋杆的轴强度校核：选定电机的功率为4kW，前述预估压榨螺旋杆送料面积的最小直径为d1＝60mm，对选取参数进行校核。
Figure SMS_25
式(26)中，P—电机额定功率；
n—螺旋杆转速。
轴的材料查阅资料选用45钢，查表取A0＝110，将数据代入式(26)得：
Figure SMS_26
压榨螺旋杆送料面积的最小直径选取为d1＝60mm满足强度。螺旋杆输出轴的最小直径选取d＝36mm，强度足够，该直径轴段处与联轴器连接。
间歇机构的参数设计：为了实现八边形滚筒转动的启停，需要对间歇机构进行参数设计，图18为间歇机构的平面图，图中，1.曲柄圆销2.圆盘(a)3.圆盘(b)4.拨销齿5.滚筒连接圆盘6.圆盘(c)7.滚筒圆销。
1.间歇机构圆销数的选择
由图22可知，滚筒为八边形的形状，八边形滚筒每转一个工位所旋转的角度为45度，为了更好地对应工位的旋转，因此圆盘(c)的圆销数量也为8，每两个圆销之间的角度间隔也为45度。
2.曲柄圆销与拨销齿的时间分配和角度间隔
曲柄圆销是给去核针板提供往复运动动力的一个支点。曲柄圆销和去核针板之间由曲柄连接，采用曲柄滑块运动运动原理。拨销齿是与滚筒圆销相互接触，拨销齿在圆盘(b)的转动下对滚筒圆销传递一个转动的力，此时圆盘(c)会转动一个工位，八边形滚筒也随着圆盘(c)的转动旋转一个工位。为了使去核针能够在八边形滚筒停歇的时间内完成去核动作，因此对曲柄圆销和拨销齿之间进行运动时间分配和角度间隔上的计算。
由前述可知，去核针单次上下往复运动的时间为2s，电动机的转速为n＝30r/min，所以去核针一分钟做30次的上下往复运动。
曲柄圆销与拨销齿之间的运动如图19所示：
由图19可知当拨销齿从位置2开始转动到2′时，此时滚筒已从的倾斜的第一个工位转动到第二个水平的工位，第二个水平工位为去核加工的工位，之后滚筒不再转动，直到拨销齿再一次与滚筒圆销接触。从位置2到位置2′，转动45度，所消耗的时间为：
Figure SMS_27
式(28)中，t1—位置2到位置2′的时间；
Figure SMS_28
—位置2到位置2′所转的角度；
T—去核针往复运动所用的时间，T＝2s。
将数据代入式(28)得
Figure SMS_29
拨销齿运转了0.25s后，滚筒静止不动，加工平面保持水平。此时，曲柄圆销的位置由1变为1′，当1′到达1″时后，去核针板向下运动到最低端。当到达最低点后对樱桃的去核加工工序也完成，去核所消耗时间可忽略不计。位置1′到位置1″，所经历的时间为：
Figure SMS_30
式(30)中，t2—位置1到位置1′的时间；
Figure SMS_31
—位置1到位置1′所转的角度；
T—去核针往复运动所用的时间，T＝2s。
将数据代入式(30)得
Figure SMS_32
当曲柄圆销从位置1′到位置1″这个过程中就已经完成了对樱桃的去核加工，所以刀具将果核顶出所消耗的时间可忽略不计。
去核针在位置1″完成去核后，圆盘(b)继续转动，当由位置1″回到位置1后，这个过程所经过的时间为：
Figure SMS_33
式(30)中，t3—位置1′到位置1″的时间；
Figure SMS_34
—位置1′到位置1″所转的角度；
T—去核针往复运动所用的时间，T＝2s。
将数据代入式(32)得
Figure SMS_35
整个运动时间消耗为：
t＝t1+t2+t3＝0.25+0.5+1.25＝2s(34)
总时间刚好等于去核针往复运动所用的时间2s。
当曲柄圆销转动315度后，也就是1.75s后，这时去核针处于最高点。当转动360度后，此时回到上述所叙述的转动动作，直到圆销齿与下一个滚筒圆销接触才开始下一次的去核加工。
综上所述，曲柄圆销与拨销齿的角度间隔为135°时，刚好能满足去核针与滚筒之间的运动配合。
拨销齿的受力与强度校核计算：为了能更好的校核拨销齿的强度与所提供的动力能否给滚筒提供足够的动力，因此需要进行拨销齿的动力与强度校核计算，采用圆柱齿轮的方法来进行校核验算。
1)受力计算
由前述可知，电动机的输出功率为3kW，转速为30r/min，对拨销齿进行受力分解，如图20所示。
由转矩公式进行计算：
Figure SMS_36
将数据代入式(35)得：
Figure SMS_37
则Ft为：
Figure SMS_38
式(37)中，d—拨盘的最小直径，d＝40mm。将数据代入得：
Figure SMS_39
所以可算Fn得：
Figure SMS_40
所提供给拨销齿的转矩为：
T齿＝Fn·l(40)
式(40)中，l—拨盘圆心到拨销齿与圆销切点的距离。取l＝43mm，将数据代入式(40)得：
T齿＝Fn·l＝51684.2×43×10-3＝2222.42N·m (41)
在滚筒处，由前述可知，预估整个送料系统的总重量为1500N，再考虑由于摩擦力的影响，预估为1700N。因此，可计算出转动滚筒的扭矩为：
T筒＝F筒·r (42)
式(42)中，r—滚筒半径，取r≈200mm。将数据代入式(42)得：
T筒＝F筒·r＝1700×200×10-3＝340N·m (43)
由计算结果看出，拨销齿提供的扭矩是滚筒所需转矩的6.5倍，所以拨销齿提供的扭矩能够带动滚筒转动。
2)拨销齿强度计算
拨销齿强度可按照圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度进行计算，取齿的齿宽b＝20mm，齿数z＝17，模数m＝12。由公式算出拨销齿受到的弯曲应力为：
Figure SMS_41
式(44)中，YFa—齿形系数，取YFa＝2.97。将数据代入式(44)得：
Figure SMS_42
加入修正系数和载荷系数，则弯曲疲劳强度为：
σF＝σF0KFYSaYε≤[σF] (46)
式(46)中，KF—弯曲疲劳强度计算的载荷系数，KF＝1.4；
YSa—应力修正系数，取YSa＝1.52；
Yε—弯曲疲劳强度计算的重合度系数，取Yε＝0.688
[σF]—齿根弯曲疲劳极限，取[σF]＝500MPa。
将数据代入式(46)得：
σF＝σF0KFYSaYε
＝319.8×1.4×1.52×0.688 (47)
＝468.2MPa≤[σF]
综上所述，拨销齿能够满足强度要求。
樱桃去核打浆装置的控制方法：如图21所示，首先当按下启动按钮后，电动机M1(去核机构的驱动电机)的开始启动，樱桃开始进料，通过间歇机构传递动力使滚筒转动进行樱桃的传送，此时打浆机构的电机并未启动。当八边形滚筒机构进行五个面的转动，也就是去核机构完成五次去核动作，也就是10s后，打浆机构的电动机M2开始启动完成打浆动作。当发现滚筒上的放置槽内已经没有樱桃时开始按下停止按钮，为了防止进料斗的挡果板上还有剩余的樱桃，所以当按下停止按钮后，电动机M1需要延时10s后停止。考虑到有剩余樱桃还未及时地进行榨汁，所以按下停止按钮后，电动机M2需要延时才能断开。通过章节4.2.3可知，打浆机构的移动速度为0.1m/s，压榨螺旋杆总长约为800mm，考虑到打浆机构对剩余樱桃压榨更完全，所以当按下停止按钮后，电动机M2需要延时20s后停止。
根据装置的控制需求，如图21所示，对电机的控制运行原理如下：
1)未启动前电路处于初始状态，接触器KM1、KM2、KT1、KT2和KT3的线圈均处于失电状态，电动机没有通电而静止不动；
2)合上开关QG将电源引入线路中；
3)当按下电动机启动按钮SB1时，KM1线圈首先通电后自锁，KM1接触器闭合，电动机M1开始运行，同时线圈KT1开始通电；
4)当线圈KT1的通电延时时间(10s)到后动合触点KT1闭合，KM2线圈通电后自锁，KM2接触器闭合，电动机M2开始运行；
5)当让电动机停止工作时，先按下停止按钮SB3，此时线圈KT2和KT3开始通电，当线圈KT3的断电延时的时间(10s)到后，动断触点KT3断开，线圈KM1失电，电动机M1停止运行，线圈KT2断电延时时间(20s)到后，动断触点KT2断开，线圈KM2失电，电动机M2停止运行；
6)当需要两个电机全部停止时，需按下紧急按钮SB2；
7)采用熔断器FU实现短路保护，采用继电器KH实现过载保护。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：包括去核箱体(1)、进料斗(2)、去核机构(3)和打浆装置(4)，去核箱体(1)安装在支架(5)中部，进料斗(2)设置在去核箱体(1)的顶部一侧的进料口处，打浆装置(4)安装在支架(5)底部且位于去核箱体(1)下方，去核箱体(1)的出料口连接到打浆装置(4)的进料口，打浆装置(4)包括螺旋式榨汁机；去核机构(3)包括升降去核刀组(301)、上料滚筒(302)和出核料斗(303)，上料滚筒(302)设置于去核箱体(1)内部，上料滚筒(302)为八边形滚筒即柱面周向设置为八个均分的去核平面，每个去核平面上均设置有多排用于存放樱桃的外大内小的台阶通孔(304)；上料滚筒(302)的两端底部安装在两对托轮(305)上，其一端连接到驱动机构，另一端为通孔，通孔插入有出核料斗(303)；去核箱体(1)上方设置有条形开口(306)，升降去核刀组(301)安装在条形开口(306)上方，升降去核刀组(301)也连接到驱动机构，两对托轮(305)固定连接在去核箱体(1)内；驱动机构既驱动上料滚筒(302)间歇转动，又驱动升降去核刀组(301)上下往复运动；
升降去核刀组(301)包括多根刀具(309)，多根刀具(309)均匀分布为多排且正对去核平面上的多排台阶通孔(304)，每根刀具(309)包括从上到下依次设置的一体结构的刀杆连接段(323)、刀杆导向段(324)和锥形段(325)，刀杆导向段(324)和锥形段(325)沿其长度方向设置有镶嵌槽(326)，镶嵌槽(326)对称嵌入并固定有刀刃(327)且其刃部凸出锥形段(325)；
进料斗(2)包括条形腔(201)和滚柱(202)，条形腔(201)沿着去核箱体(1)长度方向并与竖直方向呈夹角布置且内外端均为开口结构，条形腔(201)内垂直于长度方向交错布置多排能转动的用于限制樱桃流动速度的圆形滚柱(202)，滚柱(202)的安装原理与数字金字塔的排列原理相似，条形腔(201)的长度方向底部一侧板设置有弹性伸缩挡板(203)，弹性伸缩挡板(203)抵靠在上料滚筒(302)长度方向上。
2.根据权利要求1所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：升降去核刀组(301)还包括刀具安装板(310)、悬浮支架(311)和导向杆(312)，悬浮支架(311)两端通过导向杆(312)竖向活动连接到支架(5)上，刀具安装板(310)连接在悬浮支架(311)下端，多根刀具(309)固定连接在刀具安装板(310)上。
3.根据权利要求2所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：驱动机构包括驱动电机(313)、变速器(314)、曲柄圆盘(315)、连杆(316)、拨齿圆盘(317)和槽轮板(318)，驱动电机(313)和变速器(314)均安装在支架上，变速器(314)的输入端连接到驱动电机(313)的电机轴，变速器(314)的输出端连接到拨齿圆盘(317)，曲柄圆盘(315)与拨齿圆盘(317)为一体结构，二者中间通过圆柱段连接，两者之间形成限位环形槽，曲柄圆盘(315)通过与其铰接的连杆(316)连接到升降去核刀组(301)的悬浮支架(311)上，拨齿圆盘(317)上设置有拨齿(319)，槽轮板(318)一端面中部固定连接在上料滚筒(302)一端中部设置的驱动轴(320)上，槽轮板(318)另一端面周向垂直间隔均匀布置有多根与拨齿(319)相啮合的拨齿杆(328)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：打浆装置(4)还包括进料斗和集料斗，螺旋式榨汁机固定连接在支架(5)上且设置有驱动其动作的驱动电机，进料斗和集料斗分别安装在螺旋式榨汁机顶部的进料口和底部的出料口处，进料斗对接到去核箱体(1)底部的出料口。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：上料滚筒(302)两端设置两个圆环导轨(321)，进料斗(2)两端内侧设置两个弧形导向块(322)，两个圆环导轨(321)活动嵌入到两个弧形导向块(322)的弧形导向槽内且两个圆环导轨(321)的外柱面与弧形导向槽的内侧面保持间隙，两个弧形导向块(322)设置在进料斗(2)的两端侧壁上。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：条形开口(306)大于去核平面。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种樱桃去核打浆装置，其特征在于：条形开口(306)处设置有刀具导向板(307)，刀具导向板(307)上设置有导向通孔(308)，导向通孔(308)能够正对台阶通孔(304)。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种樱桃去核打浆装置的操作方法，其特征在于：该方法为：驱动八边形上料滚筒进行旋转，将进料斗内的樱桃送入到上料滚筒顶部，到达去核机构的指定位置后，去核机构对樱桃进行去核，去核完成后经过上料滚筒旋转后将樱桃果肉掉落到打浆装置进行打浆，樱桃核仁经出核料斗送出。
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