一种具有仿生结构的果蔬片穿刺装置的制作方法

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及果蔬片穿刺装置，具体为一种具有仿生结构的果蔬片穿刺装置。

背景技术：

果蔬切片后含水量高，不易贮存，损耗严重。因此常采用干燥的方法延长果蔬片的保存期，降低损耗。目前常用的干燥方法包括微波干燥、热风干燥、真空冷冻干燥等，普遍存在着干燥时间长、能耗消耗大、加工成本高等实际问题，其主要原因是干燥产品的水分扩散速率缓慢。水分扩散速率与果蔬物性、干燥温度、表面特性等因素有关。对于厚度一定的果蔬片而言，过高的干燥温度易造成表面皱缩，影响生产品质，需要寻求改变果蔬片表面特性的方法。

自然界中，落叶灌木金叶女贞具有气候适应性强、易繁殖、叶期长等特点；金叶女贞的叶脉运输水、无机盐和有机物，叶脉节点处气孔分布密集，是植株与外界进行气体和水分交换的主要通道，能有效控制水分蒸腾；中华蜜蜂蜜源采集力强、利用率较高、采蜜期长，是在我国广泛分布的蜜蜂品种；中华蜜蜂尾针的几何形状具有优秀的穿刺能力，可以轻易穿透动物或人类的组织和表皮。

技术实现要素：

本发明为了解决现有果蔬片干燥加工时存在干燥时间长且生产品质差的问题，提供了一种具有仿生结构的果蔬片穿刺装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种具有仿生结构的果蔬片穿刺装置，包括下压提升机构、穿刺压头组件、底座；下压提升机构包括固定在底座上的支架，支架上端连接有端盖，且支架内设置有与端盖连接的圆柱状套筒，圆柱状套筒内设置有下端伸出其底端、上端伸出端盖的顶杆，且圆柱状套筒内的顶杆上设置有与其一体的导向套，顶杆上套有下端紧贴导向套下端面的弹簧，顶杆的顶端连接有把手；穿刺压头组件包括与顶杆下端连接的压头连接板，压头连接板的下端面连接有若干穿刺压头，且穿刺压头呈落叶灌木金叶女贞叶脉节点形式分布，每个穿刺压头的形状为中华蜜蜂尾部刺针状；底座上连接有位于其上方的分离挡板，且底座和分离挡板上均设置有与穿刺压头上下位置对应的导向通孔。

进行穿刺作业时，将穿刺片放置在底座与分离挡板之间，手握把手下压带动顶杆在套筒内下移，进行带动压头连接板及穿刺压头下移，穿刺压头穿过分离挡板和底座的导向通孔，对待加工果蔬片冲孔；冲孔结束后，松开把手，在弹簧的作用下压头连接板及穿刺压头上移复位；已冲孔加工的果蔬片经分离挡板与穿刺压头分离，完成冲孔过程，克服了现有果蔬片干燥加工时存在干燥时间长且生产品质差的问题。

压头连接板的底面为正方形，边长为6a(a为正数)mm；穿刺压头分布在以压头连接板底面中心为坐标原点建立的平面直角坐标系中，直角坐标系构成的第一象限内设置有四个穿刺压头，第一个穿刺压头的轴心在方程上，轴心坐标为(2a，1.5a)，第二个穿刺压头的轴心在方程上，轴心坐标为(2.5a，0.75a)，第一、二个穿刺压头的轴心坐标以直线y＝x对称的坐标(1.5a，2a)和(0.75a，2.5a)为第三、四个穿刺压头的轴心坐标；第一象限内的穿刺压头的轴心坐标以x轴对称，得到第四象限内穿刺压头的轴心坐标(2a，-1.5a)、(1.5a，-2a)、(2.5a，-0.75a)、(0.75a，-2.5a)；第一象限内穿刺压头的轴心坐标以y轴对称，得到第二象限内穿刺压头的轴心坐标(-2a，1.5a)、(-1.5a，2a)、(-2a，-1.5a)、(-1.5a，-2a)；第四象限内穿刺压头的轴心坐标以y轴对称，得到第三象限内穿刺压头的轴心坐标(-2.5a，0.75a)、(-0.75a，2.5a)、(-2.5a，-0.75a)、(-0.75a，-2.5a)；直角坐标系坐标轴上穿刺压头的轴心坐标为(-2a，0)、(-a，0)、(a，0)、(2a，0)、(0，-2a)、(0，-a)、(0，a)、(0，2a)、(0，0)。

穿刺压头是由压头本体和连接柄两部分组成的，压头本体轴线所在的截面轮廓曲线方程为f(z)＝b·z^c+e，其中b的取值范围为-15.16至42.09，c的取值范围为-0.0731至0.2484，e的取值范围为-42.09至15.16，z代表压头本体的长度，其取值范围为1至15mm；连接柄为底面半径为f(z)的最大值、长度为L的圆柱体，L的取值范围是10至15mm。

穿刺压头是由304不锈钢制成的。

本发明结构设计合理可靠，构建了果蔬片内部组织之间的水分运移通道，提高果蔬片的干燥效率，进而提高了产品的质量等级，而且操作过程方便快捷，提高提高了作业效率，具有结构简单、加工方便且成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的剖视示意图；

图3为图1中压头连接板底面穿刺压头的分布示意图；

图4为图1中穿刺压头的结构示意图；

图5为图1中穿刺压头的压头本体的轮廓曲线图；

图6为图1中穿刺压头的压头本体和连接柄的轮廓示意图。

图中：1-把手，2-端盖，3-圆柱状套筒，4-压头连接板，5-穿刺压头，6-分离挡板，7-导向套，8-支架，9-顶杆，10-弹簧，11-导向通孔，12-底座，13-压头本体，14-连接柄。

具体实施方式

实施例1

压头连接板4的底面为正方形，边长为30mm；穿刺压头5分布在以压头连接板底面中心为坐标原点建立的平面直角坐标系中，直角坐标系构成的第一象限内设置有四个穿刺压头5，第一个穿刺压头5的轴心坐标为(10，7.5)，第二个穿刺压头5的轴心坐标为(12.5，3.75a)，第一、二个穿刺压头5的轴心坐标以直线y＝x对称的坐标(7.5，10)和(3.75，12.5)为第三、四个穿刺压头5的轴心坐标；第一象限内的穿刺压头5的轴心坐标以x轴对称，得到第四象限内穿刺压头5的轴心坐标(10，-7.5)、(7.5，-10)、(12.5，-3.75)、(3.75，-12.5)；第一象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第二象限内穿刺压头5的轴心坐标(-10，7.5)、(-7.5，10)、(-10，-7.5)、(-7.5，-10)；第四象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第三象限内穿刺压头5的轴心坐标(-12.5，3.75)、(-3.75，12.5)、(-12.5，-3.75)、(-3.75，-12.5)；直角坐标系坐标轴上穿刺压头5的轴心坐标为(-10，0)、(-5，0)、(5，0)、(10，0)、(0，-10)、(0，-5)、(0，5)、(0，10)、(0，0)。

穿刺压头5是由压头本体13和连接柄14两部分组成的，压头本体13轴线所在的截面轮廓曲线方程为f(z)＝13.69z^0.08763-13.69，其中b的取值为13.69，c的取值为0.08763，e的取值为-13.69，z代表压头本体13的长度，其取值范围为1至1.63mm；连接柄14为底面半径为f(1.63)＝0.5989mm、长度为L的圆柱体，L的取值是10mm。适用于苹果、枣、胡萝卜等果蔬片的穿刺冲孔。

实施例2

压头连接板4的底面为正方形，边长为60mm；穿刺压头5分布在以压头连接板底面中心为坐标原点建立的平面直角坐标系中，直角坐标系构成的第一象限内设置有四个穿刺压头5，第一个穿刺压头5的轴心坐标为(20，15)，第二个穿刺压头5的轴心坐标为(25，7.5)，第一、二个穿刺压头5的轴心坐标以直线y＝x对称的坐标(15，20)和(7.5，25)为第三、四个穿刺压头5的轴心坐标；第一象限内的穿刺压头5的轴心坐标以x轴对称，得到第四象限内穿刺压头5的轴心坐标(20，-15)、(15，-20)、(25，-7.5)、(7.5，-25)；第一象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第二象限内穿刺压头5的轴心坐标(-20，15)、(-15，20)、(-20，-15)、(-15，-20)；第四象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第三象限内穿刺压头5的轴心坐标(-25，7.5)、(-7.5，25)、(-25，-7.5)、(-7.5，-25)；直角坐标系坐标轴上穿刺压头5的轴心坐标为(-20，0)、(-10，0)、(10，0)、(20，0)、(0，-20)、(0，-10)、(0，10)、(0，20)、(0，0)。

穿刺压头5是由压头本体13和连接柄14两部分组成的，压头本体13轴线所在的截面轮廓曲线方程为f(z)＝25.02z^0.06-25.02，其中b的取值为25.02，c的取值为0.06，e的取值为-25.02，z代表压头本体的长度，其取值范围为1至2.25mm；连接柄(14)为底面半径为f(2.25)＝1.2475mm、长度为L的圆柱体，L的取值范围是15mm。

实施例3

压头连接板4的底面为正方形，边长为48mm；穿刺压头5分布在以压头连接板底面中心为坐标原点建立的平面直角坐标系中，直角坐标系构成的第一象限内设置有四个穿刺压头5，第一个穿刺压头5的轴心坐标为(16，12)，第二个穿刺压头5的轴心坐标为(20，6)，第一、二个穿刺压头5的轴心坐标以直线y＝x对称的坐标(12，16)和(6，20)为第三、四个穿刺压头5的轴心坐标；第一象限内的穿刺压头5的轴心坐标以x轴对称，得到第四象限内穿刺压头5的轴心坐标(16，-12)、(12，-16)、(20，-6)、(6，-20)；第一象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第二象限内穿刺压头5的轴心坐标(-16，12)、(-12，16)、(-16，-12)、(-12，-16)；第四象限内穿刺压头5的轴心坐标以y轴对称，得到第三象限内穿刺压头5的轴心坐标(-20，6)、(-6，20)、(-20，-6)、(-6，-20)；直角坐标系坐标轴上穿刺压头5的轴心坐标为(-16，0)、(-8，0)、(8，0)、(16，0)、(0，-16)、(0，-8)、(0，8)、(0，16)、(0，0)。

穿刺压头5是由压头本体13和连接柄14两部分组成的，压头本体13轴线所在的截面轮廓曲线方程为f(z)＝11.58z^0.086-11.58，其中b的取值为11.58，c的取值为0.086，e的取值为-11.58，z代表压头本体13的长度，其取值范围为1至2.62mm；连接柄(14)为底面半径为f(2.62)＝1mm、长度为L的圆柱体，L的取值范围是12mm。