1、菠蘿削皮機的設計  摘  要 面對飛速發展的現今社會，人們的壓力越來越大。城市污染日益嚴重。人類的免疫力面對極大的挑戰，各種疾病威脅著人類的身體健康。科學家通過研究證明水果中富含的維生素可以大大提高人體的抵抗力，這使得人們更加喜愛食用各種水果。冰箱的發明已經解決了食物保鮮的問題。剩下需要進步的就是如果更加快速方便的解決一些比較難切削的水果。本設計依靠電動機、螺桿、特殊刀具、鏈條傳動等方式對不同尺寸菠蘿進行切削去釘。既方便又安全，適合各種工廠及家庭的使用。 關鍵詞：削皮機；螺桿；鏈傳動；刀具Design Of Pin

2、eapple Pelling Machine                             AbstractFaced with the rapid development of modern society,

3、peoples increasing pressure.Urbanpollution is becoming increasingly serious. The immune system of the human face of great challenge,various diseases threatening human health. Studies have

4、60;shouwn that fruits rich in vitamin,scientists can greatly improve the bodys resistance, which makes it more popular to eat a variety of fruits. The invention of the

5、60;fefrigerator has solved the problem of food preservation. The rest need to progress more quickly and easily solve some of the more difficult cutting fruit. The design&

6、#160;relies on the motor,screw,special tools, chain drive on the different sizes of pineapple cutting to nail. Convenient and safe, suitable for a variety of factory and home use. Keywords：Peeler；Screw；Chain drive；T

7、ool前言菠蘿，原名：鳳梨，別名：露兜子，拉丁文名：Ananas comosus.鳳梨科、鳳梨屬植物，鳳梨俗稱為菠蘿，為著名熱帶水果之一，菠蘿原產于南美洲巴西、巴拉圭的亞馬遜河流域一帶，16世紀從巴西傳入中國。 現在已經流傳到整個熱帶地區。其可食部分主要由肉質增大之花序軸、螺旋狀排列于外周的花組成，花通常不結實，宿存的花被裂片圍成一空腔，腔內藏有萎縮的雄蕊和花柱。葉的纖維甚堅韌，可供織物、制繩、結網和造紙。菠蘿果實品質優良，營養豐富，據分析每100克果肉中含全糖12-16克、有機酸0.6克、蛋白質0.4-0.5克、粗纖維0.3-0.5克，并含多種維生素，其中維生素C含量高達42毫克。此外，鈣、

8、鐵、磷等含量豐富。可以說菠蘿是最好的水果之一。科學研究表明癌癥與人體缺失維生素有很大關系，人類是非常特殊的物種，我們自身無法產生所需的維生素。當我們年齡開始增長，抵抗力開始下降，各種疾病都會找上門來。如果能多食水果補充大量的維生素，我們完全可以抵御很多的疾病。菠蘿作為大家非常喜愛的水果之一，它完全可以勝任補充維生素的重任。它不僅富含大量的維生素，而且口感非常的好。但唯一的缺點就是削皮工作比較困難，一般的家庭在購買菠蘿的時候都是讓賣水果的人削好后拿回家再吃，現今社會空氣污染比較嚴重，大量有害顆粒會附著在菠蘿上，食用后對人體造成傷害。所以有了設計菠蘿削皮機的想法。2  菠蘿削皮

9、機的研究現狀原本我國初級農產品質量比較差，加工增值程度比較低，缺乏一定的國際競爭力。最近幾年就現在情況來看，我國的水果加工工業已經具備了相當不錯的技術水平和生產規模。隨著工業的進步，產品加工質量明顯大幅度提高。加工增值程度比以前高了許多，對我國農產品出口起到了推波助瀾的作用。所以加大農產品加工機械的研發是提高出口水平的先決條件。3設計的主要任務和研究內容本設計主要是對菠蘿削皮機的整體裝置設計和計算進行分析探討，然后對液壓控制系統，電氣控制系統，傳感器的應用與檢測系統，傳動機構和工作機構等組成部分，進行設計和計算。主要流程：設計背景分析-總體方案分析-結構與案例分析-系統適用性分析。4菠蘿削皮機

10、的系統設計思路目前菠蘿的加工行業中還是廣泛的使用人工來去皮的，這種方式費時耗力，工作效率低，為解決人工的不足而設計一種能夠降低人工的工作量，提高勞動效率的半自動皮機裝置。2現在菠蘿去皮方式及所用工具調查（1） 手動菠蘿去皮方式手動菠蘿去皮方式是目前比較常見的一種鳳梨去皮方式，也是傳統的鳳梨去皮方式，其原理是首先通過削刀或刮刀去除外皮，然后再用深V字形刀去除釘扣。下面就是一些手動去皮的例子：刮除外皮以后，再用去釘刀把果眼內清除干凈，就是我們常吃的菠蘿了。 近年來市面上出現了一種從菠蘿內部去肉的快速便捷的削皮刀。它的原理就是通過一把螺旋刀具旋緊菠蘿內部，把菠蘿肉切削成螺旋狀整體拉出來，但這種方法使

11、果肉的浪費較多，下面就展示一下其切削過程：此種刀具款式新穎，效率較高，比傳統的削皮速度快好多倍，但是缺點也比較多，一是其果肉浪費的太多，二是人工操作有些還在室外，衛生無法控制。(2)機械菠蘿削皮方式由于手工削皮存在費工、費時、而且不衛生等缺點，設計需針對工廠，店鋪等對快速衛生去皮的要求。市面上也存在幾種快速去皮菠蘿機，下面就分析一下：這種機器采用PLC控制，機器由削皮刀、削眼刀、機械手、定果叉、PLC等組成的。運動有電腦控制，由于刀具能夠自動跟蹤菠蘿外形伸縮，因而去皮和去果眼帶肉少，是菠蘿的浪費減少。機械去果眼可以大幅度減少成本。試機前先測量菠蘿皮的厚度和果釘深度，更換刀具，在數控觸摸屏上設定

12、參數和編寫程序，把菠蘿放進工作臺，機器就可以同時將果皮和果眼削下來。加工參數：加工能力:300500個/小時效果：一次去除果皮和果眼削皮厚度：26毫米（可調）削果眼深度：57毫米（可調）菠蘿外形：粗、細、高、矮、畸形均可電機功率：1.5千瓦 電壓：220伏重量：150千克 外形尺寸：1200x700x1900經過了解，該設計因為需要多個傳感器及需要PLC控制等，制造成本較高，對于小店、小鋪來說投資太大，所以一般大中型企業才使用。3菠蘿去皮機設計方案的分析與確定（1） 方案一本方案用的是摩擦原理分析如下：本機采用立式結構，主要有摩擦圓筒、工作轉盤、機架和傳動部分。1） 工作圓筒：工作圓筒部分包括

13、圓柱形摩擦滾筒好人倒梯形容屑槽。它是由不銹鋼薄鋼板卷焊而成（采用不銹鋼是因為它具有良好的耐腐蝕性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐磨性，尤其是對于水果類的產品加工，效果更好）。筒內壁為粗糙表面，以棕剛玉摻環氧樹脂澆注、烘干而成。圓筒的側壁開有帶活門的出料口，物料塊莖在離心力的作用下甩出來，碰在出料門的內壁上并改變方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根據接收容器的放置和方便操作來確定。2） 工作轉盤：工作轉盤是物料去皮過程中產生機械作用的主要部件。根據菠蘿的生物學特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，確定轉盤的基本形狀為圓盤形，轉盤表面為中心向四周輻射的凸起波紋狀。為增大物料和

14、轉盤的摩擦，用棕剛玉摻環氧樹脂通過模型澆注在盤的頂面上一起轉動的擋水環，以防止清洗水進入軸承。1 菠蘿入口 2 筒蓋 3 插板 4圓筒 5 出料口 6 底座 7 機架 8 聯軸器 9 電機 10 變速機構 11 橡膠擋板 12 磨盤3） 傳動系統：該傳動系統采用V帶一級傳動。電機安裝在機架上，整機結構簡單、緊湊。工作圓筒下面設置有排泄口，清洗水連同果皮果渣一起從這里排出。4） 工作原理：它以電動機為動力，通過齒輪帶動圓筒底部的磨盤旋轉。磨盤上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。菠蘿塊莖進入筒內，由于離心力和相互碰撞作用，在筒內不停地上、下、左、右翻滾，與筒壁不斷的摩擦；而圓筒上的彈板將菠蘿塊莖彈回，

15、在磨盤和彈板共同作用下菠蘿就被磨去了外皮，達到了菠蘿去皮的效果。去皮結束時加入清水，然后打開側門，塊莖從側門排出，果皮果屑隨水從流從磨盤的周圍間隙排出。但本機器效率不高，當去皮機工作時，工作轉盤旋轉，物料由斗形進料口加入，物料落到旋轉圓盤表面上的波紋凸起上時，受離心力的作用由工作圓盤的中心向外運動，同時被拋起向筒壁的粗糙表面并產生摩擦。物料不斷的沿工作圓筒壁運動，上升到頂蓋，又被頂蓋擋回落入工作盤表面。物料在這樣的往復運動過程中，被猛烈翻滾攪動，從而形成了與盤與筒壁及顆粒之間的以翻轉、摩擦揉搓為主，撞擊為輔的綜合機械作用效果，從而達到去皮的目的。在摩擦去皮的同時，從進水口注入清水，及時將去掉的

16、皮通過轉盤與筒壁的縫隙沖至排渣口排出機體。在不停機的情況下，打開卸料口的活門，物料在離心力的作用下被甩出活門。卸料前應停止注水，以防止活門打開后水從出料口濺出。（2） 方案二該設計采用切削表皮的方式來達到去皮的效果，其刀具是采用的“V”型刀具來剔除果眼及菠蘿表皮，對于果眼以外的部分則采用切削方法來切削。基本結構如圖所示：1、外殼 2、基座 3、上頂蓋 4、上頂蓋及對頂螺母 5、下頂蓋 6、下頂釘 7、V型刀具一 8、V型刀具二 9、蝴蝶夾緊卡子 10、開口槽 11、夾緊滑動梯形槽 12、夾緊T型銷 13、刀具夾緊法蘭盤體 14、刀片 15、刀片 16、進給螺紋套管 17、直齒圓錐齒輪 18、直

17、齒圓錐齒輪V型刀具去釘示意圖其機構各部件作用：1、外殼：機械外殼 2、基座：用于機構的穩定 3、上頂蓋：用來遮擋切屑飛濺及外部灰塵進入 4、上頂蓋及對頂螺母：上頂釘用來固定菠蘿上部，對頂螺母用來固定上頂釘，兩螺母對頂擰緊后使旋和螺紋受到附加的壓力和摩擦力作用，當菠蘿再被切削有軸向跳動時，該摩擦力仍然存在其特點，結構簡單5、下頂蓋：與下頂釘配合來支撐固定菠蘿下部 6、下頂釘：用來固定菠蘿，與上頂釘配合使用 7、V型刀具：固定刀具，隨著動力傳到刀具法蘭帶動V型刀剔除果眼，V型刀具兩面均為刀刃 8、V型刀具：沿刀桿可上下移動刀具，用來確定菠蘿果眼之間的距離進而確定轉速，沿開槽口（一）移動V型刀具使其

18、對準果眼，調整搖動手柄，選取合適轉速，切削菠蘿 9、蝴蝶夾緊卡子：用于配合V型刀具（二）選取正確位置 10、開口槽（一）：V型刀具（二）沿開口槽（一）上下移動，上面的刻度用來選擇轉速 11、夾緊滑動梯形槽：當下頂蓋上放上待切削菠蘿時，轉動夾緊T型銷12使刀具夾緊法蘭盤體13上的刀架沿夾緊滑動梯形槽向中心夾緊，實施對波羅的夾緊 12、夾緊T型銷：轉動夾緊T型銷，使刀具夾緊法蘭盤體13向內夾緊實現定位 13、刀具夾緊法蘭盤體：刀具夾緊法蘭盤體上由四把可移動的刀桿，上面有兩把V型槽刀，V型刀具（一）和V型刀具（二），還有兩把與菠蘿表面平行的刀，片刀（一）與片刀（二），其V型刀具（一）與片刀（一）、片

19、刀（二）在同一水平面上 14、片刀（一）：用來切削菠蘿的表面的毛刺和菠蘿皮 15、片刀（二）：同片刀（一） 16、進給螺紋套管：上面選用傳動螺紋，用于傳遞功，實現回轉運動與直線運動。傳動螺紋的牙型有梯形、矩形等，此處選用的是矩形螺紋，大徑為14mm，螺距為2mm，中經為11.8mm 17、直齒圓錐齒輪（一）：與進給螺紋套管固連 18、直齒圓錐齒輪（二）：與直齒圓錐齒輪（一）嚙合傳遞動力 19、開口槽（二）：在外殼（一）上，當下頂針插入菠蘿后另一端卡在外殼上的槽與上頂針一起固定菠蘿 20、齒輪變速機構：對于不同大小的菠蘿提供三種變速，有一個三聯滑移齒輪和同軸上的三個齒輪構成 21、搖動手柄：用來

20、提供動力，可向外殼（一）內伸入拉出，控制某個齒輪和三聯滑移齒輪3  菠蘿削皮機的性能要求為了安全應盡量應用自動化技術，并保證一定的削皮去釘成功率。整個系統結構穩定，不僅節省時間更要有非常高的安全性。考慮到家用的問題，應盡量考慮它的制造成本。綜上所述，這個設計應該滿足并具備的性能有以下幾點： （1）設計中要注意系統的穩定性和運動的平衡性。 （2）保證它的制造成本能讓大部分家庭接受，并在這個基礎上保證它的使用壽命。（3）保證削皮去釘的成功率，并盡可能的減少材料的浪費。 （4）考慮家用的問題，應盡量減小系統運行中的噪音。 （5）設計時考慮它

21、的體積大小，不能太過龐大占用家庭空間。 （6）整機設計出來后要有一定的改進空間，以防出現問題后整機報廢。4  菠蘿削皮機的設計方案設計的總體方案是要設計出一種既可以削去菠蘿外皮，又可以同時去掉菠蘿表面的菠蘿釘。這個方案可以達到同時削皮去釘的目的。操作非常的方便，結構比較簡單，簡易操作的同時又提高了生產效率，并且具有非常高的安全性，不會對操作人員造成任何傷害。擁有比較高的削皮去釘成功率，相比以往的削皮機，在減少浪費上有一定提高，比較大的程度上減少削皮去釘過程中菠蘿的浪費，由于特殊的設計結構，它可以應對不同的尺寸的菠蘿，不會因為個體差別而降低削皮去釘的效率。考慮到這個

22、設計可能會應用于家庭，所以在選擇零部件時考慮到了成本問題，有不錯的性價比。4.1  整體結構介紹菠蘿削皮機由液壓控制系統，電氣控制系統，液壓與檢測系統，傳動機構和工作機構組成。這個菠蘿削皮機包括電動機、帶傳動、傳動螺桿、支承螺桿、上夾具、下夾具、切削刀具體和上下料機構八個主要部分組成。其中切削刀具體是包括了環形固定體、管形活動軸、活動體、削皮絲、去釘刀、小彈簧和大彈簧等多個活動體組成漏斗形開口裝置，下夾具用于放置菠蘿，上夾具負責將菠蘿夾緊。上下夾具保證了菠蘿在切削過程中的穩定性。兩個電動機一個負責給鏈傳動提供動力，另外一個負責給菠蘿提供旋轉所需的動力。如圖所示，菠蘿削皮機切

23、削菠蘿時，由機械手將菠蘿放在下托盤上，液壓缸在接收到信號時，上爪盤向下壓住菠蘿，然后刀具緩慢推進，使刀具觸碰到菠蘿表層，下托盤帶動菠蘿開始旋轉，菠蘿在自身旋轉和刀頭在絲杠作用下的上下運動的配合中完成削皮動作。削皮完成后，上爪盤上升松開菠蘿，再有機械手取下菠蘿，一個菠蘿的削皮工作就完成了。液壓控制系統液壓控制系統原理圖：本系統采用的是一個單向減壓回路，用以保證菠蘿爪盤的上下抓緊活動能夠順利進行。液壓缸的主要尺寸的確定：1）工作壓力P的確定。工作壓力P可以根據機器的類型來初步確定，我選定的工作壓力P取值1500N。2）確定液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。查液壓傳動表2-3可知液壓缸的內徑D為100mm

24、，活塞桿直徑d為20mm。3）計算在各個工作階段液壓缸所需的流量所以液壓缸選擇單作用液壓缸，可以選用單作用活塞缸。電氣控制系統該菠蘿削皮機采用的是220V交流電作為動力源，其負載只由一個交流電動機組成。電氣控制系統由簡單的PLC控制電路組成，其主要功能是能控制電動機的正反轉和實現正反轉的互鎖。為了使電機能夠實現正反轉，可以采用兩只接觸器KM1，KM2換接電動機三相電源的相序，為了防止短路事故，電路中應采取按鈕和接觸器的雙重互鎖。正反轉電路如圖所示：傳感器與檢測系統傳感器和檢測系統在系統的應用中主要作用是對刀具上下極限位置的限位，控制刀具的上位移和下位移的距離。傳動機構該裝置機箱內部軸之間的所有

25、傳動均采用圓柱齒輪傳動。因為它具有瞬時傳動比恒定，傳動效率高，壽命長結構緊湊等特點。因為這些優點為菠蘿加工4.2  刀具結構這個設計的最重要的部分就是刀具，它設計是否合理決定了削皮去釘工作的成功率，由于菠蘿的菠蘿的特殊結構，使用單個刀頭明顯不足以完成削去去釘的工作。設計初期設計出來的刀具是叉狀的，刀具內部具有小彈簧以確保刀頭時刻緊貼菠蘿表面，兩個彈簧刀頭水平呈一定的角度，這樣做的目的是為了在切削過程中兩個刀頭能負責兩個螺旋線，增加去釘的成功率。但設計出來發現穩定性可能會比較差，高速旋轉的菠蘿會引起這種叉狀刀口劇烈震動。根據這種情況，我最終決定還是采用彈簧刀頭的設計，但不采用

26、這種呈一定角度的叉狀刀頭。為了提高刀頭的穩定性，我設計了這個環形的刀具，間隔20度角平均分布了13個去釘刀、活動體、環形固定體、削皮絲。每個小刀具均由螺帽進行固定。活動體通過管型的活動軸與環形固定體連接，它的活動軸是空心的腔體，在環形固定體與活動體的之間的活動軸外面設置了大彈簧，內部設置有小彈簧。環形固定體尾端外面有螺紋并由螺母進行固定。保證了管型活動軸不會脫離環形固定體。這個刀具的優點還在于它可以通過減少去釘刀來實現對不同水果的削皮工作。例如可以只使用一個去釘刀來對蘋果進行削皮工作，非常的有實用性。可以隨意變化切削對象。拆裝簡單方便。  4.3  夾具

27、的設計在給菠蘿削皮去釘工作中，菠蘿位置如果不固定不僅無法進行削皮去釘的工作，還會給造作人員帶來危險。所以設計上下夾具是非常重要的。為了操作人員的安全和操作的舒適度。再根據菠蘿的外形，設計了這個夾具。三個抓釘可以完全將菠蘿固定。在電機旋轉過程中菠蘿不會出現晃動的現象，可以移動的上夾具可以保證對不同長度的菠蘿進行夾緊。既方便又安全。再聯合環形的刀具，完全能夠保證機構在運行中的穩定性4.4  整機結構 通過初期設計及修改，最終確定了整機的結構，機構包括上夾具和下夾具，其中下夾具是固定的，而上夾具是活動的。先把菠蘿固定在下夾具上，然后使用上夾具將菠蘿整體固定。在方案三中已

28、經初步描述菠蘿去皮機的結構，其中機器中去釘器包括環形固定體、管形活動軸、活動體、削皮絲、去釘刀、小彈簧、大彈簧，用于放置菠蘿的活動體是由多個活動軸機構組成漏斗形開口裝置，所述活動體由上大下小的半錐形體與一支離的圓弧體連接成一體，半錐形體向漏斗形開口傾斜，半錐形體與圓弧之間的角度大于90°，環形固定體位于活動體的外圍，與活動體通過跟管形活動軸連接，活動軸為空心腔體，位于環形固定體與活動體之間的活動軸外周設置大彈簧，活動體可向后擠壓大彈簧，從而擴大由多個活動體組成的用于放置菠蘿漏斗形開口裝置的直徑。活動軸空心腔體內設有小彈簧，小彈簧一端通過活動軸內內壁臺階固定，另一端與環繞活動體內各管形活動軸空心腔體的削皮絲鏈接，各活動軸前端設有三角形去釘刀，從活動體圓周內側伸