基于PLC的椰子自动剥衣机的设计.docx

2015年2月农机化研究第2期

基于PLC的椰子自动剥衣机的设计

奉山森，张燕，马兆玉，张浩栋

海南大学机电工程学院，海口570228)

摘要：椰子产业在海南经济中占有重要地位，随着椰子产量的逐年上升，如何对椰子进行初加工、提高其附加值等问题就凸显出来。为此，针对海南地区椰子去壳仍以手工去壳为主的现状，设计了一种新型椰子剥衣装置，并阐述了其总体结构特点及工作原理，重点分析了关键部件及参数。该机器能适应不同形状椰子的加工需求，去皮效率高，内果破损率低，对提高椰子加工产业的机械化水平具有极大的推动作用。

关键词：椰子；剥衣机；PLC

中图分类号：S266.4文献标识码：A

DOI:10.13427/ki.njyi.2015.02.005

0引言

椰子属单叶多年生常绿乔木，是一种食品能源和木本油料作物，具有很高经济价值，在食品、卫生医疗等行业用途十分广泛。我国椰子产品加工企业大约有300家，但椰子加工关键技术薄弱，企业规模较小，很难真正提高椰子资源利用率和企业的经济效益。海南省享有“椰岛”美誉，每年椰子总产量大约占全国的99%;但是其椰子加工机械化水平较低，大部分地区还是采用手工去壳等原始方法。人工剥衣具有效率低、卫生条件和安全性差、劳动强度大等缺陷，极大地制约了椰子产业化发展B-6。

针对上述问题，国内外相关学者对椰子剥衣机进行研究，对椰子机械化加工做出了很大的贡献。一所泰国的大学设计了一种剥衣机，该机是在车床切割机器原型的基础上改进的，包括椰子夹紧机构及切割刀具等，每小时可以加工20多个椰子，效率较低7-10。陈秀文等人研制了旋切式剥衣机，操作者手动旋转滑移导轨上的手轮控制进刀机构，电动机带动高速旋转运动的齿形状盘刀向前进给，由电机带动的旋转椰子外表皮与刀具接触构成垂直正切削平面。该机器最高剥衣率为57.3%,且经过机械加工之后的椰子还需较为繁琐的后续加工。有人对椰子的几何、物理机械特性的研究后设计了带对称的钉齿状刀具的双

收稿日期：2014-04-27

基金项目：海南省教育科学“十二五”规划项目QJY125012)

作者简介：奉山森1993-),男，四川广元人，本科学生，E-mail)

fss3012@163.com。

通讯作者：张燕0978-),女，湖北鄂州人，副教授，硕士，E-mail)z_yhs@163.com。

文章编号：1003-188X2015)02-0017-04

齿辊新式设计剥衣机，通过压框挤压剪切力来实现椰子去皮作业。其剥衣率约为85%,但是去皮后椰子纤维被严重破损，椰子副产品经济价值的利用率大大降低。还有人设计了利用六角形状刀具扎入椰衣旋转来切除椰子纤维的自动剥衣机，但是也不能避免自动化程度低、工人劳动强度大等问题12-13。

我国对椰子剥衣机器的研究起步比一些国家要早，但是发展进步相对缓慢，到目前也只是有一些实验室试验机器和设计构思等，并没有实际投入到企业市场的椰子剥衣机。针对上述问题，设计出剥衣效率和自动化程度高、操作简便、成本较低、安全可靠的椰子剥衣机，具有重要的意义。

1工作原理

椰子加工平台下方设有激光传感器，它将接受的信号传给伺服电机11,带动升降丝杠转动；加工平台上方设有8把剥衣刀具，切割刀具通过十字滑动导轨和切割螺母与切割升降丝杠相连，切割丝杠由伺服电机7驱动；当剥衣机开始工作时，椰子沿Y方向进给，当向上运动至切割刀具扎入椰衣合适位置时，压力传感器测量值急剧增大，控制伺服电机7开始工作；在切割螺母的带动下，滑块沿着导轨运动，从而使刀具有向外张开的趋势，起到撕扯椰衣的作用；同时，通过凸轮连杆机构和双面齿条齿轮副使每一对切割刀具的内侧刀具向里进给，外侧刀具向外运动，从而仿照人工剥衣动作，将椰子纤维皮撬开剥掉，由于椰子壳纤维是相互粘结在一起的，所以没有被剥衣刀具扎到的区域也会随着剥衣刀具的运动被连带剥除；随后，伺服电机反向旋转，使椰子加工平台向下移动回到初始位置，切割刀具向里收缩合拢，完成一次剥衣作业。

·17·

?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.

2015年2月农机化研究