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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 全自動蓮子去芯機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本蓮子去芯機(jī)是前年受花石某蓮子加工企業(yè)委托后，課題組經(jīng)過長時間的設(shè)計(jì)與制造于去年六月份試制成功的一款純機(jī)械式的全自動蓮子去芯機(jī)，本機(jī)器的使用成本僅為人工成本的1/10，效率為人工的3倍以上，且經(jīng)久耐用。去年年底在花石展覽中，得到了當(dāng)?shù)仄髽I(yè)家的充分肯定。現(xiàn)場簽約50臺，現(xiàn)已制造交貨完全。在產(chǎn)品全面推廣的情況下，預(yù)計(jì)以后每年可為當(dāng)?shù)厣鐣?chuàng)造價(jià)值500萬左右。
- 詳細(xì)介紹：
- 蓮子因味美且保健，深受人們的喜愛，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，蓮子被擺上了越來越多家庭的餐桌。與銷量劇增不相適應(yīng)的是蓮子的現(xiàn)有去芯加工方式卻還停留在手工加工階段，過低的生產(chǎn)效率難以滿足巨大的市場需求。以全國最大的蓮子加工集散地湘潭花石為例，當(dāng)?shù)厣徸蛹庸て髽I(yè)一直飽受人力資源不足的困擾，先后開發(fā)過多款全自動蓮子去芯機(jī)，但是都因?yàn)榧庸べ|(zhì)量不過關(guān)而未能投入實(shí)際生產(chǎn)。去年年初受當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的委托，本課題組設(shè)計(jì)生產(chǎn)了這款純機(jī)械式蓮子去芯機(jī)。本機(jī)利用蓮子橢圓外形，通過特形滾子滾動使蓮子達(dá)到擺正效果。通過主要部件蝸輪、蝸桿、弧面凸輪、平面凸輪等的傳動實(shí)現(xiàn)鏈條的送、停，壓頭的壓、松，鉆桿的鉆、退等各個動作精確配合。 主要零部件弧面凸輪曲線采用修正弦曲線做到傳動時振動小，保證了蓮子擺正效果；機(jī)器實(shí)現(xiàn)蓮子在靜態(tài)壓實(shí)下鉆削，最大程度上保證了鉆削質(zhì)量；傳動部件全部做到浸油潤滑，極大地減少了傳動部件的磨損，延長部件使用壽命。在接受當(dāng)?shù)仄髽I(yè)委托后，課題組經(jīng)過長時間的設(shè)計(jì)與制造于去年六月份生產(chǎn)出第一臺樣機(jī)，本機(jī)器的使用成本僅為人工成本的1/10，效率為人工的3倍以上，且經(jīng)久耐用。去年年底在花石展覽中，得到了當(dāng)?shù)仄髽I(yè)家的充分肯定。現(xiàn)場簽約50臺，現(xiàn)已制造交貨30臺。在產(chǎn)品全面推廣的情況下，預(yù)計(jì)以后每年可為當(dāng)?shù)厣鐣?chuàng)造價(jià)值500萬左右。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)發(fā)明目的：湘蓮是湖南的特色農(nóng)產(chǎn)品，湘潭譽(yù)有“中國湘蓮之鄉(xiāng)”的美稱。由于蓮子形狀特殊，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化加工，現(xiàn)仍然采用手工去芯作業(yè)?；舅悸泛蛣?chuàng)新點(diǎn)： 1)基本思路：由于蓮子形狀特殊，傳統(tǒng)夾具無法適應(yīng)其幾何參數(shù)的變化，很難保證鉆頭軸線與蓮芯軸線同軸，從而引起鉆頭在去芯過程中偏離蓮芯位置，造成去芯不徹底和增加去芯過程中蓮子的損耗。本項(xiàng)目擬根據(jù)蓮子的幾何特征，應(yīng)用特形滾子鏈和弧面凸輪技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定心。 2）創(chuàng)新點(diǎn)：（1）基于蓮子的幾何特征，提出用特形滾子鏈和弧面凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速自動定心的方法。借助鏈條滾子與支撐板的摩擦而繞自身軸線不斷滾動，從而解決蓮子不規(guī)則體的自動定心問題。（2）為滿足蓮子高效自動化加工要求，提出用弧面凸輪和平面凸輪組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分度、壓緊、鉆入、工進(jìn)、鉆出、快退和松開等全自動去芯動作。 技術(shù)關(guān)鍵:建立不規(guī)則體的定心模型，找出蓮芯擺正規(guī)律，進(jìn)而確立蓮子的定心方法；研究特形滾子鏈和弧面凸輪連續(xù)分度技術(shù)，保證在加工位置蓮芯軸線與鉆頭軸線對齊。研究用弧面凸輪和平面凸輪組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分度、壓緊、鉆入、工進(jìn)、鉆出、快退和松開等全自動去芯動作；研究機(jī)械化去芯工作循環(huán)圖，優(yōu)化重疊系數(shù)，使各動作互相協(xié)調(diào)，提高機(jī)械化去芯的工作效率。 主要技術(shù)指標(biāo)：電機(jī) 550w 1450r/min 蓮子加工速度 126顆/min
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前市場上雖已有廠家試制出全自動蓮子去芯設(shè)備，由于相關(guān)基礎(chǔ)理論問題沒有解決，仍然會出現(xiàn)鉆偏、崩碎和設(shè)備漏油等問題，所以并沒有被市場上接受。與現(xiàn)有技術(shù)相比，作品的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。 1)充分考慮設(shè)計(jì)的合理性，采用特形凸輪傳動技術(shù)，做到傳動件全部密封于箱體內(nèi)部，加工的產(chǎn)品安全衛(wèi)生。 2）基于蓮子的幾何特征，借助鏈條滾子與支撐板的摩擦而繞自身軸線不斷滾動，使蓮子由不規(guī)則擺放變?yōu)槠渖徯痉较蚺c鉆花軸線平行的位置，從而解決蓮子不規(guī)則體的自動定心問題。鉆芯質(zhì)量達(dá)到出口要求。 3）進(jìn)行了全面的蓮子物理特性研究，科學(xué)的研究，并通過大量實(shí)驗(yàn)定出合理的鉆芯參數(shù)，加工過程中基本沒有出現(xiàn)蓮子蹦碎現(xiàn)象和斷鉆花現(xiàn)象，鉆芯過程平穩(wěn)機(jī)器性能良好。 4)產(chǎn)品耐磨性好。本機(jī)關(guān)鍵零件經(jīng)淬火處理或氮化處理，各運(yùn)動部件用機(jī)油潤滑，加上本機(jī)整機(jī)功率小，因此產(chǎn)品具有很高的耐磨性，使用壽命長。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 于2010年9月在中國最大的蓮子交易市場花石鎮(zhèn)展覽，得到了很多生產(chǎn)廠家的認(rèn)可和一致好評，現(xiàn)已接到50份一期訂單，并已經(jīng)開始初步投入生產(chǎn)。 參加湖南省第九屆挑戰(zhàn)杯 獲得一等獎
作品所處階段
- 一期產(chǎn)品已經(jīng)交貨，性能良好。 正進(jìn)行下一步的市場推廣。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、圖片、三維動畫等
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：本機(jī)器使用簡單員工只需要在料斗內(nèi)倒入蓮子，插上電源即可。 主要技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢有：1）使用方便，對操作人員的操作水平要求低，操作人員只需在料斗內(nèi)倒入蓮子，插上電源即可。2）功能齊全，可加工各種大小的蓮子，本機(jī)配有多種型號鉆夾頭，可更換直徑2.4~3.0mm的鉆頭。本機(jī)配有三種規(guī)格的落料管，可滿足大中小蓮子的加工要求。3）維護(hù)方便。4）產(chǎn)品能耗低。產(chǎn)品的使用成本很低。5）投資回收期限短。一年之內(nèi)可以收回投資。 產(chǎn)品應(yīng)用范圍：使用簡單,產(chǎn)量大，可滿足大型企業(yè)的需求，也適用于家庭式的小作坊生產(chǎn)。 推廣前景：通過長期與花石等地的企業(yè)家接觸，本機(jī)器的市場前景是相當(dāng)可觀的，部分企業(yè)當(dāng)場就要求訂貨。隨著其大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本的降低，定能得到更多消費(fèi)者的肯定。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：按照現(xiàn)有人工加工成本算，每加工一公斤蓮子我們要為企業(yè)節(jié)省0.7元，也就是在為企業(yè)解決人力資源問題的前提下，每臺機(jī)器每月節(jié)省1500元左右，即每月可為社會創(chuàng)利120萬元。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外首次研發(fā)投產(chǎn)成功。 蓮子屬于我國特色農(nóng)產(chǎn)品，目前從事蓮子加工技術(shù)研究的人員主要集中在我國。國內(nèi)從事蓮子加工技術(shù)研究的單位主要有華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、江西農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)以及相關(guān)蓮子加工企業(yè)。研究方向主要為蓮子物理特性、蓮子分級、蓮子脫殼和蓮子去芯。研究成果主要體現(xiàn)在以下四個方面： 1）蓮子物理特性研究。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)宗力團(tuán)隊(duì)測試了蓮子的單粒重、含水量、殼蓮平均直徑和殼皮厚度等參數(shù)，為蓮子脫殼工藝參數(shù)的確定提供了理論依據(jù)。趙麗娟等，用壓縮試驗(yàn)的方法獲得了各種工況下蓮子的機(jī)械特性，針對蓮子脫殼問題，分析了蓮子等級和加載速率對其破殼力的影響。同時，趙麗娟還對蓮子脫殼過程建立了受靜態(tài)正壓力的有限元分析模型，分析了蓮子在多種工況下的應(yīng)力、應(yīng)變情況，為脫殼設(shè)備的研制提供了參考依據(jù)。此外，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)劉樺等對干殼紅蓮、白蓮千粒重、含水率、三維尺寸、殼厚度、殼仁間隙進(jìn)行了測試和分析，獲得了相關(guān)物理特性。 2）蓮子分級技術(shù)研究 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)杜錚等根據(jù)蓮子脫殼對分級的要求，開發(fā)了干殼蓮子螺桿分級機(jī)，應(yīng)用螺桿傳動實(shí)現(xiàn)蓮子連續(xù)分級。所研制的蓮子分級機(jī)可對中徑范圍在9～14mm內(nèi)的干殼蓮子進(jìn)行0．5mm精確分級，滿足蓮子剝殼對分級的要求。武漢工業(yè)學(xué)院丁世云等對蓮子分級篩的孔徑大小形狀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了相關(guān)工藝參數(shù)，并開發(fā)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。 3）蓮子脫殼技術(shù)研究 浙江大學(xué)鄭傳祥等開展了蓮子脫殼技術(shù)研究，利用高速旋轉(zhuǎn)的刀具對蓮子外殼進(jìn)行切割和擠壓，從而使其脫殼，并設(shè)計(jì)了一種高效蓮子脫殼機(jī)。福建農(nóng)林大學(xué)吳傳宇等開展了擠壓式蓮子機(jī)械脫殼機(jī)理試驗(yàn)研究，用擠壓脫殼法實(shí)現(xiàn)殼仁分離。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)趙小廣等人采用正交試驗(yàn)方法，對剝殼刀具的參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并開發(fā)了全自動干蓮剝殼機(jī)，剝凈率≥97％，破碎率≤5％。此外，劉紹雄等對蓮子加工工藝與剝殼原理進(jìn)行了分析 ，劉守祥等對蓮子殼仁分離技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。 4）蓮子去芯技術(shù)研究 雖有廠家試制出去芯設(shè)備，但由于其去芯質(zhì)量不穩(wěn)定、去芯過程中蓮仁損耗大、以及難以保證規(guī)模化生產(chǎn)的效率，因此，目前還沒有在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。作為全國蓮子加工貿(mào)易集散地、湘蓮主產(chǎn)區(qū)湖南省湘潭縣，蓮子去芯仍以手工操作為主。 相對于國內(nèi)來說,國外由于蓮子產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達(dá)，因此并沒有看到相關(guān)的蓮子去芯機(jī)。
