荔枝柔性去核刀具的设计与试验.pdf

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1、第26卷2010笠第8期8月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVbl．26No．8Aug．2010123荔枝柔性去核刀具的设计与试验程红胜1，一，李长友Ⅸ，鲍彦华3，张烨1，李晓文1(1．华南农业大学，南方农业机械与装备关键技术重点实验室，广州510642：2．农业部规划设计研究院，北京100125；3．广东商学院审计处，广州510310)摘要：为解决现有荔枝去核刀具存在去核成功率低，果核破损严亳等问题，根据荔枝的物理特性和对去核过程的受力分析，研制了一种荔枝柔性去核刀。选取去核成功率、果肉果汁损失率、果核破损率为评价指标，在荔枝

2、去核机上对影响刀具去核效果的关键结构参数和运动参数进行正交试验，结果表明，3凼素中刀管内径对去核效果影响最大、进刀深度次之、刀轴转速影响最小；当刀管内径为10iqoJn，进刀深度为2InlTl，刀轴转速为9r／rnin时，去核刀对桂味品种荔枝(果核等效直径在6．4～14．2mn'1)去核效果最好。该刀具具有适应性强、去核效果好、制造方便等优点，研究结果为荔枝灯笼状果肉剥出装置的设计提供了指导。关键词：柔性结构，切削刀具，设计，试验，荔枝doi：10．39690．issn．】002—6819．2010．08．021中图分类号：$667．1文献标识码：A

3、文章编号：1002—6819(2010)一08—0123—07程红胜，李长友，鲍彦华，等．荔枝柔性去核刀具的设计与试验[J]．农业工程学报，2010，26(8)：123—129．ChengHongsheng，LiChangyou，BaoYanhua，eta1．Designandexperimentforflexiblecutteroflitchidenucleatingmachine[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(8)：123—129．(inChinese、)l，ithEnglishabstract)0引言荔枝去核

4、作业是荔枝产后深加工过程中最棘手的问题之一【1‘2】。现有的荔枝去核刀主要为四齿阋筒刚性刀具，靠的是刀尖扎入果核以及果核与刀管内壁的摩擦作用将果核取出。由于在去核过程中果核被扎破，刀管刚硬，对不同大小果核的适应性差，存在去核成功率低、果核破损严重等问题【3圳。为此本文针对荔枝的物性特点，设计了一种能够适应荔枝不同大小果核的柔性仿形荔枝去核yjl蛐j，并对刀具的关键结构参数和运动参数进行试验和优化，为实现荔枝灯笼状完整果肉的剥出提供设计依据。1荔枝结构、物理特性分析荔枝属多重结构柔性体【_卜9】，其结构剖面如图1所示，外形近似球形，由壳、肉、核3部分组

5、成，呈中心对称；果壳革质化并具较强韧性，外表面粗糙，有不规则凸起，内壁光滑；果肉柔软多汁，受力极易破碎，位于果壳和果核之间，将果核包裹在中间，靠蒂部端果肉厚实，靠果顶端肉质较薄，靠果壳侧有层膜保护，靠果核侧表面革质化，具有一定的韧性；果核为单核，材质较脆，呈收稿日期：2009-09．12修订日期：2009-12-05基金项目：广东省科技攻关项甘(2005ky06)作者简介：程红胜(1981一)，男。博士，中国农业下程学会会员，主要从事荔枝去核剥壳设备及关键技术研究。广州华南农业大学工程学院。510642·Email：2004209014@stu．$c

6、au．edu．cn※通信作者：李长友(1958--)。男，陕两蒲城人，教授，博士生导师，主要从事农业装备技术研究。广州华南农业大学工程学院，510642。Email：Lichy@seau．edu．cn椭球形或扁椭球性，表面光滑，长轴沿蒂部生长方向，位于果实中心，微倾斜，个体大小差异显著；果壳、果肉、果核三者之间通过蒂部海绵状组织连接在一起，其他部位无组织相互连接。图1荔枝结构Fig．1Structureoflitchi2去核刀的设计2．1去核工作原理去核刀的工作原理如图2所示llOqll，在进刀的时候，去核刀旋切入荔枝，将荔枝蒂部果壳切开，切断果肉与

7、海绵状组织之间的连接，并将果核套入刀管；退刀的时候，在刀刃以及刀管与果核之间的挤压力和摩擦力力作用下，将果核从果体中取出，并在退刀行程末期将果核、果蒂连同部分果肉从刀管中顶出，准备开始下～个去核循环。124农业工程学报2010盆厂、NIy圜旺卜"1．荔枝2．去核刀3．果核4．顶杆图2去核原理图Fig．2Principleofdoaucleation2．2去核过程中的受力分析2．2．1果核受力分析如图3所示，在进刀过程中，刀刃对果核施加夹紧力P。、切向摩擦力^、以及旋转力矩五；这些力和力矩有助于去核刀切断果肉与海绵组织之间的连接，迫使果核挤入刀管，由于

8、在刀刃2侧刀管上开有切槽，能使刀管适度强开，使之夹紧果核并随刀管一起转动；果肉对果核曲面施加的支反力Ⅳ】和摩