全自动大枣去核机设计说明书Word文件下载.docx

1、此去核机履带运输大枣是靠槽轮来实现间歇运动 ，靠链轮来完成冲头和枣的运动配合，由于链轮本身的传动精度就很低，所以很难保证运行精度。不仅如此，该机器的枣的定位装 置采用的是楔形扶正装置，此装置是由 2个相同的楔形块和4个弹簧组成，通过下端的槽， 卡在输送机的链板上。不与上模作用时，弹簧将楔形模 2半部分开；上模下压时，2半部夹紧。由于楔形模可在链板上一厘米级的长度滑动，夹紧时模具的轴心位置完全由上模决定， 这样就可以消除运输机的回转误差，保证上下模的对正。但是该装置的形状复杂不易加工， 装配误差大，很难保证大枣核的轴线与冲头在一条直线上。还有一种转盘式红枣自动去核机，其基本工作原理是：将红枣放入

2、料斗中，在重力作用 下红枣落入转盘内1、4工位；转盘上有6个工位，3个工位是一个工作循环，即：落料一扶 正去核一脱料。提升凸轮和弧面分度凸轮固定在输入轴上，随着电机的转动，提升弧面凸轮 和弧面分度凸轮同时运动，带动提升轴做上下往复运动，转盘轴做间歇转位运动；转盘轴带 动转盘转动到2、5工位，此时提升轴带动滑板及扶正去核杆落下，完成去核动作；而后转盘 转动到3、6工位，脱料杆落下完成脱料动作。至此，红枣去核完毕，完成去核作业。此去核机的转盘呈圆形，其直径为 600mm共分为6个区域，每个区域开10个孔。由于 枣的大小一般为2530mm设定孔的直径为40mm板厚为50mm为了防止枣进入定位孔后 掉

3、下去，以及扶正的时候更好地定位，在孔的周围用铆钉固定几个弹簧片，弹簧片绕圆周均 匀分布，保证受力均匀。但是这些弹簧片却阻碍了枣的落料，并且枣是靠重力自然落料，没 有辅助装置枣的落料效率太低。大枣去核机的主要执行机构由料斗、滑板、扶正去核杆、脱料杆及转盘组成。料斗底部 抵在料板上方2mm处，滑板主要由提升轴带动实现上下运动，它是通过轴上的凸台和螺母来 实现轴向的定位，用平健来实现径向的定位。滑板上需要固定扶正去核杆和脱料杆，它们通 过螺纹连接在滑板上。转盘由传动机构中间歇转盘带动进行转位，实现红枣工位的转换。提 升凸轮和弧面分度凸轮固定在输入轴上，随着电机的转动，提升弧面凸轮和弧面分度凸轮同时运

4、动，带动提升轴做上下往复运动，这样就会导致机构的运动配合精度太低。DG系列全自动去核机采用先进的机械手原理自动精确定位果实中心，确定果核位置，用 特殊处理的高硬度材料加工的冲针采用告诉冲刺穿透理论，即当冲刺物以极高速度穿透被冲 刺物时，被冲刺物留下的空洞即为冲刺物的外形。虽然该机器有较高的去核效率，但是机械 结构复杂，冲针加工困难，需要较高冲刺速度，对设备要求较高，成本高。河北石家庄王兵臣的发明专利大枣去核机采用上下输送带定位，通过输送带的传动完成 物料的自动输送。更换不同卡板的尺寸 T的输送带用于输送不同直径的大枣。但是该去核机 采用间歇机构冲核，效率较低。半自动硬枣去核划皮机，采用上下往复

5、运动机构和涡旋凸轮步进间歇机构组成传到系统， 其特征是：双输出轴的减速箱把上下往复运动和步进间歇运动机构通过支座连成一体，上下 往复行程90mm 24步/周；由转盘、夹枣器、冲板、捅管等组成的三工位、四冲头式的作业 系统。采用人工排枣送料，连杆驱动间歇刚性冲击去核，食品卫生状况没有改善，生产效率 也没有显著提高。发明内容：为了解决上面的问题，本发明采用如下技术方案：本发明提出一种基于间歇送料传输带和连续去核冲头协同运动的大枣去核的机器。一种基于间歇送料机构和连续去核冲头协同运动的去核机，它包括集成的控制模块、能 源模块、传动系统、进料和送料模块、定位模块、冲核模块和辅助模块；其中，所述控制模块

6、采用编程控制单片机将控制脉冲发射给步进电机控制器，所述步进电机控 制器将电脉冲转化为角位移，同时通过控制脉冲个数得到所需要的脉冲位移量，控制步进电 机转过一定角度，通过控制脉冲频率达到速度和加速度的要求。所述能源模块包括步进电机和调速电机，所述步进电机由步进电机控制器控制，与传动 系统相连，将能量和运动信息传送至传送带主动轮，使其间歇运动；所述调速电机，速度和运动周期可调，与曲柄滑块机构相连，使其按照一定的周期连续 运转，调节步进电机的控制脉冲和调速电机的转速，实现产品的不同转速要求，应用范围更 加灵活；所述传动系统包括曲柄滑块机构和 2组带轮组，所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆及滑 块，曲柄与

7、第一组带轮组相连，带轮组和调速电机相连，连杆和曲柄及滑块相连，将调速电 机的旋转运动转变为滑块的往复直线运动；所述第二组带轮中，主动轮通过联轴器和步进电机相连，使传送带间歇运动，所述联轴 器采用 弹性套柱销联轴器，制造方便，成本低，适合这里电机频繁间歇运动；所述传送带和主动轮相连，并设置张紧轮，增大传送带紧边和松边之间的距离，便于安 放辅助装置；所述主动轮采用滚花处理，增大摩擦系数，提高带传动的有效拉力，保证传送带有效的 工作。所述进料和送料模块包括传送带、料杯和料斗，所述料斗，方形料斗通过螺钉固定在机 架上，料斗内安放有辅助模块的进料筛选板，大枣存放于料斗内，聚集在进料筛选板之上， 料斗侧壁

8、开有轴承座以供辅助模块的搅拌轴安放；所述传送带，普通平带，宽度 B=400mm长度L=2080mm内表面带花纹，增大摩擦系数， 外表面光滑，上设置直径 =16mnm勺小孔，所述小孔，上安放外径 =28mm内经 =10mm的 垫片，增大冲孔部位带的刚度，减小冲核时带的变形；小孔的排布，采用每相邻两排 4-3错位排布，所述4-3错位排布即第一排轴向布置4个 孔，轴向孔间距是75mm相邻下一排轴向布置3个孔，孔间距不变，如此与上一排形成一组， 沿带径向共设置有13组，每排孔其径向间距80mm所述料杯，高度h=40mm直径 =30mm的塑料杯采用粘结剂固连在传送带上的小孔的上 方，保证料杯中的大枣竖直

9、的站立在小孔的上方，和冲核之后枣核准确的从小孔落出。所述定位装置所述冲核模块，包括冲头、冲针，所述冲头，为方形通过环形螺钉与冲头固连，其下表 面同样和传送带上的小孔相对应，采用 4-3错位设置圆孔并攻M6内螺纹；所述冲针，其作用是刺破枣肉上表面并顶在枣核上，将枣核经大枣下表面和传送带上小 孔冲出，落入收集斗中，根据经验统计，大枣枣核直径一般不大于 5mm为减少枣肉的损失，所述冲针的直径采用M6的钢管，冲针一端加工一段外螺纹，一端加工成倒 V形，便于顶在枣 核上，增加容错性。所述辅助模块包括档料板、枣核收集器、枣肉收集器、气缸系统、支撑轴、导轨等，所 述档料板，其作用是冲针冲核行程完成后，回程时

10、大枣出现随冲针一起向上的现象时，将大 枣打落回料杯中，防止生产的中断的现象发生，同时在冲头发生断裂时可以阻止其下落砸坏 传送带；所述枣核收集器，安装在传送带松边和紧边之间，冲核区域之下，使冲针冲出的枣核通 过传送带上的小孔落入收集器中；所述枣肉收集器，安装在紧边传送带的下方，当传送带经从动带轮下行时，料杯中的大枣落入枣肉收集器；所述气缸系统，经7根导管一端连接气缸，一端连接至传送带小孔上方，供气，将料杯中未自然掉落的枣肉吹出至枣肉收集器；1所述支撑轴，将两根直径 15的光轴固定在冲核区域传送带下方，其作用是在冲核瞬间，提高传送带的刚度，防止其产生大变形引起枣核偏心，导致定位不准，甚至导致冲针崩

11、坏，引发危险;所述导轨利用沉头螺钉固定在机架和滑块上，保证滑块导向精度，为大枣去核行程提供 准确的定心精度。本发明的有益效果是：其一，本设计利用单片机控制步进电机带动传送带和曲柄滑块机构，装置简单，工作可 靠，实现机电一体化；其二，设计倒V形冲针针头，实现大枣预破皮，保证冲针准确的顶在枣核上，提高定心 精度和工作可靠性；其三，设计机械挡板防止大枣随冲头上移，保证去核机连续工作不停车；其四，设计气缸吹出大枣枣肉，减小破损率，保证枣肉的完整性；其五，采用步进电机通过调整脉冲频率和脉冲个数控制步进电机的转速和角位移，同时 调节调速电机的转速，实现送料和冲核的紧密配合，并可根据需要调节生产速率； 附图

12、说明图1为本发明的总装轴测图；图2为本发明的GEAR HEA电机结构图；图3为本发明GEAR HEA电机尺寸图；图4为本发明的调速器结构图；图5为本发明调速器的尺寸图；图6为本发明的连杆尺寸图；图7为本发明的连杆结构图；图8为本发明的曲轴结构图；图9为本发明的步进电机结构图；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。-5 -图1为本发明的总装轴测图。其中显示了间歇送料传送带和连续去核冲头协同运动的应用于食品深加工业中大枣去核 机的外观部件。它包括集成的控制模块、能源模块、传动系统、进料和送料模块、定位模块、 冲核模块和辅助模块。控制模块 1采用编程控制单片机将控制脉冲发射给步进电

13、机控制器， 所述步进电机控制器将电脉冲转化为角位移，同时通过控制脉冲个数得到所需要的脉冲位移 量，控制步进电机转过一定角度，通过控制脉冲频率达到速度和加速度的要求；能源模块包括 步进电机和调速电机，所述步进电机由步进电机控制器控制，与传动系统相连，将能量和运 动信息传送至传送带主动轮，使其间歇运动，所述调速电机，速度和运动周期可调， 与曲柄滑块机构相连，使其按照一定的周期连续运转，调节步进电机的控制脉冲和调速电机的转速， 实现产品的不同转速要求，应用范围更加灵活；传动系统3包括曲柄滑块机构和2组带轮组， 所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆及滑块，曲柄与第一组带轮组相连，带轮组和调速电机相 连，连杆

14、和曲柄及滑块相连，将调速电机的旋转运动转变为滑块的往复直线运动；进料和送 料模块包括传送带、料杯和料斗，所述料斗，方形料斗通过螺钉固定在机架上，料斗内安放 有辅助模块的进料筛选板，大枣存放于料斗内，聚集在进料筛选板之上，料斗侧壁开有轴承 座以供辅助模块的搅拌轴安放；冲核模块 4，包括冲头、冲针，所述冲头，为方形通过环形螺钉与冲头固连，其下表面同样和传送带上的小孔相对应， 采用4-3错位设置圆孔并攻M6内 螺纹；辅助模块包括档料板、枣核收集器、枣肉收集器、气缸系统、支撑轴、导轨等，所述 档料板，其作用是冲针冲核行程完成后，回程时大枣出现随冲针一起向上的现象时，将大枣 打落回料杯中，防止生产的中断

15、的现象发生，同时在冲头发生断裂时可以阻止其下落砸坏传 送带。图2-3为本发明的GEAR HEA电机。其中：前盖，档头螺帽，导位栓，密封圈，传动轴，密封垫片，转轴， 定子铁心，定位片，后密封圈，（11）芯子定位孔，（12）上楔片，（13）支座，（14）垫片，（15）螺钉， （16）孔，（17）长头螺钉，（18）集电环，（19）四柱螺钉，如集电片等组成。液压调速器在感应元件和油量调节机构之间加入一个液压放大元件 （液压伺服器），使感应元件的输出信号通过放大元件再传到油量调节机构上去，因此也叫间接作用式调速器。液压放大元件有放大兼执行作用，主要由控制和执行两个部分组成。一、无反馈的液压调速器其工作原

16、理如下：当负荷减小时，由曲轴带动的驱动轴转速升高， 飞球的离心力增加，推动速度杆右移。 于是，摇杆以A点为中心逆时针转动，滑阀右移，压力油进入伺服器油缸的右部空间。与此 同时，油缸的左部空间通过油孔与低压油路相通，其中的油被泄放。在压差的作用下，伺服 活塞带动喷油泵齿条左移，以减少供油量。当转速恢复到原来数值时，滑阀也回到中央位置， 调节过程结束。当负荷增加，转速降低时，调速过程按相反方向进行。从上述分析可知，调速器飞球所产生的离心力仅用来推动滑阀，因而飞球的重量尺寸 就可以做得较小。而作为放大器的液压伺服器的作用力，则可根据需要，选择不同尺寸的伺 服活塞和不同滑油压力予以放大。但是，在这种调

17、速器中，因为感应元件直接驱动滑阀，无论它朝哪个方向往动，均难 准确地回到原来位置而关闭油孔。这样就使柴油机转速不稳定，而产生严重的波动。为了使调速器能稳定调节，在调速器中还要加入一个装置，其作用是在伺服活塞移动 的同时对滑阀产生一个反作用，使其向平衡的位置方向移动，减少柴油机转速波动的可能性。 这种装置称为反馈机构。二、具有刚性反馈机构的液压调速器它的构造与上述无反馈液压调速器基本相同，只有杠杆义AC的上端A不是装在固定的铰 链上，而是与伺服活塞的活塞杆相连。这一改变使感应元件、液压放大元件和油量调节机构 之间的关系发生如下的变化。当负荷减小时，发动机转速升高，飞球向外张开带动速度杆向右移动。

18、此时伺服活塞 尚未动作，因此反馈杠杆 AC的上端点A暂时作为固定点，杠杆AC绕A反时针转动，带动滑 阀向右移动，把控制孔打开，高压油便进入动力缸的右腔，左腔与低压油路相通。这样高压 油便推动伺服活塞带动喷油调节杆向左移动，并按照新的负荷而减少燃油供给量。在伺服活塞左移的同时，杠杆AC绕C点向左摆动与B点相连接的滑阀也向左移动，从 而使滑阀向相反的方向运动。这样在伺服活塞移动时能对滑阀运动产生了相反作用的杠杆装 置称为刚性反馈系统。当调节过程终了时，滑阀回到了起始位置，把控制油孔关闭，切断通 往伺服油缸的油路。这时伺服活塞就停止运动，喷油泵调节杆随之移动到一个新的平衡位置， 发动机就在相应的新负

19、荷下工作。因此，相应于发动机不同的负荷，调速器就具有不同的稳 定转速。因为发动机负荷变化时需要改变供油量，所以 A点位置随负荷而变。与滑阀相连接 的B点在任何稳定工况下均应处于原来的位置，与负荷无关。这样 C点的位置必须配合A点作相应的变动，因而导致了转速的变化。假如当负荷减小时，调速过程结束后，滑阀回到中 间原来位置时，伺服活塞处于减少了供油量位置，使 A点偏左，C点偏右，因C点偏右，弹簧进一步受压，只有在稍高的转速下运转才能使飞球的离心力与弹簧压力平衡。这说明负荷 减小时稳定运转后，柴油机的转速比原来稍有升高。同理，当负荷增加时，稳定运转后，柴 油机的转速比原来稍有降低。具有刚性反馈的液压

20、调速器，可以保证调速过程具有稳定的工 作特性，但负荷改变后，柴油机转速发生变化，稳定调速率 d不能为零。如果要求负荷变化时即要调速过程稳定，又能保持发动机转速恒定不变（即入就必须采 用另一种带有弹性反馈系统的液压调运器。三、具有弹性反馈的液压调速器它实际上是在刚性反馈装置中加入一个弹性环节一一缓冲器和弹簧。弹簧的一端同固 定的支点相连，而另一端则与缓冲器的活塞相连。缓冲器的油缸同伺服器的活塞成刚体联接。当发动机负荷减小时，转速增大，飞球的离心力增加。同样，滑阀右移，而伺服活塞 则左移，减少喷油泵的供油量。当活塞的运动速度很高时，缓冲器和缓冲活塞就象一个刚体 一样地运动。随着伺服活塞5的左移，缓

21、冲器和AC杠杆上的A点也向左移动。这一过程和上 述刚性反馈系统的调速器完全相同。但当调速过程接近终了时，滑阀已回到原来的位置，遮 住了通往伺服油缸的油路，此时缓冲器和伺服活塞已停留在新负荷相应的位置上。被压缩的 弹簧由于有弹性复原的作用，因此使 A点带动缓冲器活塞相对于缓冲器油缸移向右方，回到 原来位置。缓冲活塞右方油缸中的油经节流阀流到左方。于是， AC杠杆上的各点都恢复到原来的位置，此时调速器的套筒亦因转速复原而回到原来的位置。这样，发动机的转速就保持 不变，当负荷增加时，动作过程相反。这种调速器的稳定调速率 d为零。图4-5为本发明调速器结构图。其中1.速度控制杆；2.调速弹簧；3.缓冲

22、弹簧；4.怠速弹簧；5.气动弹簧；6.控制套筒； 7.支撑杆；8.控制杆；9.飞锤；10.调速器套筒；h.供油有效行程当柴油机在某一负荷下稳定运转时， 飞重39的离心力与调速弹簧8的预紧力相平衡，滑 阀38处于图示中间位置将控制孔27封闭，使动力活塞23下方空间封闭。由此动力活塞固定 不动，输出轴12和油量调节杆13等均固定在某一位置，使柴油机有一个相应于外负荷的供 油量。柴油机在由弹簧8所设定的转速下稳定运转。当柴油机负荷增大时，转速下降，这时飞重的离心力小于调速弹簧的弹力，使 飞重向内收拢，调速弹簧推动调速杆 38向下移动，使浮动杆35以右端C为支点向下摆动， 推动滑阀36下移并打开套筒上

23、的控制孔27,让高压油进入动力活塞23的下腔。由于动力活 塞下部面积为上部面积的两倍，即为差动式，高压油向上的作用力大于向下的作用力，使动力活塞向上移动，带动输出轴12朝加油方向（逆时针方向）旋转，使柴油机供油量增加，转 速回升。当动力活塞上移转动输出轴 12的同时，使反馈杠杆45左端上移，右端下移，带动 大反馈活塞33下移，压缩反馈油路中的滑油，迫使一部分滑油从补偿针阀 31的小孔流出。由于针阀的节流作用，反馈油路中的油压仍有上升，克服反馈弹簧 29的弹力，使小反馈活塞30上移。这时浮动杆35以左端A点为支点逆时针转动，带动滑阀36上移，使其提前返回原 来的平衡位置，重新封闭控制孔 27,切

24、断压力油，使动力活塞 23停止加油。此后，由于反 馈弹簧29的作用，使小反馈活塞30逐渐下移复位，多余的滑油经针阀31排出。此下移速度 与调速杆38的上行速度相适应，使滑阀36处在中央位置不动，柴油机恒速转动。这一恒速 反馈机构的作用是防止调速器加油过量。此时，飞重 39、调速杆38、滑阀36和小反馈活塞30回到原先的平衡位置，而动力活塞23、输出轴12和大反馈活塞33就停在对应于负荷增加 后所需的供油量位置上，柴油机在原先的转速下稳定运转，获得新的平衡。这样实现了恒速 反馈调节。为了保证调速过程有一定的静态速差，即调速器具有一定的稳定调速率 S 2,调速器中设有静速差机构（即刚性反馈机构）。

25、当外负荷增加时，输出轴12向加油方向（逆时针） 转动的同时，静速差杆7绕支持销6也按逆时针方向转动，其右端上移， 调速齿轮44和中心 螺杆随即一起上移，并将调速弹簧 8稍微放松。由于调速弹簧的预紧力减少了，要使飞重、 滑阀回复原来位置就必须降低柴油机的转速，即存在所谓“静速差”。也就是当负荷增加时， 使柴油机在稍低于原来的转速下运转。反之，当负荷减小时，则稍高于原来转速。 当柴油机负荷减小时，调速器的调节过程与上述相反。图6-7为本发明的连杆。1.导套；2.调节螺杆；3.连杆；4.蜗轮；5.蜗杆；6.滑块；7.打料杆；8.连杆注 销连杆的作用主要是将曲轴的旋转运动变为往复直线运动传递给滑块。其

26、中大孔直径20mm小孔直径12mm图8为本发明的曲轴结构图。其中曲轴两端连接部位直径为15mm而连接连杆的部位的直径是 20mm图9为本发明的步进电机结构图。有1.定子；2.转子1； 3.转子2； 4.出力轴；5.托架；6.永久磁铁；7.轴承；8.线圈；9.凸缘步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的 情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影 响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角 度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来 控制角位移量，

27、从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速 度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的， 多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步 进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规 下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进 电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元 件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。

28、随着微电子和计算 机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。设N为闭合磁路中线圈的匝数，1为线圈中的电流，则Fm= NI为闭合磁路的磁通势，再由 磁路的欧姆定律可以得到下式：Nl= mRm式中：m为磁路的磁通量根据磁流变弹性体隔振器结构，各部分构成一个闭合回路，其中，铁心磁阻： Rm1 MRE磁阻：Rm2导磁板1磁阻：Rm3气隙磁阻：Rm4套筒磁阻：Rm56Rm = Rmii -1Rm Rm2+Rm4气隙磁阻和弹性体磁阻远大于其他磁阻，故忽略其他磁阻）Rm=2h/y 0 卩 rS在该磁路中，MRE弹性体和空气间隙的磁阻比较大，经计算比较（按照气隙磁阻最大处， 也即截面积最小处计算），MRE单性体磁阻约是气隙的3.35倍，因此MRE勺磁阻最大，因而， 优化磁路应首先考虑优化MRE勺磁阻。既要求整个磁路的磁阻太大，还要满足力学要求，磁流 变弹性体的直径D取为70mm内径d取为