辣椒去核机的设计和动态仿真

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目前，国内辣椒产业链中，从开沟、整形、铺膜 、点种和收获都已实现或部分实现机械化，唯独没有合适的辣椒去核机。辣椒去核基本由人工完成，操作费工费时，靠手工将辣椒核剔除，劳动环境恶劣。去核 已严重制约了辣椒的深加工，成为亟待解决的问题。国内辣椒去核主要以手工为主，少数的企业开始使用辣椒去核机械，但就 目前的情况而言，现有的辣椒去核机械不能很好地满足企业要求的参数指标，或者要求人工参与度比较高。目前市面上有-种辣椒去核机，其去核原理是利用两个辊子相对滚动将辣椒压破 ，从而达到辣椒皮和核分开的目的，在之后的输送过程中再进行辣椒皮和核的筛分。由于使用对辊式辣椒去核机可以对大批量辣椒同时加工，而且不存在定向问题 ，只要辣椒是平行于刮板往上输送就能满足加工需求。但也正是 由于对辊设备加工出来的辣椒破损较多，不能保持原来的形状，对辣椒的损坏也会影响到辣椒的营养成分。同时，辣椒加工后辣椒皮和核是在- 起的，后续筛分过程 比较复杂，而且分离后的纯度也会受到影响。市面上另-种辣椒去核机是由人工将辣椒按-定方向放置在环形孔槽内，然后另有冲击装置对-圈辣椒进行冲核，使辣椒皮和辣椒核能很好地分离，但由于要求人工严格定向，其工作效率大幅收稿日期：2012-10-10基金项目：国家 自然科学基金项 目(50375131)作者简介：唐 文波(1985-)，男，长沙人 ，硕士研 究生 ，(E-mail)tangwbo0904### 163.tom。

通讯作者：王春耀 (1956-)，男 ，四川万 源人 ，教 授，(E-mail)wangchunyao### 1 26.corn。

降低。为此，设计了-种新式辣椒去核机，以解决上述问题 。

1 整机结构设计和工作原理1.1 整机结构辣椒去核机的机构原理如图 1和图2所示。

1.1.1 辣椒输入装置结构辣椒去核机包括驱动装置凸轮分割器，凸轮分割器的两个输出轴分别与输入轴和主轴相连接。在输入轴上安装的主动链轮，通过传输链条与从动链轮和左从动链轮相连。传输链条上均布设置锥形槽托板。

主动链轮、中从动链轮和左从动链轮安装在同-平面上，其中主动链轮与中从动链轮之间的传输链条保持水平。在主动链轮和中从动链轮之间传输链条的下方配合安装着支撑板，在左从动链轮和中从动链轮之间的传输链条安装着托板的上方设置着定位板 ，位于左从动链轮传输链条的上方设置着料斗。在主轴上装有压紧装置下凸轮、切割装置下凸轮和冲核装置凸轮盘，3个凸轮分别驱动设备的压紧、切割和冲核等 3套装置。

1.1.2 压紧辣椒装置的结构压紧横梁2的中部通过铰链与机架铰接 ；前端设置的辣椒压头与托板锥形槽相配合；后端铰接着压紧装置立杆，并且上部连接的第 1回位弹簧，其另-端连接在机架上。压紧装置立杆下端铰接着压紧杠杆 ，压紧杠杆的支撑铰接座固接在机架上，另-端设置着压紧装置上滚轮。压紧装置上滚轮与主轴上固装的压紧装置下凸轮的顶面相配合。

1.1.3 切割装置的结构切割横梁中部与机架铰接 ；前端通过切刀架安装2013年 10月 农 机 化 研 究 第 10期着切刀；后端铰接着切割装置立杆 ，上部连接第 2回位弹簧，其另-端连接在机架上。切割装置立杆的下端铰接着切割装置杠杆，杠杆支撑铰接座固接在机架上，其另-端设置的切割装置上滚轮与主轴上固装的切割装置下凸轮的顶面相配合。

1.压紧装置立杆 2.压紧装置横梁 3.第 l回位弹簧4.切割横梁 5.冲核装置横梁 6.辣椒冲头 7.切刀架 8.切刀9.辣椒压头 1O.压缩弹簧 11.传输主轴 12.凸轮分割器13.切割装置下凸轮 14.冲核装置凸轮盘 l5.主轴16.冲头连杆 17.第 2摇杆 18.压紧装置下凸轮19.压紧装置上凸轮 20.压紧杠杆 21.切割装置杠杆 22.左导轨23.铰接座 24.切割装置立杆 25.第 2回位弹簧图 l 机构原理图 1Fig.1 Agency schematic diagram1 ， 3 4 51.料斗 2.张紧轮 3.定位板 4.中从动链轮 5.传输链条6.主动链轮 7.支撑板 8.托板锥形槽 9.左从动链轮图2 机构原理图2Fig.2 Agency schematic diagram1.1.4 冲核装置的结构冲核装置横梁的左端铰接在机架上；下面设置着垂直向下的导向连杆组，通过导向连杆的导向孔动配合安装着冲头杆，在冲头杆上设置着铰接座和弹簧回位装置。在导向连杆组中，导向杆的下端设置着弹簧调节装置。在冲核装置横梁下面设置的导 向连杆组的结构为在冲核装置横梁下面依次设置着垂直向下的左中右导向连杆，冲头杆上安装着弹簧回位装置。

冲头杆上通过固接的弹簧座安装着压缩弹簧，压缩弹· 61·簧的外端与中导向连杆相配合。位置调节装置的结构为在中导向连杆的下端设置着具有螺孔的调节座。

冲核装置凸轮盘盘面上设置的环形凸轮槽通过传动装置驱动由第 1摇杆和第 2摇杆组成的双摇杆机构。

1.2 工作原理1.2.1 辣椒排队运输辣椒从料斗中出发，在主动链轮的驱动下安装在传输链条上的托板锥形槽做顺时针方向的转动，落在托板锥形槽内的辣椒向上传输。在此过程中，定位板起到限量和定向辣椒的作用 ，每个锥形槽 内只准许存在 1个辣椒，多余的将会被定位板阻挡于传输过程中。由于锥形槽的形状限制，辣椒的大小头只有在对应锥形槽大小头的时候才能顺利通过定位板，从而实现辣椒的定向、排队和上料功能。

1.2.2 辣椒的压紧当传输链条上的托板行至水平位置时，压紧装置开始工作。压紧装置下凸轮与压紧装置上滚轮相配合，并推动压紧杠杆绕支点摆动，压紧杠杆的-端通过铰链与压紧装置立杆相连。当压紧杠杆上下摆动时，带动压紧装置立杆上下运动，从而驱动压紧装置横梁。当辣椒经过输送装置输送到指定位置时，压紧横梁作用辣椒压头将辣椒压紧辣椒压头向下运动时，由于个锥形槽托板链条的下方安装有支撑板，可以将托板锥形槽 中的辣椒压紧。压紧横梁通过铰链与机架相连，并在压紧横梁上装有第 1回位弹簧，使得压紧横梁可以回到初始位置。压紧力可以通过调整滚托轮吊座进行调整。第 1回位弹簧带动压紧横梁和压头回到初始位置 ，等待下个循环。

1.2.3 辣椒的切割当辣椒被压头压住时，切割装置开始工作。在工作主轴转动的过程中，切割装置下凸轮作用上滚轮，上滚轮通过切割装置杠杆驱动切割装置立杆 ，切割装置立杆与切割横梁铰接，切割横梁在-定位置与机架铰接，同时还与第 2回位弹簧连接。横梁驱动切刀架使切刀切掉辣椒尖端。切完后，第 2回位弹簧带动切割横梁、切刀架和切刀回到初始位置，等待下个循环。

1.2.4 辣椒的冲核当切刀切完辣椒回位后，冲核装置开始工作。凸轮盘由工作主轴驱动，凸轮盘通过环形凸轮槽和第 1摇杆带动冲头连杆，冲头连杆带动第 2摇杆，第2摇杆通过转轴驱动摆杆；摆杆驱动连杆，连杆推动铰接座，铰接座带动压缩弹簧和冲头。同时，压缩弹簧被压缩，当冲核结束时，压缩弹簧带动冲头回到初始位置，等待下个循环。冲头通过中导向连杆、右导向连201 3年 10月 农 机 化 研 究 第 10期切割装置完全是按照设置 的运动规律在运转工作。

由图7和图 8可知 ，两图曲线的形状相同，即冲核装置凸轮盘与辣椒冲头 方向的运动周期 、间歇周期和运动形式都相同，而 方向的位移也是按照设计比例放大的，即冲核装置完全是按照设置的运动规律在运转工作。

再整体分析压紧装置 、切割装置和冲核装置运动曲线。从上述分析可以看出，3套装置驱动元件的运动规律和执行元件的运动规律完全吻合，那么只需要分析 3个驱动元件运动规律或者执行元件的规律即可。对比图4、图6和图8曲线形状可看出：3条曲线运动周期相同，曲线都有波峰和平直段，压紧和切割曲线形状相似，但最大值位置不同，其含义也不同；切割和冲核曲线的最大值不在同-时刻，且都与压紧曲线最大值在时间上相交。从各装置执行元件看，由辣椒压头开始 ，辣椒切刀、辣椒冲头相继开始工作，且当辣椒压头压紧辣椒停止运动后，辣椒切刀达到其最大位移处 ，并迅速回位 ，停止运动，等待下- 回合；紧接其后，辣椒冲头达到其最大位置处，并迅速 回位 ，停止运动，等待下-回合；然后辣椒压头开始回位 ，等待下- 循环。

从仿真曲线和上面的分析来看，设备是完全按照设计的工序工作，从理论上直接证明了设备工作原理的可行性和科学性。

3 结束语1)结合图形阐述了辣椒去核机的结构特点，对其重要的部分做了详细分析，得到其结构上的合理性和科学可行性。

2)通过对辣椒去核机结构的阐述，分析了其各部分结构的功能和工作原理，并对其运动情况做了多方面的解析，从而得到其工作原理上的合理性和科学可行性。

3)通过对辣椒去核机三维模型的运动仿真，得到了各部分驱动元件和执行元件的时间位置关系。首先，分别对各部分的驱动元件和执行元件进行了可行性和合理性分析 ；然后 ，对几个部分执行元件的曲线图进行了分析比较。从理论上充分证明了不论是各个部分驱动元件和执行元件的配合 ，还是各部分执行元件之间的配合 ，都是合理、可行和科学的。