基于气动控制的山楂去核机

闫方元+彭志雷

摘 要：饮食逐渐成为人们品质生活的一部分，很多人喜欢山楂的食品，经常食用山楂，不仅能防治心血管疾病，还能开胃消食，很多助消化的药中都采用了山楂，山楂及山楂的食品越来越得到人民的青睐，而山楂去核是处理山楂关键的一步。但现在市面上的山楂去核机，多为机械机构传动，设备的连接件易损坏，润滑较麻烦。气压山楂去核机的主要创新点是利用气压传动，空气压缩机提供压缩气体，过滤净化后，作为山楂去核机的能量供给，驱动去核刀头完成去核的作业。气压传动系统使用安全、可靠，使用寿命长，使用后气体直接排入大气，不会污染环境，还可以完成多种类型的果实去核，自动化程度高，效率高。

关键词：气压传动；山楂去核；环保；高效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.018

0 前言

山楂去核机是加工山楂类食品中最常用的机器。而市面上大部分是纯机械手工按压的山楂去核机，自动化程度低、劳动强度大且效率不高；还有电动机驱动的山楂去核机，则需要严格的润滑条件和零件的配合要求，若润滑不良，会对去核机的使用寿命造成非常大的影响。基于此，本项目设计了一套基于气压传动的山楂去核系统，即使用压缩空气提供动力来源，同时将压缩空气作用在气缸，控制电磁换向阀的得失电，使气缸的活塞杆做上下往复运动，驱动去核刀头完成山楂去核，自动化程度高，润滑条件低，具有很强的创新和使用价值。

1 系统方案

气动山楂去核机的工作过程为：启动空气压缩机，待空气压缩机压力上升稳定，调节减压阀达到合适压力，检查设备没有漏气后，把山楂放在工作台，控制电磁换向阀的得电失电，使气缸的活塞杆，驱动去核刀头做上下往复运动，完成山楂去核的目的。通过对部分山楂品种的结构研究，山楂核的中心线与山楂的花蕊点（下凹点）与花蒂点（上凹点）的连线接近重合，因此以上下凹点为山楂的定位基准，去核刀具去除山楂的内核，且保证山楂不变形；工作台给山楂准确定位，确保去核刀具能准确地去掉山楂的内核。

下图1为气动山楂去核机的总体方案设计。主要分为两部分：气压传动，机械装置。

1.1 气压传动

气压传动系统以压缩气体为工作介质，主要包括空气压缩机1、气动二联件2、电磁换向阀3和气压缸4。

空气压缩机是一种气压发生装置，提供足够压强的压缩空气，作为气压传动的能源供给；此外，气动系统要求压缩空气具有一定压力，具有一定的净化程度，并且使用后的气体不产生污染环境的物质，因此要对空气压缩机输出的空气进行过滤净化，气动二联件主要包括分水过滤器、减压阀、油雾器，分水过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质、灰尘，并将空气中的水分分离出来，减压阀主要负责控制系统压力，油雾器负责后端元件的给油润滑，因此选择气动二联件进行空气过滤净化，形成洁净、合适压力的压缩空气；气压缸是将压缩空气的压力能转化为直线运动并做功的执行元件，通过控制气压缸的活塞杆，实现去核刀头上下运动，要完成上下往复运动，需要改变电磁换向阀磁铁的得电与失电。当电磁铁1YA得电，电磁换向阀左位接入回路时，气体经换向阀3进入气压缸4上腔，活塞杆向下运动，完成去核作业；当电磁铁2YA得电，电磁换向阀右位接入回路时，气体经换向阀3进入气压缸下腔，活塞杆向上运动，为下一次去核做准备。

1.2 机械装置

作为气动山楂去核机的支撑和执行部分，机械装置主要包括机架、工作台和去核刀具。机架支撑大部分气压元件和其他一些机械零件，要承受气压元件的重力、山楂的重力和活塞杆工作时对工作台的压力，对机架的硬度和刚度有较高的要求且外形美观大方，因此选择不锈钢作为机架的主要材料；去核机刀具作为山楂去核机的执行部件，完成连续的山楂去核作业，要有较高的稳定性和可靠性，由于直接接触山楂果实，其材料应具有不易与果肉粘连、摩擦系数小、容易加工切削、加工成本低、干净卫生且易清洗的特点，不锈钢能满足摩擦系数小、容易加工切削、干净卫生的要求，因此去核刀頭的材质选择不锈钢。为了加工方便和装配简便，在气压缸一端设计了如图所示的连接结构，调节去核刀具前后左右的位置，能更好的使去核刀具与工作台准确对心，简化了零件的结构，降低了加工装配的精度。

2 实验效果

下图3为实验效果图片：总体效果达到了设计要求。

3 总结

该气动山楂去核机摆脱了市场上用连杆机构做传动系统的弊端，气动控制动作迅速、反应快，环境适应性好，气压传动效率高，气压传动系统使用安全、可靠，使用后气体直接排入大气，不产生其它杂质，环保洁净，各气压元件轻小，连接简便，适用面较广。但山楂还需手工放入，气压传动系统速度稳定性差，系统的速度和位置控制精度还有待提高，这也是在以后的使用中需要改进和完善的。

参考文献：

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基金项目：聊城大学大学生创新创业训练计划创新基金资助，项目编号：CXCY2016076