木薯切 片机的 设 计 研制与评 价 、
摘要 印度
T
a
a N
m i l
du
。
农 业 大 学农 业 工 程学 院加 工 系 设计 制 造 了 一 种动力木 薯切 片 机并进行 了试 验 此 机 结
构简单 成本低 不用 特殊 训练 即 能 进行 操作 生 产 率 27 1 达 9 2 % 切 片加 工成本为 动屯 38 美 元 ,
、
,
,
.
‘
引 ih t
a n
木 薯 (M
o
的 块 根 作物 (G a c r
e
界 大多 数热带地 区
l
2 7%
的
y
n o
木薯 广 泛 用 于 淀粉 生 产
喂 入 的 动 力 木 薯 切 片 机 它 适 合 于 农 场水 平
左 右 产 量 占世 界 的 3 7 % u s
198 1)
。
,
o
po l
设
2一3
天 后 其 毒 性 物 质 (如 ,
在 设 计 木 薯切 片 机 时 遇 到 了 如 下 问 题
,
、
但 仍 没 有 有 效 的 适 用 的贮 存 技 术 来 解 决 木 薯收 后 很 快 变 质 的 问 题
。
由 于 贮 藏 质 量难 以
,
,
保 证 不 得 不 将 它转 变成其 它 形式 能 在 低 含 。
,
量 条件 下 贮 存 因 此 最 简单 的 办 法 是 将 它 加 ,
,
工 成 木 薯 片 或 再进 一 步 深 加工 干 燥 后 长 期 ,
3 )块 茎
,
,
为扁 圆 形 圆度 约
,
传统 的 食 品 工 业 原 料 如动 物饲 料 或 用 于 出 r s 或 加 工 成 木 薯 淀 粉 木 薯 粉 (H i hi 、
1974)
,
木 薯 片有 良好 的 贮 存 性 而 且 比木 薯 ,
块 茎更 节 省贮 存 空 间 ,
为 了 便 于 干 燥 木 薯要 切 成 薄 片 (1 9 8 5 ) 和 R
u
pe rt B
e st
。
Co c k
( 19 7 9 ) 曾 报 道 关 于 马
来西 亚 和 泰 国 的 木 薯切 片机较 为理 想
。
但只
,
适 合 于 大 工 业 大 量生 产 的 条 件 而 且 最 初 投 ,
资 也 大 况 且 切 削 刀 片 的 制 造 要 高级 锻 工
。
本 地 用 的 传统 切 片机 喂 入 块 茎 时 对 操 作
.
。
、
角 刀 片 刃角
。
将 块 茎 切 成 薯 片所 用 的 切 削 .
,
。
力 即 切 削 能 主 要 取决 于 这些 参数 单 位 切 削 面 积 的 最 小 切 削能量为 3 1 0 k g 一 c m /c m
Z
.
:
相 关参 数 分别 为 切 削速 度 角
63
,
。
2
.
c 86 m / s
e
刀 片 刃 角 5 7 5 (V is v a n a t h a n .
’
,
,
,
其
切削
et
a
l
,
1990)
切 削 刀 片数 量的确 定 采 用 单相
0 SH p .
削圆 盘直 径
0. 3 o m
切削速 度
2
199 0 )
。
0 5 5 (O d ig b o t h l 9 7 6 )
切 削 圆 盘 的 基 本参 数 有 切 削 速 度 切 削 、
贮 存 在 后 来 的 非 收 获时 期 木 薯 片可 用 作 非 ,
,
在 长 度方 向 常有 不 规 则 的 弯 曲 断 面
,
。
:
) 块 茎 大 小和 形 状有 很 大差 异 ; z 1 ) 多数块 茎
致使 其 不 适 宜 食
。
,
计
,
用 一 些 研 究 人 员 一 直 在 设 法 解决这 一 问 题
口
。
和 小规 模 工 业 化 木薯 片 生 产
; 像 胡 萝 卜形 但 比 胡 萝 卜长 桶 形 的 也 很 多
。
e i t n ) 就 会 积累 起 来
e
,
,
泰 国 印度
,
c S
。
、
木 薯 块 茎 含 水 量 高 (约 65 % ) 不 能 贮 存 因 为放 置
加 工 出 来 的 木薯 片 的 尺
差 为 了 克服这 些 弊 病 目 前 研 制 了 一 种垂 直
,
m
。
其 植区 分 布 在 世
尼西 亚 和印 度是 亚洲 的 主要 木 薯 生 产 国 (A
时 回 收率 可
,
亚 洲 的种 植 面 积 占世 界 总 种 植 面 积
,
m
寸也 不 一 致 以 致 造 成 干 燥 后 木 薯 片的 质 量
。
、
。
木薯 片厚 lm
,
) 是 一 种 含 淀粉
ta
及 与 淀 粉相 关 的 产 品 动 物 饲 料 和 食 品 的 加 工 行业
295r / m i n
当转速
人 员 的手 指 不 安 全
e n
19 7 7)
。
/h
,
。
言
es eu
,
0kg
。
,
,
6 sm
.
。
的 电动机 作 为动 力 切 ,
圆 盘上 装有 刀 片 取 最 佳 / s e e (V is v a
n t on h
e
t
则 其 切 削扭 矩 可 按 下 列 式 子 计 算 兀
DN
(1 )
60 60 X 2 江
68 X 1 60 X 0 30 .
.
.
= 2 7 2 (r Pm )
(假 设 储 备 系 数为 1 6 ) .
2 江N T 4500n
(2 )
:
a
l
,
45 0 0 X 0
T¹
2
9X 0 5 .
.
X 27 2
一 11 8 5 k g .
e 切 削速 度 m / s
s
V
式中
江
・
e
C
—切 削 圆 盘直 径 m — 圆 盘转速 印m N — 电动 机 功率 H — 切 削扭 矩 k m —机 械 效 率 ( 取 90 % ) — 将扭矩 作为提供切削块茎所需要 的 能 D
P
量
g
。
c
・
E
。
所需 最 小 单位 能 量 为
3 10 k g
・
。
m /c
6
、
5
;
.
.
;
c
;
c
2 30 0 g
;
n
’
。
p
,
T
t
;
,
,
;
g
,
,
;
,
;
速 度波 动 系 数 ½
W
。;
,
.
— 圆盘 重 量 k —圆盘半 径 m R —圆盘 厚度 m — 圆 垂材料 密度 ( k / m ) P — 由 ( ) ( ) ( ) 式 可求得 圆 盘厚度 为
m
二
R
.
d
、
7
9
。Z p
‘
。
,
(8 )
q
1 18 5 X 9 8 l X 1 0 6 X 6 0 2 x 15 ‘又 ( 加 x 27 2 ) , x 230 0 x o 6 4 .
=
耐
、
.
= 6 om m .
(V i s v a n
th a n
a
e t
a
l 19 9 0 ) ,
,
木 薯直 径 为
30
一
所 以 取 圆盘 厚度 为 6 ,
so m m
,
。
故 对平均 块茎 切 削 时所需能 量 为 e 。
一E
.
om m
。
切 削 圆盘 ( 又 称 刀盘 ) 轴
(3)
A
・
:
,
3 10 X .
切 片 机切 木 薯 时 刀 盘 和 刀 盘 轴 均 承 受
X 4 02 .
江
,
= 39 o k g
.
.
E ca
式中
kg A
m
c
o
为 轴是垂 直 安 装的 所 以 轴 的弯矩 忽略 不 计 ,
单位 切 削 断 面 所 需 切 削能
—m / ・
c
e
m
,
c
m
,
,
, 、
。 短
尸
T
式中
J
:
_E
所 受的 扭矩 k g ,
,
39 0 .
r
一 3 03 .
7 取 刀 片数 为 3 刃 角为 3
.
,
0 5
。
.
切削 回 盘
e
— 轴 的直 径 d — 于 是有
,
能 量可 由下式 给 出
。
转 动 着的 圆 盘 储 存 的
l
W
- 一长
一
:
(5 )
式中
E
兀 d
R
。 、 、 ‘ Z 、
‘
Z
I
m
c
m
; 。
)
兴
%
) 砰粤 误瓷旦
”
U一 众 丫
5 m m 根据 现 有 材 料 选 轴 的 直径 为 2 ,
。
研制 所 研 制 的木 薯 切 片 机是 垂 直 喂 入 式 动 力
在 飞 轮 中储 存的 能 量
g
。
了 、 , 少 、
tp
—k
,
= 1 17 c m
g
W =
,
.
E d = Io ZC s _
,
:
因 为切 削 圆 盘 相 当 于 一 个 飞 轮 所 以 它 可 以 储 存一 定 的 能 量
;
Z ;
轴的 半 径
“一(
・
m
‘;
。
.
n »
c
,
。
37 5 g
11 8 5
( 9)
—极惯 性 矩 m — 低碳 钢的 扭 转 剪应 力 — k/m
F
T
二二二
.
了~ 丁
。
所 以 同时 切 削 块 茎 的 数 量 或 刀 片数 量 可 以算出
F
T ,
。
:
轴 的大小 可通 过 下 列 扭矩等 式 求得
, ;
块茎 平 均 面 积
—
,
着 切 削 负荷 而 轴 上 所承 受 的 载 荷是扭 矩 因
4
.
c
m
,
切 片机
;
kg
・
m
。
,
,
º » 原文为 有误 译者注 s ¼ 原 文 单 位是 k g m ec Z 有 误 » 原 文 单 位是 k g 有 误 译 者注 ・
、
・
能 c , ¼;
— — ・
、
,
和 薯 片排 出 斗 等部 分 组 成 如 图
机 架和 动 力
¹ 原 文 公式 中 为 N 有 误 应改 为 T
,
、
、
,
’
刀,
它 由 机 架 动 力部 分 切 削 圆 盘 ( 刀
盘 ) 和 刀 片 刀 盘 轴 带 有 导 向装 置 的 喂 入 斗
一 转角动速惯度量 一
。
。
,
— 译者
— 译者
注
注
。
1
所示
。
机架 用 3 7
5X
.
机 架 外 廓 尺 寸 (长 4 o om m
。
7 3
5 x 3m m
.
x
38 5
高)为
x
宽
的角 钢 制 成
,
、
36
0 x
速 钢制 成
、
其 它 部 件 如 轴 承座 喂 入 斗 基 本运 。
动 部件 和 排 料 斗 都 装 在 机 架 上 SH p
只
。
该机以
刀 片长 1 3 5 m m
。
刀 盘上
。
。
37 5 0 .
,
,
3m m
厚
,
用高
用螺 钉 固 定在
刀 片上 有 槽 以 便调 整 刀 片 与槽 的 间
。
隙
刀盘 轴 刀 盘 轴用 必 2 5 m m
,
条导 轨 上 导 轨 的 作 用 在 于 水平 移 动 马 达 调 62
。
35m m
,
单相 电 动 机 为 动 力 装在 机 架 后 部 的 两
节皮 带 的 松 紧度
宽
刀 片 刃 角为
,
,
,
om m
,
,
的低碳 钢 制 成 长 ,
通 过 两 个 轴 承 垂 直 安装 在 机 架上 轴
的 下 端 装 有直 径 3 0 m m 的 三 角皮带 轮 电动 ,
,
机 通 过 三 角皮 带 将 动 力 传给 刀 盘 轴 刀 盘 在
轴 的 上 端 的一 个 固 定 的 圆 盆 状 槽 内旋 转
。
带导 向 装 置 的喂 人 斗 330m m
喂 入 斗直 径 l
t乙
直 径 的 木 薯的 喂 入
卫
. 叫 卜. ’. . I
t 一J
.
向下喂入
叫
州一
卜呜 . . . . - 脚 . ,
一
。
。
,
所 示 在它
木 薯 在 自重 作 用 下 垂 直
-
L
‘
,
种 尺 寸 喂 入 斗有调 节 装置 通 过 喂 入 斗 和 圆
.
二 .
占洲 ‘~ .
到 25 m m 各
80m m
导 向管 直径 由
。
. 吐
卜
2 ,
l
‘巴 巴
如图
上 面 有 直 径大 小 不 同 的 导 向管 以 适 应 不 同
L _
,
.
一 e. s
盆 上 的 元 宝 螺 丝 可 以 调节 圆 盆 与 喂 人 斗 的 间
l
。
,
隙 这 一 点 是 很重 要 的 当 通 过 垫 片提 高 刀 片 图
木, 切 片机总装 图 喂入 喂 入 斗 3 切 削圆 盘 (刀 盘 ) 4 薯 片排 出 斗 5 轴承 6 皮带 轮 7 外 罩 8 机 架 9 开关 10 电 动机 1
.
2
口
.
,
入 斗 的 位 置 也需做 相 应 调节
.
.
.
.
.
6m m
厚 的 低 碳 钢制成 ,
三 条 槽 槽长
11om m
,
。
。
.
薯 片排 出 斗
切 削圆 盘 和 刀 片 切 削 圆盘 直 径 为
,
在 刀 盘 上 的 位 置 从 而 改 变 薯片 的 厚 度 时 喂
,
3oom m
,
厚
c m s
,
切 下 的 薯片通 过 排 出 斗 排 出 用
,
排料 排 料 斗 倾 斜 角 为
在 它 上 面 径 向均 布 着
宽 35 m
m
,
如图
2
所示
42 0
,
如图
2
。
为使 顺 利 所示
。
评价
。
薯 片 回 收 率 和 机 器 的生 产率 与 刀 盘 转速 :
之间的关 系进行 了测定 刀 盘上装有 刃 角 37
.
5
“
,
的 三 片 刀 片 通过 更 换 不 同 直径 皮 带 轮 ,
获 得 刀 盘 的 不 同 的 转 速 用 从 当 地 市场 购 买 ,
新 收 获 的 木 薯 薯 片 回 收 率 是 以 薯 片 厚度 一 致 而 无 任 何 破碎 的 薯 片为准
。
将厚 度均 匀 又
,
} L 上 粗上日 { 一
无 破 碎 的 薯 片 收 集 并 称 重 与 木 薯 块茎 重 量
_
切 削圆 盘
喂 人斗
之 比 的 百 分数 测 定 其 回 收 率
。
不 同转 速 时 切
片机 的生 产率 与 薯 片 的厚 度 的关 系 也进行 了 测定
。
刀 盘 速 度 对薯片 回 收率 和 生 产 率 的 影响 刀 盘速 度 对 薯 片 回 收 率 和 机 器 生 产 率 的
影 响如 图
3
所示
刀 盘 转速 2 2 5 ~ 4 2 5 r p m 范
。
围 内 薯片 厚 度 1 3 和 sm m 薯 片 回 收 率 随 着 速 度 的增 加 而 降低 在 各种转速下 都 是较 ,
.
,
。
图 2
、
喂 人 斗 切 削圆 盘 和, 片排出 斗
,
。
厚的 薯 片 其 回 收 率 较 高 的 ¾ 薯 片 破 碎较 多 所致 sm m
,
围 内 厚度 为
收率 分 别 为 9 3 9 8
5 % 和 91 2
・
30 0 r p m
~ 89
0
.
%
。
回收 率 降低
在
.
.
,
22 5 一
收 率 降 低较 多 但 生 产 率 提 高并 不 明 显
。
片相 比 其 经 济 性按 每 吨 木 薯 切 片成本计 算 如
n
表所 示
。
在计 算 切 片 机 经 济 性 时 考 虑 到 如 下 假 设
.
:
l
投 资利 率
互 59 。
12 %
—
年修 理 和 保 养 费 88 0 .
年 工 作 小时
口 ‘
200
300
速度 (
图
3
r
pm
20 0
500
400
300
40 0 500
速度 (
)
r
pm
)
生 产率
刀 盘速 度 对薯 片 回 收率和生产 率的 影 响
1 3 、
和
sm m
—
厚 度 的 薯 片 在 各种 速 度 下
的生 产 率 在 2 2 5 一 4 2 5 印 m 范 围 内 随速 度 ,
劳 动 力费 用
,
经 济性 比较表 目
项
。
切 片机 和 经 济 性 机 本 切 片 与 当 地手 动 切 片 机 以 及 手 工 切
斧 90 0 el卜 奋 e r 邻 .
,
时 在相
,
牙 汇 等 罗 之
~ 91 0 冰
0 印m
同 的 速 度范 围 和 相 同 的 薯片 厚 度 条件 下 回
r ‘ ‘ ,乙 二 马 , 、八 r U ‘ 肠 UnU 九 八 ,,, 八 K J U
’
从 刀 盘速 度 对 回 收 率
,
转 速 超 过 。
。
和 生 产 率 的 影 响 看 在大 于 3 0
0 9 2 默 翩
}
Or
0 2写 .
时 的 生 产率提 高 更 快
5%一
.
,
,
。
的薯片 回
5 % 91 2
.
,
,
, ” 0 92
2%
・
lm m
和
5 %一9 2 0
.
,
的 增 加 生 产率 将 提 高 薯 片 愈 厚 生产 率 愈 高 但 在 2 25 ~ 3oor p m 范 围 比大 于 30 0 r pm
在所 采 用 的 速 度 范
3m m
时 薯片 回 收 率 降 低 较 多
3o o r p m
.
、
这 可 能 是 由于 较 薄
。
— 27
;
—
10 % 的 投 资 费 用
12 0 0 h / y ( 切 片机 ) 2 4 0 0 h / y ( 手 工切
o kg
;
片)
;
; /h ( 机动切 片 机 )
7 o kg
/ h ( 手 动切片 机 ) ;
2 5 kg
/ h ( 手 工 切 片)
—
4
卢 比/h
;
。
机 劝 切 片机 ( 卢 比 )
手劝 切 片 机 ( 卢 比 )
5 2 0 3 绷 恙
O(]别 (l9)0 9 ).川 引 (以 6 308 拍 )o 2
4
4
.
00
4
.
00
20
4
.
00
4
.
00
85
4
.
30
4 UU
,
机 器成 本 包括 所 有 附 件 年 固 定 资用 1) 投 资利 忽 ) 折 旧 资( 折 旧 年 限 按 机 动 2
;
人工 切 片 ( 卢 比 )
、 -
.
切 片机 1 0
手支 5 年葬 ) 3) 修 理 保 养 费 ,
年总 固 定 费 固 定 成 本/ h 操 作 费 用 /h l ) 劳 动 工 资/ h 2 ) 电 费/ h ( I k w h= 总 操 作 费/h 总 费用 ( 固 定 十 操作 ) ・
每吨 总 成 本 折 合 美 元 ( l 美元 =
0
.
55
0
卢比 )
.
4
.
2
。
13
卢比 )
.
1 38 ,
,
农 民 自 己 家 庭 成 员操 作 机 器 则 成本会 更 低
。
。
61 45
1 60 0 0
.
.
12 3 .
4 73 。
) 切 出 来 的 薯 片 为 圆形 均 匀 一 致 ; 2 ,
) 能适 应 不同 大 小 的 薯 块 ; 3
) 切 片 机 刀 片可 由 当 地工 匠 制 造 ; 4
点 ;
) 安 全 操 作 有保 障 l
: ¾ 原 文 为 th ci h e
4
.
18 00
用 切 片机 比 传统 方 法 费 用 大大 降 低 若
优
00
.
r
较厚 的 有误 ,
5 ) 农民 和 从 事炸 薯 片 供人 消 费的 小 型 工
— 译者
注
一 种中型可可脱壳一 风选机的性能测定 0
提
.
C A dem .
图
,
进 行 了报 导 该 机 易 于 操 作 机 器 中 需 调整 的 。
仅是 滚 筒 间 隙 试 验 中测 定 了 最 佳 滚 筒 间 隙 ,
。
1
。
概括 表 示 了可 可 产 品生 产过 程 中涉 及 的
各 道 工 序 去除可 可 豆 中 的 石子 及 夹 杂物 后 ,
即进 行干燥 使其 水分 含 量 达
,
前
。a c a o
。
。
试 验 发 现 当 滚 筒 间 隙 最 佳 时 该 机 的 脱 壳率 及 风 选率 都较 高
a
可可 为 一 种 用 于 生 产 多 种 产 品 的 原 料
,
可可 脱过 壳一 风 选 机 并 对 该 机 的 性 能 试 验 。
T h e o br o m
种只有
本 文 描述 了一 种 新 设 计 的 中 型
要
o su n
3 0 .
,
% 左右 ; 接
,
,
着进 行脱 壳 使 可 可 豆 瓣从 壳 中脱 出 最 后 通
。
,
过 风 选 将 可 可 豆 瓣 与 可可壳 分 开
言
。
,
可 可树 是 一 种 出 产 可 可 的 植 物 栽 培 品 去除石 子
纯 化掺 杂 可 可 豆
告 净化 可 可 豆
杏 焙炒 洁 净 可 可 豆
今
去除可 可 壳
告 初服 可 可 豆瓣
专 英 烘 碎可 可 豆 瓣
告 二 次 碾压 蒸 烘 了 的
碎可可 豆 辫
杏 压 榨可 可 溶体
告
图
业 都可从 中 得益
l
可可豆加工流 程 图
;
) 操作 人 员 不 需 经 过 训 练即 能 胜 任 ; 6
率为
7) 机 器 寿 命 长
农 户 和 小 型木薯 加 工 厂
;
) 使 用 运 输 都方 便 8 、
结
。
2 7 ok g
/ h 比 传统 方 法 费 用低 可 适 用 于
李 整民 李
论 ,
以 上 介 绍 的木 薯切 片 机 器 操作 安 全 切 38
。
,
出 的 薯片 既 薄 又 均匀 一 致 对 干 燥有利 生 产
粤校
,
,
。
译 自《A M A 》V
・
2 4N o
・
1
1993