一种摩擦式马铃薯去皮机的设计

2018.05 农村实用技术

农业机械

一种摩擦式马铃薯去皮机的设计

马兴飞

（商丘工学院，河南 商丘　476000）

1　去皮机的结构设计1.1　去皮机的设计及特点

马铃薯的清洗是去皮之前必不可少的一道工序，因此选用搅戈式机械清洗机，该清洗机在国内生产车间普遍使用。机器的铣槽形状为梯形，最上部是喷水装置，原料放

入充水的铣槽里，在电机带动下，搅龙快速旋转，喷水装置不断喷水，冲洗块茎得以洗净。

摩擦式机械去皮机结构如图1.1所示。圆桶壁部有弹板，工作转盘中低边高，呈波浪形，在电机驱动下，采用V带传动，传动轴带动工作转盘做高速旋转运动，圆筒内马铃薯依靠力的相互作用实现去皮，该机工作时注入清水，皮屑随水流沿转盘和筒内壁的间隙排出机体，无皮马铃薯通过出料口排出。该机器作业过程无污染，皮屑可二次利用，符合设计要求。

图1.1　摩擦式去皮机结构图

1-机架　2-排渣管　3-出料口　4-圆筒　5-加料斗盖　6-反转螺帽 7-进水孔　8-转盘　9-挡水环　10-V带　11-小带轮　12-电机

13-大带轮　14-轴　15-键

1.2 去皮机基本结构

如上图1.1所示，去皮机基本结构包括：立式机型、机架、工作圆筒、传动机构和转盘。1.2.1　工作圆筒

去皮设备要求安全、耐用、卫生等特性。因此圆筒材质应选取具有高硬度、摩擦系数小的不锈钢制品，内壁用

棕刚玉掺环氧树脂浇注制成粗糙表面，圆筒侧壁安装出料口和排渣口。1.2.2　工作转盘

工作转盘是去皮过程中马铃薯产生相互运动的主要部件。根据设计要求，增大转盘表面的粗糙程度，确定转盘形状为圆盘形，表面具有中低、边高、波纹凸起等特性，表面采用棕刚玉掺环氧树脂浇注，下方的橡胶挡板起到挡水环的作用。转盘结构示意图如图1.2所示。

图1.2　工作转盘结构示意图

1．反转螺帽　2．转盘　3．挡水环　4．传动轴

1.2.3　传动系统

采用V带传动，具有成本低、保护工件、传动比较小等特性。

1.2.4　其他

摘　要：针对目前马铃薯去皮方法的局限性，研究一款小成本、高效、环保马铃薯去皮机。本次设计采用的摩擦去皮法有效的减少了人力成本，提高了工作效率。该研究的去皮机主要由转盘、圆筒、传动系统等构成。去皮过程主要由工作转盘带动圆筒内的物料高速旋转、相互摩擦达到去皮效果，其特点是去皮时间短、去皮得率高、去皮过程清洁无污染等。

关键词：去皮；摩擦；原料；马铃薯

作者简介：马兴飞，（1986.10—），男，汉族，河南南阳社旗县人，助理实验师，研究方向：机械制造加工。

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2018.05

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去皮作业中，清洗水通过进水孔注入圆筒内，废液、皮屑从排渣口排出，作业过程中无污染，皮屑可二次利用。1.3 工作原理

去皮机工作时，在电机的驱动下，采用V带传动，传动轴带动工作转盘作高速旋转运动。打开加料斗盖并倒入物料，物料落到转盘表面持续旋转、滚动、碰撞，受到离心力的作用下由转盘的中心区域向外运动，又随转盘一起做切向运动，直到固定的圆筒内壁。在转盘和圆筒的共同配合下，马铃薯在圆筒内相互碰撞、挤压，上升至顶部，受到顶盖的弹力又回到转盘的中心区域，如此循环运动过程中，形成了马铃薯之间、马铃薯与桶壁，转盘之间的以摩擦为主、碰撞为辅的综合机械作用效果，从而除去表皮。与此同时，进水口注入清水，摩擦下的皮屑随水流沿转盘和圆筒内壁的间隙从排渣口排出。去皮过程结束后，打开出料口的活门，马铃薯依靠离心力的作用下从出料口排

出。卸料前应停止注入清水，为了防止活门打开后清水从出料口溅出。2　确定去皮机的参数2.1　马铃薯的受力情况

当接通电源，工作转盘处于一定的转速时，原料受到C （离心力）、G(重力)、T（摩擦力）的相互作用下，马铃薯与转盘的速度相对差值从而使其达到去皮效果。马铃薯的受力情况如图2.1所示：

1-波纹　2-工作转盘图2.1　马铃薯的受力分析图

电机带动转盘旋转，从而带动原料A运动，设A的速度为V，V的方向与波纹切线垂直，V分解为V垂直和V水平。设波纹角是，转盘的圆周速度R ω，ω是转盘的角速度（1/s），R是设备的转盘半径（m）

即原料垂直方向抛起的动能

垂直方向抛起的动能与势能相等，即：

要使工作间的原料都能正常去皮，所以原料的抛出高

度h必须大于原料在工作圆筒内的堆积厚度，才能使最底层的马铃薯被抛起与桶壁进行摩擦，所以抛高h用δ替换，得到

同时，代入上式得到

即

（r/min）（2·5）

角的正常范围

顾名思义，要达到好的去皮效果，仅把物料抛起还不行，还需要使马铃薯抛向侧壁进行摩擦、即原料抛向侧壁还应靠周向惯性力，设其为C，得到

（2·6）

摩擦力Ｔ＝

Ｇf （N）　f（摩擦系数） 波纹对马铃薯的摩擦力应小于自身所受到的离心力，原料才能离开波纹抛向侧壁进行摩擦，

即

，得到

（2·7）

在设计计算时，作为设计的转速值(n )，故选择（2.5）、（2.9）式子的大值。2.2　工作转盘转速的确定

工作转盘的半径会受到马铃薯长度的影响，所以首先要对马铃薯进行分级处理，挑选范围在50~200mm之间，收购马铃薯时，每袋大约25~30kg之间，下面以此确定整机的

尺寸和转速。马铃薯去皮机工作时，投料量每次在50Kg左右，根据相关资料查得该去皮机的容量一般取值900kg /m 3

。

根据以上参数确定工作转盘半径R=400mm，那么马铃薯的堆高δ

，从估算得到物料的堆高值δ

=110mm

从（2.5）式得到，在α＜45°，转盘转速随着α变大而变小，以实际考虑转速不宜太高且能有较大的抛高，取α=25°，则由（3.5）式计算转速n的最小值是93r/min，已知马铃薯的转盘的摩擦系数为 1.1~1.3，为了方便计算，

=1.2

即从（2.9）得到转速n=52r/min，二者之间取大值作为设计的转速值，但是由于以上确定的转速仅适用于理想物料情况，在实际生产中，马铃薯在离心力的作用下，马铃薯之间的相互摩擦，碰撞和相互的弹性作用，需要考虑设计转速是否能满足条件，是否能达到理想高度，所以转速

（2·1）（2·2）

（2·3）

（2·4）