椰子剥衣机的设计
摘要：椰子（Cocos nucifera L.）主要分布于热带滨海城市。设计了一种椰子剥衣机，主要结构包括液压机构、丝杠螺母机构、槽轮机构等，其能够完成一次剥衣与二次剥衣，剥衣效果明显、效率高，能减轻剥衣过程中人工劳动强度大、提高剥衣效率等。
关键词：椰子（Cocos nucifera L.）；剥衣；液压
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）22-5542-03
椰子（Cocos nucifera L.）属于棕榈科槟榔亚科椰子族椰子属，主要分布于赤道两侧20°以内的热带滨海地区，除在广东、云南省西双版纳种有少量椰子之外，98%的椰子种植于海南省。椰子是硕大的核果，形状近球形，果径约在30 cm左右，由外果皮、中果皮、内果皮、种皮、种仁、胚、椰子水等部分组成。椰子表皮厚1～2 mm，其是由革质粗纤维组成，强度大、韧性强，木质素含量较高[1]。鉴于椰子特有的组成，采用二次剥衣能够更加有效地实行椰子剥衣，并可提高椰子剥衣的效率。海南省有着国际旅游岛的称号，热带气候造就了海南省特有的美丽景色，椰子树在海南省随处可见，椰子也是产量丰厚。由于椰子在海南省的普遍，椰子扩展的产业链也成为海南省标志和特色。基于此，本研究设计了一种新型椰子剥衣机，提高了椰子剥衣效率。
1 总体结构及工作原理
1.1 总体结构
该椰子剥衣机由一次剥衣装置和二次剥衣装置组成。一次剥衣装置由工作台、夹具和刀具组成。夹具和刀具都是由丝杠螺母机构控制；二次剥衣装置为液压传动系统和丝杠螺母机构组成，钉板连接液压冲头实现左右运动。图1为椰子剥衣机整体结构图。
1.2 工作原理
椰子由传送带送入六工位转盘中。工作时六工位转盘上可放置6个椰子。六工位转盘由位于下端的槽轮机构带动，进行间歇转动。当椰子随转盘运动到刀具位置时停止运动，位于前后两侧的夹具对椰子进行夹紧，夹具是由丝杠螺母机构进行控制。夹紧后椰子随丝杠螺母机构进行转动，位于右侧的刀具在丝杠螺母的控制下朝向椰子运动，对椰子进行第一次剥衣。一次剥衣完成后，椰子随转盘转动，椰子运动到孔洞时便掉落于下方的倾斜板上。倾斜板的两侧有两个钉板，左侧的钉板由液压机构控制进行前后往复运动，右侧的钉板由丝杠螺母机构控制进行对椰子的夹紧。夹紧后，左侧的钉板进行前后往复运动，对椰子进行二次剥衣。剥衣完成后，右侧钉板向右退出。椰子自然掉落在下方的出料口，剥衣完成[1-7]。
1.3 工作流程图
椰子由传送带传送进入六工位转盘中，经夹具和刀具工作对椰子进行第一次剥衣。完成一次剥衣后，六工位转盘转动，将椰子带动到工作台上的孔洞处，椰子落入二次剥衣处，经过前后钉板运动对椰子进行二次剥衣，工作流程图如图2所示。
2 主要结构设计
2.1 六工位转盘装置
为了方便椰子进行第一次剥衣，采用了六工位转盘和丝杠螺母装置。六工位转盘由槽轮机构进行带动，转盘做间歇运动以保证一次剥衣的加工位置。加工位置处放置两个夹具和一个刀具，转盘放置椰子的孔洞尺寸略大于椰子普遍直径，能更好地使椰子随夹具转动，以进行剥衣。六工位转盘结构如图3所示。
2.2 液压装置
液压传动是一种以液体为工作介质从而进行能量传递的一种传动方式。随着科学的发展，传动技术也越来越被重视，液压传动更加广泛应用于工业制造、行走机械、建筑机械、农业机械、钢铁工业、土木水利工程等。液压传统相对于其他的传动方式具有以下优点：①在相同功率的工作条件下，液压传动的执行元件相对来说更小、重量更轻、结构更加紧凑一些。②因为液压传动的元件重量轻、惯性小、反应迅速，所以液压装置更加容易实现快速启动、频繁的换向和制动。③好的传动装置要便于操作，液压传动可以实现无极调速。④液压传动相对于其他传动方式更加容易实现机械的自动化。⑤液压传动具有过载保护。
2.2.1 液压传动系统的工作流程 在电动机的带动下，液压泵4开始旋转。油液从油箱1中被吸出，用过滤器2进入液压泵。从液压泵输出的压力油经过节流阀14、手动换向阀9进入液压缸12的左侧。推动活塞11向右运动，液压缸右侧的液压油经过换向阀从而排回油箱1。钉板13的移动速度可以用换向阀14来调节。当节流阀开大，进入液压缸12的液压油增多，从而钉板的移动速度增大；当节流阀关小，钉板的移动速度减小。由液压泵输出的压力油一部分进入节流阀，其余的打开溢流阀7从而流回油箱1。图4所示为二次剥衣装置中的液压传动系统图。
2.2.2 槽轮机构 粉碎槽轮机构主要由主动拨盘、从动拨盘和机架组成。拨盘用等角速度作连续回转运动，当拨盘的外凸锁止弧卡住时，槽轮停止运动。当圆销刚刚进入到槽轮的径向槽的位置时，下端的锁止弧正好刚刚松开，之后槽轮由于受到圆销的驱动而转动。当圆销在另一边脱离径向槽的时候，下端的锁止弧又被卡住，从而槽轮停止运动。一直到圆销再次进入到槽轮的另一个径向槽，以此重复运动。由于槽轮的机构特点，故槽轮机构作间歇运动。槽轮机构的外形尺寸比较小，并且槽轮机构的结构比较简单，机械效率相对来说比较高，最关键的是槽轮机构可以比较平稳作间歇运动。因此，槽轮机构的应用也比较广泛，槽轮机构的结构简图如图5所示。
2.2.3 刀具 刀具结构如图6所示。
3 小结
本研究设计了一种新型椰子剥衣机，椰子剥衣机的研发与制作能大大减少工作人员的工作强度。椰子剥衣机的设计不仅提高了椰子剥衣的效率，更是为劳动人员减少了劳动强度。
参考文献：
[1] 廖明保，潘友仙，黄文强.海南椰子产业的实证分析[J].技术经济与管理研究，2005（6）：76-77.
[2] 黄畅学.1987伟人一席话琼州春潮涌[N].海南日报，2008-4-26（34）.
[3] 黄 艳.泰国发明一种剥椰衣机器[J].世界热带农业信息，2007（12）：27.
[4] 曾宪君.BBY型液压椰子剥衣机[J].油脂科技，1984（S1）：102.
[5] 赵松林.椰子综合加工技术[M].北京：中国农业出版社，2007.
[6] 郑秀文，谢俊夫，陈和贤.椰子剥壳机械之研制[J].农业机械学报，2006（3）：23-32.
[7] 李昌如.国外椰子加工和利用[J].热带作物研究，1987（1）：78-79.
（责任编辑 屠 晶）