陳津

摘 要：為了滿足食品加工行業(yè)對根莖狀蔬菜切割機日益增長的需求，本文對切割機的智能優(yōu)化設計做出介紹，簡述了其結構、工作原理，對刀片的粘連問題，進料桶卡塞問題，以及切片厚度的自動調整提出了優(yōu)化方案，并對設計關鍵部位進行了校核。

關鍵詞：蔬菜切割機；優(yōu)化設計；強度校核；刀片粘連；進料桶卡塞

一、優(yōu)化的目的意義

隨著社會經濟發(fā)展的加速，快餐文化發(fā)展迅猛，對莖塊類食物的需求越來越多。大規(guī)模的塊根狀食品加工都要用它對其進行預處理，企業(yè)對根莖狀蔬菜切片機的加工程度和加工能力也提出了更為嚴格的要求，但目前的根莖狀蔬菜切片機因為功率大、切塊進料與刀片的轉動配合不當會導致生產率低、切片厚薄不一；刀片與切片的粘連也會導致生產率低；進料桶卡塞導致機器不能正常工作。所以性能良好、效率高、綠色環(huán)保衛(wèi)生蔬菜切片機急需出現(xiàn)，來填補這一巨大的市場空白。本文對根莖狀蔬菜切片機進行了優(yōu)化設計。

二、結構及工作原理

該設備通過兩個動作完成對蔬菜的切割：蔬菜的直線間歇移動和切刀的旋轉運動。通過兩者的動作配合從而完成整個切片動作。我們選用無極調速裝置來調控刀具的轉速，進而可以獲得不同厚度的薄片，同時我們還對進料口，出料口以及刀片做了優(yōu)化處理使其更加高效。

切片機的工作流程：切刀旋轉往復式運動→蔬菜向前推進→蔬菜被切成片→蔬菜進入卸料箱。

本設計主要由電動機、皮帶傳動裝置、無級調速裝置，旋轉葉輪、進料和出料裝置組成。如圖1所示。

工作原理：以電動機作為動力源，通過V帶傳動把動力傳遞到調速裝置，調速裝置的輸出端連接旋轉刀盤，旋轉刀盤上有兩把對稱安裝的刀片，根莖狀蔬菜在盛料箱內通過推進裝置將其推向旋轉刀盤，無極調速裝置調節(jié)刀片速度，把根莖狀蔬菜切成片，被切下的物料從刀盤底落下，然后經出料口送出。

本文設計的切片機結構和裝置組成：

1.電動機。該切片機選用的是Y系列電動機，型號是Y100L1-4，同步轉速為1500r/min，額定功率為2.2KW/h。

2.皮帶傳動裝置。皮帶傳動裝置的帶型選擇V帶，傳動比選為3。V帶傳動性能的最主要的優(yōu)點是V帶的兩個側面和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動的傳動比較大，結構緊湊，故本設計選擇V帶傳動。

3.變速裝置。該變速機構無級變速，可以控制刀盤以不同的轉速旋轉，滿足了加工不同厚度的切片時所需要的轉速，操縱起來也很方便，其中軸的材料為45號鋼，選用深溝球軸承固定軸，采用軸肩定位。

4.盛料箱和卸料箱。盛料箱和卸料箱都是用薄鋼板做成的，材料選擇45號鋼，二者是可拆卸式，通過螺絲固定在機架上。

三、優(yōu)化設計

1.對刀片的優(yōu)化。由于土豆、紅薯等根莖狀植物含有大量淀粉，在連續(xù)的切削過程中切片可能和刀片發(fā)生粘連，導致切片質量下降，影響工作效率。為了解決這一問題我們考慮采取減小刀片與切片接觸面積的方法來降低粘連的可能性。刀片設計圖2如下。

在刀刃處開有兩個環(huán)形槽，并在轉向處做圓角處理，以減小應力集中對刀片強度的影響。

2.切片厚度調節(jié)裝置的優(yōu)化

由于在切削根莖狀蔬菜的時候對于不同的需求我們需要切削不同程度的根莖狀蔬菜厚度，對此我們通過無級變速裝置和加入墊圈的辦法二者配合使用來改變所要切削根莖狀蔬菜的厚度，設計加工不同型號的墊圈，使用者可以通過調節(jié)無級變速器和選擇不同型號的墊圈二者共同配合來獲得自己所需要的根莖狀蔬菜的厚度。

3.進出料桶的優(yōu)化

根據(jù)整體的結構要求，根莖狀蔬菜在盛料箱內需要通過推進裝置將其推向旋轉刀盤，因為切刀是做圓周運動，為了合理利用切刀的長度，盛料箱的截面形狀也要成弧形，使其可以與刀盤合理配合。為此，入料斗設計成水平放置的筒狀，其結構示意圖如圖3所示，根莖狀蔬菜從上面的入口放入盛料箱，左端有推板，通過推板把根莖狀蔬菜推向旋轉刀盤，把根莖狀蔬菜切成片。為了保證進料桶的質量我們選擇45號鋼作為材料。另外，由于工作環(huán)境比較濕潤，進料桶容易生銹，為了增加其使用壽命我們選擇在加工之前對進料桶做拋光處理，并且提醒使用者在每次用完之后要對其清洗干燥。

出料筒的設計相對簡單，方案很多，在滿足整體結構美觀的前提下，設計成如下圖4所示的形狀，材料用的也是45號鋼。

4.結論

（1）本機通過對刀片結構的優(yōu)化解決了刀片與切片的粘連問題。

（2）無極調速裝置實現(xiàn)了切片厚度的自動調節(jié)。

（3）對進出料桶的結構進行了優(yōu)化設計，避免進料卡塞而且使出料干凈徹底。

參考文獻

[1]王昆， 何小柏， 汪信遠.機械設計課程設計[M]. 北京：高等教育出版社， 1996：130-152.

[2]張淑娟， 全臘珍. 畫法幾何與機械制圖[M]. 中國農業(yè)出版社， 2007：43-44.

[3]孫桓. 機械原理[M]第七版. 高等教育出版社， 2007：73-74.

[4]濮良貴， 紀名剛. 機械設計[M]第八版. 高等教育出版社， 2006：23-24.

[5] 王愛珍. 機械設計基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2005：89-120.

作者簡介：楊博宇（1996-2-9），男，漢族，河北省保定市雄縣，本科，機械設計制造及其自動化。endprint