大蒜脱皮成泥一体机的设计

郑 强，马红波

（山东华宇工学院，山东德州 253034）

0 引言

大蒜是一种半年生草本植物，属于百合科葱属类，研究表明大蒜含有丰富的营养元素，具有优良的经济价值[1]，大蒜中的大蒜素可以防治肿瘤和癌症、抑制呼吸道病毒，同时还可保护小肠缺血再灌注损伤等作用[2]。我国是大蒜种植大国，也是我国的主要经济作物[3]，大蒜种植面积达70 万公顷左右，大蒜的产量占全球总产量的70%以上，是种植、加工、出口的主要国家，我国大蒜种植历史悠久，品质优良，深受国内和国外消费者的喜爱[7]。使用机械化作业对大蒜的收获可提高效率，从而保存大蒜的优质性[4]。目前国内许多工作者对大蒜播种、收获机机具进行的充分的设计与研究[5]，从而减少损失。然而，现在对大蒜的脱皮、破碎等进行一系列的加工处理，只适应大型工厂化的加工处理，市场（餐馆、家庭）上鲜有对大蒜的脱皮成泥一体化处理，主要通过干式大蒜脱皮处理或者湿式大蒜脱皮处理然后再通过大蒜切泥机进行成泥完成大蒜的脱皮成泥加工作业[6]，这些方法费时费力，属于间断性作业，效率低下，不能得到广泛的应用且不适用于小型餐厅和家庭使用。

针对现在市场对蒜泥脱皮率低、成泥率效果差，并未有适用于小型餐馆大蒜脱皮成泥机的现实问题，为便于大蒜在日常生活中的实际使用，解决剥皮、研碎等费工费时的大蒜处理工序，研制设计一种简易、轻巧、绿色、环保、高效的小型大蒜脱皮成泥一体机。

1 整体结构及设计原理

1.1 设计原理

设计利用旋转式剥蒜装置脱皮，具体工作过程如下：利用干式脱皮原理，蒜瓣在圆筒内壁和圆辊的相对运动和离心力的作用下，通过摩擦转动实现剥皮。圆筒内壁和圆辊都采用硅胶材料制成，且硅胶表面都加工成排列均匀的小凸起，从而保证了很好的摩擦性，有利于蒜仁和蒜皮的分离，而且蒜仁损伤程度低。吹皮装置采用风机将剥离的蒜皮吹干净。成泥装置采用的是两组旋转刀片，并且设置了防错位机构，防止使用过程中因刀轴错位、未安装到位等原因导致刀轴损毁和刀片伤人的事故发生。

1.2 整体结构

大蒜脱皮成泥一体机主要由电机、去皮装置、吹皮装置、成泥装置和机架等组成，大蒜脱皮成泥一体机结构如图1 所示。其工作过程为：打开电源开关，通过小型电机提供动力，圆辊在电机的高速转动下对大蒜进行击打摩擦，再在高速离心的作用下实现对大蒜的脱皮，然后通过高速风机将剥离的蒜皮吹干净，脱皮干净的大蒜经过采用两组旋转刀片的成泥装置，在离心力和刀片的切削的作用下切碎大蒜，最后进入成泥套筒，完成大蒜的脱皮成泥作业。

图1 大蒜脱皮成泥一体机结构

2 关键部件结构

2.1 传动系统

该机设计是由电机提供动力，电机和圆辊通过联轴器直接连接传动，动力结构包括电机、联轴器、脱皮成泥串联轴、脱皮橡胶辊、轴承座、成泥刀具等组成（图2）。工作时电机转动通过联轴器带动轴转动，轴转动带动成泥刀具快速旋转进行大蒜的切碎作业，刀具的转速可以直接通过电机的转速直接控制。电机通过联轴器与轴直接连接，从而减少了齿轮、减速器等机构，既减轻了机械的质量，同时也降低机器在动力传递中的能量消耗，极大提高了大蒜脱皮成泥的工作效率。

图2 传动简图

2.2 刀具的设计

刀具设计是采用的两组旋转刀片，刀具的刀体是空心圆柱型，并且在刀体的两侧是对称的两组旋转刀片，如图3 所示。

图3 刀具

刀具轴的直径20 mm，材料选择Q235 钢，并且在其刀具上有两片旋转刀片与刀具的直径成90°的夹角，且工作时旋转刀片同向转动。采用两组旋转刀片，不仅节约了刀具材料还可防止大蒜与刀片过多的接触，导致大蒜成泥过细，增加了大蒜的损失量。

2.3 套筒的设计

套筒的选材有金属和非金属两种材料可选，但考虑到经济成本、质量轻巧并且能满足机械在作业时产生的强度需求，选择硬而巧的非金属制作套筒。选择非金属制作套筒从质量上减轻了整机的重量，从而使搬取方便；从硬度上满足作业时候产生的一些突发的振动需求，并且与同厚度的金属相比碰撞时不易变形，提高作业效率，非金属的选择可以更直观的看到作业效果情况，接近满筒时停止作业，并且在材料选择上清洁无污染且清洗方便。

3 试验结果与分析

试验在塔里木大学综合楼实验室进行该机械测验效果，在正常室温下选择从市场买来的自然晒干的大蒜进行样机试验，随机的放入蒜的个数不少于10 且小于20，进行样机试验，测验次数为10 次，通过随机放入样机中大蒜不同个数进行试验，由10 组大蒜脱皮成泥试验效果可以得出大蒜平均脱尽率为90%，损失率在10%，说明该机械设计合理，满足规定设计参数，并且说明机械效率高、损失小，可达到市场（小型餐馆）所需要求。由样机和成泥效果可得样机设计简单轻巧，成泥效果均匀且良好，达到市场（餐馆）的蒜泥需求，从而大大的减轻了劳动力，提高了效率，试验结果见表1。

表1 试验结果

4 结束语

试验结果表明：该设备的脱尽率为90%，损失率能达到10%，作业效率5 个/min，成泥均匀，脱尽效果良好，可满足小型市场（餐馆、家庭）的需求。样机在选材上实用和整体设计且简单轻巧化，满足市场需求，适合家庭化需要。本机的设计是通过小型电机提供动力的全自动一体机，绿色、环保、无污染，省力实用，解放小型市场（餐馆、家庭）的劳动力，填补现有市场缺乏大蒜脱皮成泥一体机的空白。