根茎类蔬菜介于粮食和蔬菜之间, 含有大量的矿物质, 是人类生活中必不可少的食品之一。随着人们生活水平的不断提高, 生活节奏加快, 对食用方便、营养丰富、经过加工的精细蔬菜的需求越来越大。传统的食品加工机械模仿人工切割动作, 利用刀片对蔬菜分别横向和纵向的切割。虽然这种加工方式比人工切割方式有较大的提高, 但是在加工过程中还不能连续送料、切割;并且需要对蔬菜食品加持, 影响了加工的效率和质量[1]。为了解决现有技术中存在的缺点, 针对土豆、胡萝卜等根茎类蔬菜切片、切丝而提出的一种自动切菜机。

自动切菜机主要由切片/切丝系统、输送机构、压紧机构三大系统组成, 其原理图如图1所示。

图1 自动切菜机的结构示意图   下载原图

主箱体切菜机内固定分隔板, 分隔板的一侧设有传输带, 传输带通过两个转轴与主箱体的内壁和分隔板转动连接, 其中一个转轴的一端贯穿分隔板并固定连接有蜗轮, 传输带另一端设有切刀, 切刀和主箱体的内底部通过转杆转动连接, 转杆下端固定套接有大圆锥齿轮;主箱体内顶部设有入料口, 转杆靠近切刀的一端转动设有输料板, 输料板和主箱体的内侧壁固定连接, 主箱体的内壁设有与输料板位置对应的出料口, 输料板贯穿出料口的内壁并向外延伸, 双轴电机的右侧输出端固定连接蜗杆, 左侧输出端固定连接小圆锥齿轮;主箱体的内顶部设有与传输带对应的通口, 通口内滑动连接挤压板, 挤压板固定连接连接杆, 连接杆上固定连接支撑板, 主箱体的顶部固定连接伺服电机, 伺服电机的输出端固定连接圆锥齿轮, 主箱体的顶部转动连接螺纹杆, 螺纹杆上固定套接有与圆锥齿轮相啮合的圆锥齿轮, 支撑板远离连接杆的一端螺纹套接在螺纹杆上。

双轴电动机的其中一个输出端通过蜗轮蜗杆之间的啮合作用, 经滚筒带动传输带转动, 同时另一个输出端通过圆锥齿轮之间的啮合作用, 带动转杆转动, 从而使切刀转动, 然后打开伺服电机, 使伺服电机通过圆锥齿轮之间的啮合作用带动螺纹杆转动, 从而使支撑板通过连接杆带动挤压板上下移动, 然后将蔬菜从入料口的入料漏斗倒入, 此时蔬菜通过传输带经过挤压板的挤压后, 再经过切刀进行切割, 然后通过输料板从出料口输出。该设计通过挤压和切割机构的共同作用下, 可以充分的对蔬菜进行切割, 弥补了传统切菜机存在的缺陷。

切菜机采用半月刀盘和半月调节盘结构, 不需更换刀片, 只需使用不同料斗, 和板动倒顺开关即可进行切丝或切片工作。

切菜机采用的输送机构是:由电动机带动, 通过蜗轮蜗杆减速后经滚筒带动传输带转动, 从而带动蔬菜的输送。由于带传动具有弹性和挠性, 可以减小振动和缓解冲击, 使传动平稳、噪音小;另外带传动还具有过载保护功能, 当过载时, 传输带与滚筒间将产生相对滑动, 避免烧坏电机, 起保护作用;结构简单、安装和维护方便[2]。综上所述, 采用传输带传动。

切菜机切菜需要压紧机构将菜边抓实边输送, 这样切菜机的刀片才能切断蔬菜。如果将菜抓得太紧, 蔬菜易变形、溃烂, 影响菜品质量;如果抓得不紧, 刀片经过时, 蔬菜容易脱落, 造成连刀。由于蔬菜纤维含量、鲜嫩水分不同, 压紧度也应不同, 设置调整装置势在必行[3]。

压紧机构采用伺服电机, 通过圆锥齿轮之间的啮合作用带动螺纹杆转动, 从而使支撑板通过连接杆带动挤压板上下移动, 为了使压紧力合适, 可以调节螺纹杆的转动, 同时弹簧和伸缩杆的反作用力, 能压紧蔬菜且不易松动。

当在切蔬菜时, 不仅切刀对蔬菜有切割的作用, 而且压紧机构模拟人工切菜的动作, 对蔬菜有一定的挤压力, 损伤小, 保证蔬菜的加工质量和水分。

采用该自动切菜机, 不仅解放双手, 充分对根茎类蔬菜进行切割, 而且操作简单, 对整个蔬菜的加工一次成型, 比传统的二次加工成型机的效率大大地提高, 省时省力, 避免了菜刀对人手指伤害的风险, 为自动切菜机的设计提供了一种新的思路, 具有一定的推广价值。