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1、 辣椒去核间歇式输送机构的设计和工作原理 引言我国辣椒的总产量居世界之首，年产量达 2 800万 t 多，约为世界辣椒产量的 46% ，同时每年还以 9%的速度增长，辣椒去核是辣椒进行深加工前的一个重要工序，目前国内辣椒产品的加工大多采用手工去核，费工又费时。个别企业开始使用一种辊子式的辣椒去核机械，通过两个辊子相对转动将辣椒压破，达到辣椒核与辣椒肉的分离; 但用这种方法去核对辣椒肉的伤害比较大，且辣椒肉与辣椒籽混在一块，不利于辣椒丝和辣椒片的制作。本文所介绍的辣椒去核机是通过一种间歇式的链条输送机构配合其他机构共同作用，实现辣椒核与辣椒肉的有效分离，并且在加工过程中辣椒肉受到的伤害较小。间歇
2、式链条输送机构是辣椒去核机的重要组成部分，本文着重介绍该辣椒去核机间歇式输送机构的设计，并应用 RecurDyn 软件对输送机构的链轮和链条进行了动态仿真，得到主要工作部件的运动动态特性曲线，并对机构的干涉情况进行检查，从而为该机构的设计提供必要的参考。1 间歇式输送机构的设计和工作原理图 1 为辣椒去核机的原理结构图，图 2 为输送机构原理图。工作时，动力由电机输入到凸轮分割器，凸轮分割器上装有两个输出轴，分别为传动主轴和主轴; 传动主轴连接主动链轮，通过传输链条带动中从动链轮和左从动链轮做间歇转动; 整个链条每间隔一个链节的附板上都安装有盛放辣椒的锥形槽，主轴上固定有压紧装置下凸轮、切割装
3、置下凸轮及冲核装置凸轮盘，3 个凸轮分别驱动压紧架、切割架和冲头运动，使辣椒压头、切刀、辣椒冲头到达预定位置。为使辣椒在压紧和冲核时链条的波动性较小，在链条下方设置支撑板。由于主动链轮与左从动链轮之间的中心距较大，在输送过程中链条可能会出现跳齿或者波动较大的现象，在下边链条靠近左从动链轮处设置张紧轮，以使链条传动更加平稳。【图1-2】其中，P 为链条的节距; D中= 30 为被加工辣椒的中间直径，mm。可选择 10A 型带附板滚子链，此时节距 P=15 875。2 3 链轮的设计由于辣椒间歇式输送装置每周期中运动的时间为 0 4s，在此时间内输送链条需走过 6 个锥形槽的距离 L( L =36
4、2 5mm) ，可知链条为低速运行，所以由机械设计手册可确定小链轮的齿数 z小= 19。由于传动比在 3 左右时，链条传动时不易出现跳齿和脱齿现象，所以选用大链轮齿数为 z大= 60。此时，大小链轮传动比 i= z大/ z小3 16。中间链轮仅起使加工位置的锥形槽处于水平状态的支撑作用，所以选用 z中=31。根据各个链轮齿数和链条的节距，可以算得各链轮的分度圆直径，即【2】根据链条在 0 4s 运动的距离，可以计算出大链轮转动的角度为 144。3 柔性体三维模型的建立与仿真分析3 1 软件介绍RecurDyn 软件是由韩国 FunctionBay 公司开发的新一代多体系统动力学仿真软件，适合求
5、解大规模的多体动力学问题，且有专门用于解决链传动问题的子模块。所以，本文采用 RecurDyn 软件进行三维建模与仿真。3 2 柔性体三维模型的建立在 RecurDyn 软件的 Chain 子模块中，按照 ISO606 标准选择型号为 10A 的滚子链。其中，滚子、套筒、链板等零件的尺寸系统自动按标准算出，按此参数生成链节的三维模型。由已知的链轮齿数和链条型号，根据 ISO 606 标准系统自动计算出链轮分度圆直径、齿宽、链轮宽度等尺寸，然后即可生成链轮三维模型。图 3 为链条与链轮的装配及布置图。为使每组 6个辣椒在加工时完全位于主动链轮与中间链轮之间，主动链轮与中从动链轮之间的水平距离按照
6、排放 8个辣椒锥形槽所需链条的长度来确定。综合考虑料斗与定位板的尺寸后，中间链轮与左从动链轮之间的距离按着排放 10 辣椒锥心槽所需链条的长度来确定; 然后，通过 Chain Assemble 命令对链条和链轮进行装配，该装配过程由软件链条子系统自动完成; 系统装配完之后，若发现齿轮与链条没有正确啮合，此时必须通过 RecurDyn 中 Object Control 命令来旋转相关链轮，使链条与所有链轮恰好啮合。【图3】因为研究输送过程中的平稳性，关注的重点是处于链条水平位置的部分，所以取靠近中从动链轮的链节作为研究对象。该链节编号为 160，可通过此链节观察链条在仿真的周期内的运动特性。设置
7、仿真结束时间 2 6s，仿真步数为 150，进行仿真，结果如图 4所示。【图4】由图 4 可知，链轮带动链条做间歇式的周期运动。在一个周期开始的 0 0 1s 间，主动轮角速度从零逐渐增大，然后趋于恒定。之后，再以恒定角速度运行 0 2s。在 0 3 0 4s 间，主动轮角速度速度又逐渐减小到 0。此运动时间内，该输送装置要实现辣椒的排队和上料的工序，同时把冲核完成的辣椒运送到工作位置外。在 0 4 1 3s 间，链条和链轮处于静止阶段，此时处于加工位置的辣椒需要完成压紧、切尖和去核的工序，之后进入下一个周期。图 5 为主动轮角加速度和角位移的运动曲线。其中，粗实线为主动轮角位移曲线，细实线为
8、主动轮角加速度曲线。在主动轮角速度增大和减小的时候( 见图 4) ，其角加速度都是先增大然后再减小为零;当主动轮角速度为匀速时，其角加速度为零，而其角位移一直处于增大阶段。在第 2 周期时，由于角位移增大到 ，所以在运动曲线上的角位移突变到，继续按原方式计算，确保系统中角位移曲线能表达在 之间。在运动结束后，可以观察到每周个期主动链轮转过的角位移为 144，符合链条设计时所要求运动的距离。【图5】4 结论1) 由模拟仿真可知，所选型号的链条与相对位置确定的各链轮在装配时不产生干涉，盛放辣椒的锥形槽在转过链轮位置时不会出现相互干涉，并且各个零件的设计尺寸在大小上能够匹配，验证了该结构在设计上的合
9、理性。2) 由链轮转动过程中链条的模拟动画可知，链轮和链条的运动比较平稳，并得到该机构任意时刻链轮与链节运动学、动力学曲线，从而确定了该结构可以实现预定的间歇式运动，理论上验证了该结构在运动上的可行性。3) 该机构的设计与仿真和实际情况比较一致。链条链轮间歇运动的间歇时间与对辣椒的压紧、切尖和冲核各阶段所需时间相匹配。在实际生产中，可通过选用不同型号的伺服电机或凸轮分度器来改变主轴和传动主轴的转速，从而实现不同的高速间歇输送，满足不同生产率的需求。参考文献:1 邹高峰 早春辣椒育苗与高产栽培技术J 辣椒杂志，2012( 2) : 30322 唐文波，王春耀，郭亚平 辣椒定向去核机凸轮机构的设计J 机械设计与制造，2013，7( 7) : 28303 陈鹏飞 弧面分度凸轮机构虚拟样机技术研究J 中国高新技术企业，2012( 30) : 16174 陶学恒，肖正扬 分度凸轮机构装置的虚拟制造技术研究与开发J 机械科学与技术，2002( 6) : 91935 吴宗泽 机械设计师手册K 北京: 机械工业出版社，2012: 114-全文完-
