水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)（全套圖紙）

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文(全套cad圖紙) qq 36396305 武漢工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)(論文)題目：水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號(hào) 院 （系）專(zhuān) 業(yè) 指導(dǎo)教師 2014 年 6 月前 言隨著農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā),多種經(jīng)營(yíng)的發(fā)展,果樹(shù)種植面積不斷擴(kuò)大,水果產(chǎn)速增加,水果的收獲后加工也就成為一項(xiàng)重要工作,為了對(duì)水果今后的銷(xiāo)售、加工打下良好的基礎(chǔ),收后首先對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)是必要的，而且同時(shí)對(duì)水果的及時(shí)包裝也是很有必要的。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論采用何種保鮮方法，如果把物料進(jìn)行一定量集合式的獨(dú)立包裝，其保鮮效果會(huì)得到明顯提高。究其原因，獨(dú)立式的包裝不但對(duì)物料可起到保護(hù)屏障的作用，而且能使大批量物料的堆疊保存

2、空間分布均勻，以利于溫控、濕控、藥控。同時(shí)，獨(dú)立式的包裝還具有避免交叉感染的效能，阻礙腐敗菌的快速蔓延。水果經(jīng)包裝后，銷(xiāo)售檔次提高，達(dá)到產(chǎn)品增值的效果。最早水果的分選以自然方式為主，即在農(nóng)民和商販之間，采用手測(cè)的方法，例如用手掌大小為分選標(biāo)準(zhǔn)，貼掌為一級(jí)，即一只手環(huán)握水果，另一掌帖滿(mǎn)空隙處；二等稱(chēng)為帖四指；三等稱(chēng)帖三指；四等稱(chēng)帖二指；五等稱(chēng)帖一指；最小者不帖指。而普遍使用的水果分選方法為篩選法；至于水果包裝機(jī)，它分為很多種類(lèi)，如常用的有封箱機(jī)、捆扎機(jī)、套袋機(jī)、水果清洗打蠟機(jī)等機(jī)種，介于設(shè)計(jì)的需要，水果封箱機(jī)的發(fā)展過(guò)程早期是采用人工捆扎的，但是存在捆扎不牢靠，果實(shí)容易損壞，而且效率不高等諸多缺點(diǎn)

3、。隨著技術(shù)的改進(jìn)，人們開(kāi)始采用手動(dòng)釘箱機(jī)等設(shè)備協(xié)助水果的包裝，但是仍然存在勞動(dòng)密集等缺點(diǎn)。從而運(yùn)用自動(dòng)機(jī)械包裝水果有了快速的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)將邁入高度自動(dòng)化，流水線(xiàn)時(shí)代。流水生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)逐步滲入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中特別是在實(shí)施農(nóng)業(yè)的集中生產(chǎn)過(guò)程中，流水生產(chǎn)線(xiàn)中機(jī)器合理的配合使用將會(huì)成為農(nóng)業(yè)向自動(dòng)化和智能化發(fā)展的重要標(biāo)志。21世紀(jì)農(nóng)村勞動(dòng)力逐漸向社會(huì)其他行業(yè)轉(zhuǎn)移，世界各國(guó)面臨人口老齡化的問(wèn)題，勞動(dòng)力的不足將成為事實(shí)。尤為重要的是溫室內(nèi)的環(huán)境較差，包裝作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此研究農(nóng)業(yè)自動(dòng)化機(jī)械特別是果實(shí)分級(jí)包裝機(jī)械具有重要的意義。水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)是典型的流水線(xiàn)式組合化產(chǎn)品，

4、工作環(huán)境是生產(chǎn)線(xiàn)式的連續(xù)工作機(jī)器群，而由該機(jī)組構(gòu)成的生產(chǎn)線(xiàn)涉及到多門(mén)學(xué)科知識(shí)，不確定的因素給分級(jí)包裝功能的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了很大的困難。水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)在某種程度上代替了人類(lèi)的工作，但它的使用并沒(méi)有達(dá)到普及的程度，這主要存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題： 1.水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)的智能化程度沒(méi)有達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求；2. 水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)的成本高，只有在大的生產(chǎn)強(qiáng)度下才能體現(xiàn)它的優(yōu)越性，一般的用戶(hù)采用該方案，其生產(chǎn)成本太高，不合適。此外，該生產(chǎn)線(xiàn)的工作效率雖然較以前的提高了很多，但是在它其中任何一臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障的情況下，將會(huì)同時(shí)迫使整條生產(chǎn)線(xiàn)停止工作，所以它的穩(wěn)定性是有待提高的。本設(shè)計(jì)中參考了一些食品機(jī)械（如分級(jí)機(jī)）

5、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在這基礎(chǔ)上我根據(jù)分級(jí)機(jī)的原理對(duì)整個(gè)機(jī)器的分級(jí)部分做了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。整體的設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械、傳感控制、電子等方面的內(nèi)容。整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)能實(shí)現(xiàn)分級(jí)和包裝兩個(gè)主要方面的功能，能實(shí)現(xiàn)最基本的分級(jí)包裝水果的動(dòng)作要求。本設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題：(1) 機(jī)器對(duì)水果的自動(dòng)分級(jí)和對(duì)水果的連續(xù)包裝；(2) 減速方式的設(shè)計(jì)和選擇；(3) 電動(dòng)機(jī)的選擇；(4) 中間生產(chǎn)線(xiàn)的布置和機(jī)器間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)處理針對(duì)本設(shè)計(jì)而制定的總體設(shè)計(jì)方案：1.進(jìn)行水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的受力分析；2.根據(jù)設(shè)計(jì)的需要合理布置機(jī)器中各桿組的空間位置；3. 整體結(jié)構(gòu)的安裝方案；4.在設(shè)計(jì)中要綜合考慮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各種設(shè)備與機(jī)構(gòu)不要干涉，要

6、針對(duì)客觀實(shí)際綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)。一、水果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)1.1、包裝的意義與目的包裝就是將產(chǎn)品用適當(dāng)?shù)牟牧?如紙箱、麻袋、竹蔞、網(wǎng) 袋、塑料箱等容器裝起來(lái),用以保證產(chǎn)品品質(zhì),便利運(yùn)輸及銷(xiāo)售的一種工作。其目的為：（1）保證產(chǎn)品品質(zhì),不受傷害,以便利長(zhǎng)程運(yùn)輸。（2）為了搬運(yùn)裝卸，交易作業(yè)方便，促進(jìn)產(chǎn)品流通速度。（3）透過(guò)包裝來(lái)增進(jìn)產(chǎn)品銷(xiāo)售量，創(chuàng)造需要，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。（4）以包裝設(shè)計(jì)塑造產(chǎn)品形象，建立優(yōu)良產(chǎn)品品牌。1.2、水果包裝新趨勢(shì) 水果包裝是銷(xiāo)售水果的重要環(huán)節(jié)之一。為與水果市場(chǎng)需求變化相適應(yīng)，近年來(lái)水果在包裝上呈現(xiàn)出以下新趨勢(shì): 小包裝：隨著家庭的小型化（城鎮(zhèn)居民一般為 3 口之家）和對(duì)水果

7、品種需求的多樣化，以及為了保持水果新鮮，水果包裝箱（袋）有逐漸向“小”發(fā)展的趨勢(shì)，如柑橘市場(chǎng)上原來(lái)的 50 公斤、40 公斤的包裝逐漸淡出，比較多見(jiàn)的是 20 公斤的包裝。近年來(lái)，還陸續(xù)出現(xiàn) 5 公斤、2.5 公斤的小包裝，并具有一定競(jìng)爭(zhēng)力。一些不耐貯藏的時(shí)鮮小水果還出現(xiàn)了 0.5 公斤、1 公斤的小包裝。便攜式包裝：近年來(lái)提籃式、提網(wǎng)式、提袋式、提包式等攜帶式小包裝在市場(chǎng)上頻頻亮相，并逐漸成為市場(chǎng)新寵，如精美的小提籃（塑料）葡萄或南豐蜜柑、小巧的柑橘小提箱、金黃色的小網(wǎng)袋溪蜜柚等?！熬G色”包裝：適應(yīng)人們返璞歸真、崇尚自然以及綠色消費(fèi)的心理，果農(nóng)就地取材，利用樹(shù)藤、樹(shù)條、竹片等材料，編織水果籃

8、，作為水果包裝，很討消費(fèi)者喜歡。多樣包裝:針對(duì)當(dāng)前水果多采用機(jī)制方形紙箱包裝的現(xiàn)象，有些果農(nóng)做了新的嘗試，促銷(xiāo)效果很理想。產(chǎn)先，從材料入手，試用木箱、塑料箱、金屬箱替代紙箱；其次，從形狀入手，用圓形、向形、連體形等形狀替代方形有；其三，從制作工藝入手，變機(jī)制饈物為手工藝饈物。有些經(jīng)銷(xiāo)商從用途上著眼，推出自用廉價(jià)型、饋贈(zèng)祝福型、旅行方便型、產(chǎn)地紀(jì)念型等多種包裝?？傊恳环N新變化，都能刺激一種新的消費(fèi)欲望，從而達(dá)到擴(kuò)大銷(xiāo)售的目的。禮品包裝：不僅小巧玲瓏，而且包裝精美，并附具祝福、祝壽、賀喜、“祝您早日康復(fù)”等字樣。禮品水果及其包裝成為當(dāng)前禮品發(fā)展的重要方向。透明包裝：不僅通過(guò)透明塑料包裝、提籃式

9、包裝、提網(wǎng)式包裝，讓包裝購(gòu)買(mǎi)者可以真切看到水果的顏色、大小等外觀品質(zhì)，而且紙箱等封閉式包裝也采用了部分透明材料，讓消費(fèi)者可以大致窺見(jiàn)箱中的水果。在當(dāng)前誠(chéng)實(shí)服務(wù)呼聲漸高的水果市場(chǎng)上，這無(wú)疑迎合了消費(fèi)者“買(mǎi)個(gè)明白”的消費(fèi)心理。 組合包裝：隨著消費(fèi)水平的提高，人們消費(fèi)水果呈現(xiàn)出多樣化，在同一包裝袋（箱）中盛有多種水果的組合包裝應(yīng)運(yùn)而生。消費(fèi)者只要買(mǎi)上一袋，便可品嘗多種水果，而且多種水果放在一起相映成趣，給人們以美的感受，無(wú)形中增加了水果的附加值。1.3、包裝容器必須具備的條件（1）能夠防止機(jī)械、光線(xiàn)的破壞，保證產(chǎn)品品質(zhì)；（2）具有開(kāi)箱容易，內(nèi)容物檢查方便的優(yōu)點(diǎn)；（3）一般運(yùn)輸搬運(yùn)系以重量、體積、件數(shù)

10、來(lái)衡量，故容器應(yīng)考慮體積小、重量輕、件數(shù)少，方便裝車(chē)、卸貨、免回收等良好的裝卸、運(yùn)輸適合性；（4）要有產(chǎn)品裝填、封箱、打包、標(biāo)示等良好的包裝作業(yè)適合性，以節(jié)省包裝人力； （5）包裝材料費(fèi)應(yīng)與產(chǎn)品價(jià)值作適當(dāng)?shù)呐浜希患磧r(jià)值低者，包裝費(fèi)不宜過(guò)高；（6）產(chǎn)品標(biāo)示容易；亦即包裝應(yīng)有明顯的品牌、品名及必要的標(biāo)示文字，其圖案、色彩鮮明；（7）良好的包裝容器應(yīng)考慮其廢棄物的處理，避免再污染的發(fā)生。1.4、包裝容器的選擇果品包裝作為包裝產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要分支具有良好的發(fā)展空間。果品的外包裝主要有筐、木箱、瓦楞紙箱、泡沫塑料箱等，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，符合生態(tài)、環(huán)保、健康的產(chǎn)品成為消費(fèi)的主流，綠色包裝憑

11、借其自身優(yōu)勢(shì)已成為果品包裝未來(lái)發(fā)展的重要方向。果品綠色包裝應(yīng)考慮是否有利于節(jié)約資源、能源、人力、物力和流通力量；是否會(huì)對(duì)果品、環(huán)境、各流通環(huán)節(jié)中的操作人員和果品消費(fèi)者造成污染；是否有利于回收、循環(huán)或再生利用等。此外，果品用瓦楞紙箱還應(yīng)符合國(guó)際瓦楞紙箱聯(lián)盟環(huán)保法規(guī)的要求，即瓦楞制品應(yīng)沒(méi)有覆膜或未經(jīng)其他處理，可直接制漿造紙。目前，果品主產(chǎn)區(qū)的果品包裝業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中也越來(lái)越注重選擇可回收、無(wú)污染的包裝材料，以逐步實(shí)現(xiàn)果品的綠色包裝。果品包裝用綠色瓦楞紙箱的推廣對(duì)于優(yōu)質(zhì)果品走出國(guó)門(mén)，突破國(guó)際貿(mào)易的綠色壁壘，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，將起到巨大的推動(dòng)作用。綜合以上方面的考慮，選擇瓦楞紙箱作為包裝容器。因?yàn)樗赡纠w維

12、構(gòu)成,而木纖維是可經(jīng)自然作用分解,它有多層的黏合體，它最少由一層波浪形芯紙夾層（俗稱(chēng)“坑張”或“瓦楞紙”）及一層紙板（俗稱(chēng)“牛皮咭”）構(gòu)成。它有很高的機(jī)械強(qiáng)度，能抵受搬運(yùn)過(guò)程中的碰撞和摔跌而且重量輕、緩沖性能好、造型結(jié)構(gòu)可塑性強(qiáng)、無(wú)廢棄公害、符合環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用于果品包裝。瓦楞紙箱的實(shí)際表現(xiàn)取決于三項(xiàng)因素：芯紙和紙板的特性及紙箱本身的結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同組合，瓦楞紙板可以分為下列五種類(lèi)型：1）由一層芯紙及牛皮咭組成的紙板稱(chēng)為“露瓦楞的紙板”。露瓦楞的紙板，一般只用作墊層、間隔及包裹形狀不規(guī)則物體；2）由一層芯紙及上下兩層牛皮咭組成的紙板稱(chēng)為“單坑紙板”； 3）兩層芯紙分夾于三層牛皮咭內(nèi)的稱(chēng)為“雙

13、坑紙板”。雙坑紙板可由不同坑寬及紙質(zhì)相異的坑紙組成，比如以“b”坑紙配“c”坑紙；4）三層芯紙分夾于四層牛皮咭內(nèi)的叫做“三坑紙板”；5）特強(qiáng)雙體紙板乃由單坑紙板發(fā)展而來(lái)，它中間的一層芯紙由兩塊厚芯紙相疊黏合而成。總之，評(píng)價(jià)一種果品包裝成功與否主要是根據(jù)被包物的具體要求，它包括：保護(hù)作用、調(diào)節(jié)溫度、防止水分散失等。瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)有二層、三層和五層之分,若有特殊需要還可有七層或更多層的高強(qiáng)瓦楞紙板. 隨著人們對(duì)果品包裝要求的不斷提高，瓦楞紙箱除了具備傳統(tǒng)的包裝功能外，還應(yīng)具備一定的特殊功能如保鮮、智能等，因此，人們?cè)絹?lái)越趨向于將目前先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到瓦楞紙箱中以提升紙箱的功能優(yōu)勢(shì)。例如：將納米技術(shù)和納米

14、材料應(yīng)用于瓦楞紙箱可以大大提升紙箱的保鮮功能，它是制造高性能果品包裝箱的最新技術(shù)；遠(yuǎn)紅外瓦楞紙水果包裝箱是在由100%的天然紙漿制造的紙板上涂抹一層可以釋放遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的陶瓷,該種瓦楞紙箱盛裝新鮮水果,保鮮期比用普通瓦楞紙水果包裝箱包裝延長(zhǎng)一倍左右。1.5、封箱機(jī)的設(shè)計(jì)利用粘貼膠帶封合是目前最為廣泛的封箱方法，折合好封口折片或是已采用黏合封口的紙箱,是卷盤(pán)式壓敏膠帶跨著封口折片的折合縫粘貼,并對(duì)其施加一定的壓力使箱口封牢。紙箱體各端頭與粘接膠帶的粘接長(zhǎng)度一般應(yīng)大于50mm。1.5.1 封口機(jī)的發(fā)展概況封口機(jī)是指在包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，對(duì)容器進(jìn)行封口的機(jī)器。包裝容器的封口，是包裝工藝不可缺少的工序。

15、封口的好壞將直接影響包裝產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和包質(zhì)期。因此，包裝質(zhì)量在很大程度上取決于封口質(zhì)量，而選用合適的封口機(jī)以實(shí)現(xiàn)封口工序的機(jī)械化，自動(dòng)化操作是提高封口質(zhì)量的重要依據(jù)。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)包裝容器的封口技術(shù)水平不斷提高。目前我國(guó)生產(chǎn)的封口機(jī)已達(dá)上百個(gè)規(guī)格品種。機(jī)械功能也從單一的封口功能向抽氣/封氣封口、除塵封口、封口打印等多功能方向發(fā)展。1.5.2不同的封口機(jī)的分類(lèi)及特點(diǎn)不同的包裝容器有不同的封口方式，如塑料袋多采用接觸式加熱加壓封口或非接觸式的超聲波熔焊封口，麻袋、布袋、編織袋多采用縫合的方式封口；瓶類(lèi)容器多采用壓蓋或旋蓋封口；罐類(lèi)容器多采用卷邊封口。箱類(lèi)容器多采用釘封或膠帶粘封。按照封口方式

16、的不同，封口機(jī)可分為以下幾中類(lèi)型:(1)熱壓式封口機(jī) 采用加熱加壓的方式封口被包裝容器的機(jī)器，所使用的加熱元件有加熱板，加熱環(huán)帶，加熱輥等；(2)熔焊式封口機(jī) 通過(guò)加熱使包裝容器封口處熔融而將包裝容器封閉的機(jī)器，常用的加熱方式偶超聲波、電磁感應(yīng)和熱輻射等；(3)縫合式封口機(jī) 是指使用縫線(xiàn)縫合包裝容器的機(jī)器。多用于麻袋、布袋、復(fù)合編織袋等的封口；(4)卷邊式封口機(jī) 用滾輪將金屬蓋與包裝容器開(kāi)口處相互卷曲勾合以封閉包裝容器的機(jī)器，卷邊式封口機(jī)又稱(chēng)封罐機(jī)，是罐頭食品生產(chǎn)過(guò)程中的重要機(jī)械設(shè)備之一；(5)滾壓式封口機(jī) 是指通過(guò)滾輪滾壓作用以封閉包裝容器的機(jī)器，如對(duì)紙包裝箱的封口；(6)旋合式包裝機(jī) 是通

17、過(guò)旋轉(zhuǎn)封口器材以封閉包裝容器的機(jī)器。封口器材通常是指帶有螺紋的瓶蓋或帶有向內(nèi)卷曲的蓋撾的罐蓋，以旋轉(zhuǎn)的方式旋緊在帶有螺紋的瓶口或罐口上；(7)結(jié)扎式封口機(jī) 使用線(xiàn)繩等結(jié)扎材料封閉包裝容器的機(jī)器。1.5.3 包裝機(jī)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)在水果包裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要確定它的運(yùn)動(dòng)方式及傳動(dòng)方案。可行性方案的篩選方法提要及研究方法的思路：在包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以采用每個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)各自有一個(gè)原動(dòng)機(jī)；也可以采用多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)共用一個(gè)原動(dòng)機(jī)，那么這時(shí)需要采用合適的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)功能,研究方法思路如下：參照其他農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)原理結(jié)構(gòu)，適當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)完成功能要求。整個(gè)方案的設(shè)計(jì)總線(xiàn)路是：原動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇

18、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇原動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，對(duì)于整臺(tái)機(jī)械而言，膠帶切割機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳送帶是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，切割刀片和傳送帶上的電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)是對(duì)包裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，開(kāi)始假設(shè)膠帶切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度為某一定值,從而計(jì)算電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)力矩最大值。選擇機(jī)器各部件的材料，通過(guò)計(jì)算它們的強(qiáng)度和剛度來(lái)選擇各零件的尺寸。膠帶粘貼的方案的選擇：通過(guò)參考相關(guān)資料及在網(wǎng)上搜索了一些關(guān)于包裝機(jī)方面的一些內(nèi)容，在這一步的設(shè)計(jì)中，最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)傳送帶上包裝箱的運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)圓支桿上的膠帶輪的裝動(dòng)，通過(guò)底部圓導(dǎo)桿的滾壓作用，最后進(jìn)行膠帶的分段切割，從而實(shí)現(xiàn)封箱包裝的運(yùn)動(dòng)要求，具

19、體的工作流程如下圖所示。膠帶封箱機(jī)是一種用卷筒貼膠帶自動(dòng)將紙箱的上底封口的包裝設(shè)備，技術(shù)上要求：紙箱在工作臺(tái)上通過(guò)時(shí)的速度應(yīng)達(dá)到4050箱/min;確保刀片能一次性切斷多余的封口膠帶,電動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)側(cè)面和頂式皮帶運(yùn)行,變速傳動(dòng)時(shí)應(yīng)確保皮帶的速度一致。在這個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就關(guān)于如何對(duì)包裝箱上的膠帶進(jìn)行切割，有以下幾種設(shè)想：方案一：我們可以借助齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶的切割工作，其中的刀片可以焊接齒條上，通過(guò)它們的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，就可以達(dá)到預(yù)定的功能要求；方案二：結(jié)合電學(xué)的知識(shí)，我們還可以利用金屬通電后能產(chǎn)生磁性的特點(diǎn)，在金屬上纏繞一些線(xiàn)圈，固定其在傳送帶的一邊，使其沿著縱向?qū)к壏较虬惭b在傳送帶的一邊，

20、在帶的另一邊同時(shí)安排一個(gè)金屬塊，并把刀片焊接在其下面，使其沿導(dǎo)軌做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，尾端用彈簧連接，當(dāng)通上電源后，由于電磁力的作用，活動(dòng)的一端金屬塊（帶刀片）沿著導(dǎo)軌完成切割動(dòng)作，當(dāng)通電結(jié)束后，磁力消失，在彈簧的拉力作用下，刀片恢復(fù)到原來(lái)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝箱兩側(cè)來(lái)回的切割動(dòng)作，如此反復(fù)的運(yùn)動(dòng)，即能達(dá)到預(yù)期的切割功能；方案三:由于是進(jìn)行膠帶的切割,所需作用力不大,因此可以選擇用刀片的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)切割動(dòng)作,動(dòng)力由電機(jī)提供；方案四：由于是對(duì)膠帶進(jìn)行切割，所以可以選擇用彈簧的復(fù)原性能實(shí)現(xiàn)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)刀片對(duì)膠帶進(jìn)行切割，其中刀片可以用沖壓模具的方法來(lái)成型。綜合對(duì)比以上四種方法，結(jié)合我們自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，采

21、用第四種方案比教理想，介于是對(duì)膠帶的切割，所用的作用力不需要很大，若采用方案一，雖然可以滿(mǎn)足動(dòng)作要求，但整體機(jī)構(gòu)龐大，不方便在整機(jī)內(nèi)的安放，而且電動(dòng)機(jī)富余功過(guò)多，浪費(fèi)大，使生產(chǎn)成本提高；選擇方案二，雖然較方案一有所改善，但結(jié)合自身的知識(shí)體系，對(duì)其中的一些細(xì)節(jié)技術(shù)要領(lǐng)把握不夠，而且其中所用的彈簧部分要經(jīng)常更換，否則會(huì)影響其整體功能的實(shí)現(xiàn)；方案三雖然較前面兩種方案好,但由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力,而且中間傳動(dòng)功率有所損失,傳動(dòng)準(zhǔn)確性不夠.綜合以上的方案進(jìn)行對(duì)比，選擇方案四比較合理科學(xué),它即能滿(mǎn)足工作性能要求,又不需要?jiǎng)恿υ?可以依靠自身的結(jié)構(gòu)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)切割性能,更重要的是其只需要焊接在機(jī)構(gòu)上就可以了,為安裝

22、提供了很大的便利。圖（1）水果封箱機(jī)機(jī)構(gòu)原理圖1.5.3.1技術(shù)參數(shù)最大封箱尺寸240350；封箱速度：40-50箱/min；電源:220v,50/60hz；總功率:180w；整機(jī)尺寸:2205380605；整機(jī)重量:180kg；1.5.3.2封箱敷貼機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)主要用來(lái)將有膠質(zhì)的膠帶貼到箱子折頁(yè)的接縫上來(lái)完成封箱。根據(jù)封箱時(shí)的不同要求可分為上貼、下貼和上下同貼三種。該機(jī)構(gòu)所采用的是單面膠質(zhì)帶或黏膠帶，膠帶不同，裝置結(jié)構(gòu)也不同。用膠質(zhì)帶時(shí)，要有浸潤(rùn)膠質(zhì)帶膠層的裝置，用黏膠帶時(shí)則不要浸潤(rùn)和加熱裝置，它只要將黏膠帶以手工松展引導(dǎo)粘貼到箱子的封口處，隨后紙箱送進(jìn)時(shí)受到牽拉松展。如圖（1）所示為膠質(zhì)帶封

23、條敷貼機(jī)構(gòu)的原理圖。紙箱按圖所示箭頭方向輸送，膠帶卷掛在上、下架子上。膠帶經(jīng)導(dǎo)輥到達(dá)熱水槽，受溫水作用膠層熔化恢復(fù)黏性，在壓貼輪（或封刷）作用下粘貼在外折頁(yè)接縫處。膠帶隨著紙箱的送進(jìn)被牽拉松展。經(jīng)過(guò)切斷刀下面時(shí)，帶封刷的切斷刀下降，在切斷膠帶的同時(shí)把前后兩個(gè)箱子側(cè)面的封條刷貼牢固。 圖（2）膠帶剪切器如下圖所示為黏膠帶封箱機(jī)構(gòu)原理圖（從看圖的習(xí)慣性出發(fā)，將圖倒置，方便看懂圖）。圖（2）表示機(jī)構(gòu)的工作開(kāi)始狀態(tài)。膠帶先被松展，經(jīng)導(dǎo)向輥和張緊輥并穿過(guò)導(dǎo)向板到達(dá)敷貼工位，當(dāng)紙箱6由傳送皮帶3送到圖示位置時(shí)，第一個(gè)直立敷貼輥5貼到箱子的前側(cè)面。箱子在輸送帶的帶動(dòng)下在前進(jìn)中使第一個(gè)直立敷貼輥5沿支點(diǎn)向下旋

24、轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中敷貼輥始終沿箱壁滾動(dòng)，使膠帶更加緊密地貼到箱子的上部，見(jiàn)圖（3）。圖（3）膠帶剪切器受連桿8的作用，第二敷貼輥2和第三敷貼輥1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，分別與箱頂和箱前壁接觸。到圖（4）所示位置，箱子已完全脫離了第一敷貼輥，切刀4在彈簧作用下復(fù)位，將封帶切斷，而敷貼輥1、2繼續(xù)沿箱頂滾動(dòng)，直至將箱頂完全貼好。當(dāng)箱子越過(guò)敷貼輥2、1時(shí)，輥1、2在復(fù)位時(shí)將剩下的一段膠帶貼到箱子的后側(cè)面，從而完成膠帶壓緊并剪切的全過(guò)程。為保證自動(dòng)封箱機(jī)的正常運(yùn)行，常輔有自動(dòng)拉帶、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)停車(chē)等裝置。 圖（4）膠帶剪切器1.5.3.3刀片的設(shè)計(jì)為了確保刀片對(duì)膠帶的切斷的可靠性,確保一次性切斷膠帶,刀片設(shè)計(jì)如圖(

25、5)所示,膠帶在切斷前被繃得很緊,只要斷口處有一點(diǎn)先被切破,斷口就會(huì)迅速擴(kuò)大,直到全部斷開(kāi),為了增強(qiáng)切斷瞬間的壓強(qiáng)的作用效果,設(shè)計(jì)刀齒的排列有一定的斜度,其斜度為3度,從而使瞬間的接觸面積大大減少，盡可能地使刀片一次性切斷膠帶。圖（5）刀片 1.5.4 包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題及解決方案經(jīng)過(guò)以上的方案論證，在膠帶的拉帶環(huán)節(jié)，我們選擇經(jīng)過(guò)傳送帶的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)粘性膠帶的運(yùn)動(dòng)，比熱敏膠帶需經(jīng)熱水槽熔化后恢復(fù)黏性操作更加方便；而關(guān)于膠帶切割環(huán)節(jié)，最初選擇了兩個(gè)主要的方案，即方案三和方案四，在方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也有許多的設(shè)計(jì)思路，比如在刀具設(shè)計(jì)安裝環(huán)節(jié)，原本是打算在旋轉(zhuǎn)輪上焊接一個(gè)刀片，后來(lái)由于考

26、慮到是對(duì)膠帶進(jìn)行切割的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思考，最后決定采用經(jīng)模具沖壓而形成的異型輪的旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶的切割，減速環(huán)節(jié)用皮帶輪進(jìn)行，最終確定了方案三的整體設(shè)計(jì)思路；至于方案四的確定，是由于考慮到方案三是中采用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，無(wú)論是從生產(chǎn)成本角度考慮，還是從切割環(huán)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝角度考慮，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)都不是很突出和簡(jiǎn)潔，于是經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思考全面的資料查詢(xún)和不斷的修改，最終才得出方案四中切割膠帶機(jī)器結(jié)構(gòu)的形成。二.水果分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)2.1水果分級(jí)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r隨著水果儲(chǔ)藏加工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)水果質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，水果采后分級(jí)工作顯得日益重要，而采后分級(jí)工作時(shí)效性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，因此，實(shí)

27、現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化作業(yè)勢(shì)在必行。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，美觀，新鮮的水果及其分級(jí)技術(shù)顯得尤為重要。國(guó)外在水果的加工過(guò)程中，大多采用微機(jī)控制機(jī)電一體化設(shè)備來(lái)代替人工作業(yè)。由于生活節(jié)奏加快和飲食結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)的水果要按規(guī)定分級(jí)，分級(jí)和包裝將是必然的趨勢(shì)。因此，可以說(shuō)水果分級(jí)機(jī)在我國(guó)有著很大的潛在市場(chǎng)。為了提高分選的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一性，降低產(chǎn)品的成本和改善勞動(dòng)條件，同時(shí)在激烈的世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得立足之地。研究和開(kāi)發(fā)水果采后自動(dòng)化處理系列設(shè)備，選出高質(zhì)量的水果并進(jìn)行保鮮處理，已成為當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化重要的研究課題。針對(duì)我國(guó)果蔬生產(chǎn)所存在的許多問(wèn)題：果蔬生產(chǎn)主要以加大投入，多種多收為手段，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，生產(chǎn)效率提高緩

28、慢；科技進(jìn)步效率低，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)仍占主導(dǎo)地位，以戶(hù)為主的經(jīng)營(yíng)方式落后，資源利用率低，產(chǎn)品附加值小。加速果蔬生產(chǎn)和加工的現(xiàn)代化，產(chǎn)業(yè)化，國(guó)際化，是當(dāng)前果蔬業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大課題。2.2水果分級(jí)機(jī)的作用由于消費(fèi)者對(duì)于作為商品的水果的觀念將發(fā)生改變，由原來(lái)的只注重其“實(shí)質(zhì)”，到將來(lái)的實(shí)質(zhì)和“形式”并重，而形式就是指水果的外觀，包括大小、形狀、顏色、整齊度。無(wú)序的水果銷(xiāo)售形式不利之處在于：（）采收無(wú)計(jì)劃，不利于大規(guī)模組織外調(diào)或外銷(xiāo)；（）不進(jìn)行采后處理，水果大小不一、著色不一、成熟度不一、商品性較差；（）由于未及時(shí)清洗殺菌和預(yù)熱，使外調(diào)，儲(chǔ)藏性能不好，運(yùn)輸途損失大；（）沒(méi)有統(tǒng)一商標(biāo)品牌，與進(jìn)口水果

29、的品牌果相比，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)都缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，很難走出國(guó)門(mén)?？梢哉f(shuō)，水果分級(jí)是水果進(jìn)入流通的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到水果的包裝，運(yùn)輸，儲(chǔ)藏和銷(xiāo)售的效果和效益。在市場(chǎng)商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷(xiāo)售，大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易等均離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化，而水果分級(jí)就是實(shí)現(xiàn)水果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最為基礎(chǔ)的一步。目前我國(guó)各水果產(chǎn)地水果的等級(jí)仍以手工分級(jí)為主，不但速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且分級(jí)質(zhì)量易受人為因素的影響。從技術(shù)角度上看，人工分級(jí)時(shí)對(duì)水果的等級(jí)判定是根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，瞬間判斷的結(jié)果，其結(jié)果必然是因人而異，同時(shí)還受人的情緒和疲勞程度的影響。不僅人工勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，還造成打蠟標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，分級(jí)精度不穩(wěn)定，致使水果表

30、面蠟液不勻、光澤暗淡、果徑不一致，并造成水果保鮮期短，腐爛嚴(yán)重，這嚴(yán)重影響了水果的競(jìng)銷(xiāo)能力。為提高我國(guó)水果在國(guó)際銷(xiāo)售市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，提高水果品質(zhì)和保鮮期限，水果在上市場(chǎng)成為商品之前，就必須對(duì)收獲后的產(chǎn)品進(jìn)行清洗，加工等處理，然后按大小尺寸及品質(zhì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行分級(jí)，分類(lèi)和包裝。一方面，水果的分級(jí)不僅可為以促進(jìn)市場(chǎng)流通的需要，提高食品的衛(wèi)生安全以及產(chǎn)地的信譽(yù)，而且通過(guò)分級(jí)，整理提高產(chǎn)品檔次，達(dá)到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。這是生產(chǎn)者和經(jīng)營(yíng)者平等競(jìng)爭(zhēng)，增加效率的唯一辦法。另一方面，如能在銷(xiāo)售，儲(chǔ)藏或加工前對(duì)水果進(jìn)行噴蠟和分級(jí)，既能避免分級(jí)過(guò)程中的損傷，增加水果的儲(chǔ)藏時(shí)間，提高水果的加工質(zhì)量和出口等級(jí)，減少損失，又能提

31、高儲(chǔ)藏質(zhì)量，免受細(xì)菌感染，對(duì)于滿(mǎn)足各消費(fèi)階層的需要，增加我國(guó)水果的出口競(jìng)爭(zhēng)能力具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。2.3國(guó)內(nèi)水果分級(jí)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀為了實(shí)現(xiàn)水果機(jī)械自動(dòng)化分級(jí)，我過(guò)在70年代研制過(guò)有關(guān)機(jī)械，當(dāng)時(shí)主要是篩孔式分級(jí)原理，結(jié)果由于水果損傷嚴(yán)重而停止使用。隨后，我國(guó)在一段時(shí)間里，由國(guó)家投資分別從日本，澳大利亞等國(guó)引進(jìn)了部分機(jī)械稱(chēng)重式分級(jí)設(shè)備，用于重點(diǎn)出口基地。按重量進(jìn)行分級(jí)，雖然傷果率低，但是誤差卻較大，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。為此，在80年代中期，我國(guó)有關(guān)部門(mén)開(kāi)始進(jìn)行輥，帶間隙式水果分級(jí)方式的研究，并于1987年通過(guò)了第一臺(tái)樣機(jī)鑒定，該設(shè)備較受用戶(hù)的歡迎，目前占有較大的市場(chǎng)分額。近內(nèi)來(lái)，隨著計(jì)算

32、機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，在90年代初期，國(guó)內(nèi)外都已進(jìn)行了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在水果外觀檢測(cè)與分級(jí)中的應(yīng)用研究。目前已在尺寸檢測(cè)方面取得比較滿(mǎn)意的成果，有較成熟的計(jì)算機(jī)尺寸與顏色分級(jí)生產(chǎn)線(xiàn)。2.4水果分級(jí)機(jī)的系統(tǒng)分類(lèi)根據(jù)不同的用途，采用不同的分級(jí)原理，具體的分類(lèi)如下圖所示。經(jīng)過(guò)以上的圖形，我們得知，水果分級(jí)的方法有按水果的大小、重量、外觀、內(nèi)部品質(zhì)等方法。其中，按水果大小進(jìn)行分級(jí)，選出水果大小形狀基本一致，有利于包裝儲(chǔ)藏和加工處理，故在水果分級(jí)技術(shù)中應(yīng)用很廣泛。目前，蘋(píng)果類(lèi)圓形水果種類(lèi)很多，但同一種類(lèi)圓形水果的密度差異甚小，因此按大小對(duì)此類(lèi)水果分級(jí)是科學(xué)的。通過(guò)大量調(diào)查，分析研究，目前可用于蘋(píng)果類(lèi)圓形水果分

33、級(jí)的方法有篩子分級(jí)法、回轉(zhuǎn)帶分級(jí)法、雙輥分級(jí)法、滾槽式、滾筒式分級(jí)法等；重量分級(jí)法一般采用機(jī)械式稱(chēng)重，利用了杠桿原理對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)稱(chēng)重。設(shè)備工作時(shí)，杠桿的一端裝有盛果斗，盛果斗與杠桿間是鉸鏈連結(jié)，杠桿的另一端上部由平衡重壓住，下部有支撐導(dǎo)桿以保證水平狀態(tài)，杠桿中間由鉸鏈點(diǎn)支撐，當(dāng)盛果斗的水果重量超過(guò)平衡重時(shí)，杠桿傾斜，盛果斗翻倒，拋出水果。承載較輕水果的杠桿越過(guò)此平衡重的位置沿著導(dǎo)桿繼續(xù)前移，當(dāng)遇到小于水果重量的平衡重時(shí),杠桿才傾斜, 盛果斗翻倒在新的位置拋出較輕的水果。因此,水果可按重量不同被分成若干等級(jí)。目前,機(jī)械式重量分選機(jī)主要有兩種機(jī)型:(1)固定衡量秤,運(yùn)動(dòng)輸送盤(pán)式(2)固定限位裝置

34、,運(yùn)動(dòng)衡量秤體式；根據(jù)水果外觀的不同，如色澤和表面缺陷讀等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)的方式稱(chēng)法和計(jì)算機(jī)圖象處理分級(jí)法。按水果內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)水果包括水果的糖分、酸度和缺陷等指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，水果的成熟程度可以用水果的顏色間接地代表，但表示成熟度根本是水果內(nèi)部的糖度、酸度、果肉軟硬度程度等指標(biāo)，糖酸度的破壞性檢測(cè)技術(shù)早已被人們掌握。而無(wú)損傷檢測(cè)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高科技技術(shù)。水果品種多種多樣，不同水果有時(shí)需要不同的檢測(cè)方式方法。檢測(cè)方法按檢測(cè)項(xiàng)目大致可分為近紅外糖酸度分析法、力學(xué)成熟度分析法、可見(jiàn)光成熟度分析法、激光分析法、射線(xiàn)分析法按安裝方式可分為隨身攜帶式和在線(xiàn)固定式。結(jié)合實(shí)際情況及需要，我們選擇用滾槽式

35、分級(jí)法對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)工作，即按水果的大小進(jìn)行分級(jí)，其分級(jí)設(shè)備簡(jiǎn)易，應(yīng)用廣，較容易實(shí)現(xiàn)。2.5 滾槽式分級(jí)機(jī)2.5.1滾槽式分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)水果可以按大小,也可以按重量進(jìn)行分級(jí)，對(duì)于形狀規(guī)則的類(lèi)球形水果,例如廣泛種植的梅、李、橄欖等,按大小分級(jí)是簡(jiǎn)單易行的方法.按水果大小,即直徑不同來(lái)分級(jí),通常是利用不斷變化的孔隙,當(dāng)孔隙超過(guò)水果直徑時(shí),水果就穿過(guò)孔隙下落或滾出,從而達(dá)到分級(jí)的目的.有多種實(shí)現(xiàn)孔隙變化的分級(jí)機(jī)構(gòu)。選擇何種機(jī)構(gòu),應(yīng)當(dāng)考慮:分級(jí)精度，即孔隙的穩(wěn)定程度、對(duì)水果的損傷程度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、制造成本和工藝性、所分級(jí)水果批量等多種因素。在很多地方，還很少對(duì)某一地區(qū)內(nèi)生產(chǎn)的水果集中地進(jìn)行分級(jí)處理,

36、多是食品加工企業(yè)在水果成熟季節(jié)的短時(shí)期內(nèi)對(duì)特定品種水果進(jìn)行分級(jí),分級(jí)量較小,機(jī)器年使用時(shí)間短.因此,構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造容易、成本低廉、調(diào)整使用方便的分級(jí)機(jī)更受歡迎。通過(guò)一與水平面保持傾角的半圓槽構(gòu)成的滾槽分級(jí)機(jī)構(gòu)(圖6),是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易的分級(jí)裝置.由于有斜度,在重力作用下球形水果沿孔滾下,落入分級(jí)承果槽，完成水果分級(jí)工作。2.5.2 水果在滾槽中的運(yùn)動(dòng)分析該分級(jí)方法盡管簡(jiǎn)單,但與其它分級(jí)裝置相比,不足之處是水果僅靠重力作用下滾,沒(méi)有一個(gè)機(jī)構(gòu)強(qiáng)制施加外力來(lái)保證水果按要求的規(guī)律運(yùn)動(dòng).這種下滾很復(fù)雜,且不穩(wěn)定,很有可能一個(gè)水果停在輥間,然后后續(xù)水果再不斷堵塞、堆積,整個(gè)機(jī)構(gòu)就無(wú)法正常工作等缺點(diǎn)

37、。為此,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,必須仔細(xì)研究水果在槽間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,找出各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。2.5.2.1 滾動(dòng)阻力矩m 水果不是絕對(duì)球形,且為剛度有限的生物材料,在沿斜面向下滾動(dòng)時(shí),影響滾動(dòng)阻力矩的因素比較復(fù)雜,由水果形狀,自重變形引起的阻力矩m1 類(lèi)球形水果沿斜面滾動(dòng)時(shí),存在“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定滾動(dòng)角”,即當(dāng)斜面傾角為時(shí),水果沿此面勻速下滾。主要與水果不圓度,水果自重變形,接觸表面特性有關(guān)。 圖（6）滾槽式分級(jí)裝置簡(jiǎn)圖(a) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定角對(duì)應(yīng)的阻力矩m1 (b) 壓縮變形阻力矩m2 圖（7）水果滾動(dòng)阻力矩由圖（7）a可以求出此時(shí)水果下滾的恒定阻力矩為:m1=sinrg=nsinre=rsin2.5.3

38、水果在承果槽中的受力分析采收后的水果往往是過(guò)于成熟、剛成熟和未成熟的相混雜。目前，國(guó)內(nèi)外水果分級(jí)主要是重量或大小分級(jí)，在分級(jí)后水果下落到承果槽的過(guò)程中，由于水果成熟度與硬度有較大相關(guān)性，所以對(duì)它的下落沖擊力測(cè)試是很有必要的，它關(guān)系到水果的受損情況。由于不同水果受沖擊力的影響不同，我們選擇我們比較熟悉的桃子作為試驗(yàn)對(duì)象。如圖（8）所示，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由壓力傳感器、信號(hào)放大器、a/d轉(zhuǎn)換、486計(jì)算機(jī)、平板及其他附件如抓果機(jī)、觸發(fā)器、電源穩(wěn)壓器等組成。壓力傳感器采用壓電式壓力傳感器，水果下落時(shí)，由觸發(fā)器啟動(dòng)記錄、打印。 圖（8）測(cè)試系統(tǒng)示意圖 1平板， 2.壓力傳感器, 3.信號(hào)放大器, 4.a/d

39、轉(zhuǎn)換 5.計(jì)算機(jī), 6.觸發(fā)器, 7.抓果器 圖（9）沖擊力特性圖 如圖（9）是典型的桃子沖擊力特性圖,從中可得沖擊力學(xué)特性值:力峰值f,達(dá)到力峰值所需時(shí)間t,力總作用時(shí)間t,并由此可算出沖擊力時(shí)間特性二個(gè)參數(shù):c= f/ t和f/t值。 圖（10）f/ t與硬度h的關(guān)系桃子在一定高度,相同質(zhì)量條件下,硬度高,峰值大,到達(dá)峰值時(shí)間短,總作用時(shí)間也短,c和c值大。2.5.3.1不同高度和成熟度對(duì)沖擊特性的影響根據(jù)桃子成熟度和硬度的關(guān)系，且為便于分析，將桃子按硬度h不同分成3個(gè)等級(jí)：（1）過(guò)于成熟，h35n/cm;(2)剛成熟和已成熟，35h55 n/cm；（3）未成熟，h55 n/cm。然后按不

40、同高度（3cm、6cm、9cm,質(zhì)量為120g左右）、不同等級(jí)的桃子組成9個(gè)處理試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)不同硬度等級(jí)，t和t呈極顯著，f/ t值呈顯著；且硬度增加，t和t減少，f/ t值增加，故可考慮這3個(gè)指標(biāo)作為按硬度采用沖擊力分級(jí)參數(shù)。對(duì)不同高度，f和t分別呈極顯著和顯著；其它指標(biāo)受高度影響較小，故考慮 t、f/ t為分級(jí)參數(shù)時(shí)，宜采用低高度3cm分級(jí)，以防沖擊損傷。以3個(gè)硬度等級(jí)和3個(gè)質(zhì)量（95，120，145g左右）組成9個(gè)處理按高度3cm下落，結(jié)果見(jiàn)表2 f/ t值受硬度等級(jí)的影響極顯著，其f值遠(yuǎn)大于其它指標(biāo)，且受質(zhì)量影響極小（f=0.02），表明一定高度下，采用f/ t按硬度分級(jí)比t和

41、t更適宜。 在表（1）中，因成熟度，f/ t值呈顯著，而表（2）中呈極顯著。這是由于前者在不同高度時(shí)沖擊的結(jié)果，f/ t受高度影響頗大。2.5.3.2 f/ t與桃子硬度關(guān)系如圖（9），硬度增加，f/ t值變大，其關(guān)系極顯著呈雙曲線(xiàn)規(guī)律，也表明二者相關(guān)性極大。2.5.3.3損傷體積桃子在3cm下落后，放置自然環(huán)境中24h,讓其損傷組織變褐.采用文獻(xiàn)18方法計(jì)算損傷量,見(jiàn)表3。只有過(guò)于成熟的個(gè)別桃子有損傷,且其損傷量極小(小于原體積2%).這些桃子不耐儲(chǔ)藏,本身需通過(guò)分級(jí)及時(shí)食用或加工處理。2.5.3.4水果運(yùn)動(dòng)分析總結(jié)用圓槽呈一定傾角,并附有不同大小的圓孔，進(jìn)而來(lái)對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)的滾槽式分級(jí)機(jī),

42、由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是一種比較適用的分級(jí)裝置。為保證滾槽式分級(jí)機(jī)的正常工作,應(yīng)設(shè)置送果機(jī)構(gòu),以保證水果以一定間距進(jìn)入分級(jí)槽。三、水果自動(dòng)分級(jí)包裝設(shè)備的總體設(shè)計(jì)分級(jí)與包裝是一個(gè)整體的兩面，兩者必須相互配合才能做得徹底。原始的分級(jí)包裝可以分為農(nóng)友個(gè)別來(lái)做和共同來(lái)做兩種方式。個(gè)別農(nóng)民來(lái)做分級(jí)包裝，因受個(gè)別農(nóng)友供應(yīng)數(shù)量少，加上農(nóng)友主觀的判定，不易建立統(tǒng)一的分級(jí)標(biāo)售；同時(shí)在個(gè)別農(nóng)友零售貨場(chǎng)的銷(xiāo)售方面， 由于不易塑造產(chǎn)品品牌與信譽(yù)，競(jìng)爭(zhēng)能力較為薄弱。為了彌補(bǔ)上項(xiàng)缺點(diǎn)，后來(lái)較為進(jìn)步的作法，就是由農(nóng)友將采收后的果菜，在田間自行初步整理后以塑膠容器送達(dá)集貨分級(jí)包裝，也可因?qū)嶋H情形加以變通。例如葡萄、枇杷、花胡菜等果菜

43、，為了避免多次翻動(dòng)造成擦傷，則可由農(nóng)民在田間依據(jù)制定之分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施分級(jí)，并裝入規(guī)定容器送達(dá)集貨場(chǎng)，再由集貨場(chǎng)評(píng)級(jí)員評(píng)定等級(jí)后捆包，不須送達(dá)集貨場(chǎng)再由專(zhuān)人分級(jí)。但隨著科技的發(fā)展，該方法生產(chǎn)效率低，成本高，根本不能夠滿(mǎn)足社會(huì)化大生產(chǎn)的要求，必須有特定的機(jī)械來(lái)進(jìn)行水果的分級(jí)和包裝，才能滿(mǎn)足市場(chǎng)的要求，滿(mǎn)足生產(chǎn)率的需要。針對(duì)圓形水果組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)備的設(shè)計(jì)必須避免引起果實(shí)的機(jī)械損傷，否則無(wú)法保存，使包裝失去意義。重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面：其一，分級(jí)方法。如果采用傳統(tǒng)的篩選分級(jí)辦法，由于受到頻繁碰撞，極易損傷水果表皮，因此提出采用滾槽式分級(jí)法，這是一種簡(jiǎn)單易行的方法，而且能滿(mǎn)足分級(jí)的功能。其二，包裝形式。對(duì)于

44、像蘋(píng)果、橘子、梅、李、橄欖等水果，我們可以采用紙盒包裝形式進(jìn)行包裝。該包裝容器不但具有一定的剛性，而且可方便實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸中安全搬運(yùn)的功能，整個(gè)包裝過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的要求。生產(chǎn)流程為：水果-平帶輸送-整理排列-分級(jí)-儲(chǔ)料斗-紙箱-平帶輸送-封箱機(jī)-輸出。分級(jí)包裝前的水果首先由人工剪去枝葉，通過(guò)平帶輸送機(jī)進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)，然后自動(dòng)完成整理排列、分級(jí)、裝填和成型盒封箱包裝的全部工序。本生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)為直線(xiàn)式布置，全線(xiàn)包括平帶輸送機(jī)、整理排列裝置、分級(jí)機(jī)、儲(chǔ)料斗、分配裝填機(jī)、封箱包裝機(jī)、卸料輸送機(jī)以及編程電控系統(tǒng)等部分。圖（11）水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)系統(tǒng)工作流程圖圖（11）所示是水果自動(dòng)分級(jí)包裝設(shè)備工作流程圖。平

45、帶輸送機(jī)用于輸送人工剪枝葉后的水果，并可作揀果臺(tái)，把腐爛的果品剔除；整理排列裝置可將雜亂無(wú)章的果品整理成整齊的單個(gè)列隊(duì)；分級(jí)包裝機(jī)對(duì)果實(shí)進(jìn)行大小分類(lèi)；儲(chǔ)料斗將分好的水果進(jìn)行儲(chǔ)存；果實(shí)按設(shè)定重量裝箱，確保單體包裝重量；再經(jīng)包裝機(jī)自動(dòng)封箱；最后包裝箱將產(chǎn)品由卸料輸送機(jī)送出。在總體的包裝機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)的布置過(guò)程中，也曾遇到過(guò)一些問(wèn)題，如在分箱機(jī)工作完成后對(duì)在其上面安裝一個(gè)儲(chǔ)料箱還是另設(shè)一個(gè)儲(chǔ)料機(jī)構(gòu)問(wèn)題的思考，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的思考，最后還是覺(jué)得還是另設(shè)儲(chǔ)料箱比較好，因?yàn)樵诜窒錂C(jī)上安裝一個(gè)儲(chǔ)料箱會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，比如它會(huì)涉及到在分箱機(jī)上必須有一個(gè)水果漏關(guān)的控制裝置，而且在充填的過(guò)程中，不一定能保證充填時(shí)有足夠的水果供

46、送。所以，在充填之前，另行安裝一個(gè)儲(chǔ)料斗是和合理的，而且能夠簡(jiǎn)化分箱機(jī)的機(jī)器結(jié)構(gòu)。除此之外，整條生產(chǎn)線(xiàn)很多地方都用到了焊接，如封箱機(jī)中固定剪切膠帶的機(jī)構(gòu)及其支撐支梁、導(dǎo)棍、壓輪和分級(jí)機(jī)中的承果槽等結(jié)構(gòu)的固定都是采用焊接，它具有強(qiáng)度高，工藝簡(jiǎn)單，由于聯(lián)接而增加的質(zhì)量小，工人勞動(dòng)條件較好等優(yōu)點(diǎn)，是比較適合設(shè)計(jì)需要的連接方式。為了保證焊接的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)焊件時(shí)，應(yīng)注意恰當(dāng)選擇母體材料及焊條，根據(jù)被焊件厚度選擇接頭及坡口型式，合理布置焊縫及焊縫長(zhǎng)度，正確安排焊接工藝，以便避免施工不便及殘余應(yīng)力源。對(duì)于那些有強(qiáng)度要求的重要焊縫，必須按照有關(guān)行業(yè)的強(qiáng)度規(guī)范進(jìn)行焊縫尺寸的校核，同時(shí)還應(yīng)規(guī)定一定技術(shù)水平的焊工進(jìn)

47、行焊接，并在焊后仔細(xì)地進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。四包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)和舉措目前，世界各國(guó)對(duì)包裝機(jī)械發(fā)展十分重視，高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)，具體的舉措有以下五個(gè)方面：4.1 提高流程自動(dòng)化，采用電腦控制設(shè)計(jì)幾年前，自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上,大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。包裝機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)有以下兩個(gè)主要特點(diǎn):第一,每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)電腦控制,一臺(tái)包裝機(jī)械為完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作,需由多個(gè)機(jī)械手完成。完成包裝動(dòng)作時(shí),在電腦控制的攝像機(jī)攝取信息和監(jiān)控下,機(jī)械手按電腦程序的指令完成規(guī)

48、定動(dòng)作,確保包裝的質(zhì)量。第二,具有對(duì)材質(zhì)及厚度的高分辨能力。在包裝過(guò)程中,包裝材料的厚度及材質(zhì)變化不易為人眼所辨別,所以在設(shè)計(jì)包裝機(jī)械時(shí)常采用由電腦控制的攝像機(jī)和探測(cè)器來(lái)分辨包裝材料厚度及材料的變化。攝像機(jī)現(xiàn)已發(fā)展到能自行檢查和辨別攝取的圖片,并在顯示屏上顯示。目前,機(jī)器在加工時(shí)轉(zhuǎn)速是不能變的，今后應(yīng)根據(jù)材料的變化經(jīng)辨別后能改變轉(zhuǎn)速,從而控制在最優(yōu)化狀態(tài)下工作,以最短時(shí)間完成包裝工序,并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清理、自動(dòng)消毒和自動(dòng)清潔。4.2尋求提高生產(chǎn)率途徑,降低工藝流程成本德國(guó)包裝機(jī)械,尤其是飲料、啤酒罐裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械,具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料罐狀速度高達(dá)1200瓶/小

49、時(shí),香煙包裝12000支/分。提高機(jī)械轉(zhuǎn)速是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題,速度越快,單件生產(chǎn)成本越低,但廠(chǎng)房使用面積隨之增高。另外,電動(dòng)機(jī)速度也是有限度的,所以不能想多快就多快。 一般而言,轉(zhuǎn)速提高15%-20%,就將帶來(lái)一系列復(fù)雜問(wèn)題。其中提高生產(chǎn)率除提高轉(zhuǎn)速外,還可從另外的渠道設(shè)法解決:第一,采用連續(xù)工作或多頭工作方式。包裝機(jī)械工作方式有間歇式和連續(xù)式,設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)爭(zhēng)取設(shè)計(jì)成連續(xù)式工作,也就提高了生產(chǎn)率；一臺(tái)設(shè)備內(nèi)也可有多條生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn),生產(chǎn)同一產(chǎn)品或幾種不同產(chǎn)品,但必須提高可靠性。第二,降低廢品率,提供故障分析系統(tǒng)。廢品給生產(chǎn)造成的損失是巨大的,不僅產(chǎn)品損失,也有材料損失。因此要盡量大幅度降低廢品率；包裝機(jī)

50、械出售時(shí)還應(yīng)為維修服務(wù)提供故障分析系統(tǒng),即進(jìn)行模態(tài)分析尋找故障,或通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷,最大限度滿(mǎn)足客戶(hù)需要。今后要使包裝機(jī)械進(jìn)一步智能化,即設(shè)備自己尋找故障,自己去解決故障,以降低廢品率及故障率,使正常的生產(chǎn)率得以提高。第三,使產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械和包裝機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品生產(chǎn)完結(jié)時(shí)接著就進(jìn)行包裝,這樣也有利于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率,如德國(guó)生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)設(shè)備及包裝設(shè)備就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)率上相互匹配,其中包裝機(jī)械往往成為生產(chǎn)的”瓶勁”,因此要提供不同種生產(chǎn)率的設(shè)備。4.3適應(yīng)包裝市場(chǎng)變化.注重設(shè)備柔性靈活性許多包裝產(chǎn)品為適應(yīng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng),更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。如化

51、妝品生產(chǎn),三年一變,甚至一個(gè)季度一變,是量又都很大,因而要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性,使包裝機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期,這樣才能符合經(jīng)濟(jì)的要求。為使包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性,提高自動(dòng)化程度,須大量采用微電腦技術(shù)、模塊技術(shù)和單元組合形式。為適應(yīng)包裝產(chǎn)品品種和包裝類(lèi)型的變化,包裝機(jī)械設(shè)備的柔性和靈活性常表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1、量的靈活性。既能包裝單個(gè)產(chǎn)品,也能適應(yīng)不同批量產(chǎn)品的包裝。2、構(gòu)造的靈活性，即整臺(tái)設(shè)備采用單元組成,換用一個(gè)或幾個(gè)單元,即可適應(yīng)產(chǎn)品的變化。3、 供貨的靈活性。采用單元組合,將各單元組合在一起供貨.如糖果包裝機(jī),在一個(gè)共同基礎(chǔ)上,組合不同的單元,三個(gè)進(jìn)料口,四

52、種不同的折疊包裝形式,這樣一臺(tái)機(jī)器就可同時(shí)包裝810種不同的糖果。由多個(gè)機(jī)械手操作,在一臺(tái)攝像機(jī)的監(jiān)控下,指揮其動(dòng)作,按指令以不同的方式對(duì)不同種類(lèi)的糖果進(jìn)行包裝。若產(chǎn)品改變了,只要改變攝像機(jī)內(nèi)的程序即可,從而使設(shè)備具有良好的柔性和靈活性。44以用戶(hù)需要為前提,提供完整成套設(shè)備包裝機(jī)械設(shè)計(jì),以用戶(hù)需要為前提,為生產(chǎn)企業(yè)提供結(jié)構(gòu)性及經(jīng)濟(jì)性完整的系統(tǒng)方案,并用電腦仿真技術(shù)演示操作給用戶(hù)看,征求用戶(hù)意見(jiàn)后進(jìn)行修改。在為用戶(hù)提供自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)或生產(chǎn)流水線(xiàn)設(shè)備時(shí)尤其注重成套設(shè)備的完整性,無(wú)論是高技術(shù)、高附加值設(shè)備,還是較簡(jiǎn)單的設(shè)備,都按配套性要求提供。當(dāng)前包裝機(jī)械生產(chǎn)一大弱勢(shì)就是生產(chǎn)單機(jī)多,而成套流水線(xiàn)少；主

53、機(jī)多,輔機(jī)少,配套性差。德國(guó)的這種做法很值得我們借鑒。包裝機(jī)械廠(chǎng)家應(yīng)將提供成套設(shè)備作為自己的努力的目標(biāo)。45使用電腦仿真技術(shù),縮短機(jī)械開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期隨著新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不斷加快，包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了電腦仿真技術(shù)，即將各種機(jī)器元素以數(shù)據(jù)庫(kù)方式存入電腦，電腦即可自動(dòng)合成為三維模型。再把實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)和指標(biāo)輸進(jìn)去。電腦三維模型即可仿照真實(shí)工作情況進(jìn)行操作，演示出能達(dá)到的生產(chǎn)率是多少，廢品有多少，生產(chǎn)線(xiàn)個(gè)環(huán)節(jié)是否能匹配生產(chǎn)，“瓶頸”在何處，使客戶(hù)根據(jù)顯示屏上顯示的曲線(xiàn)一目了然，并可根據(jù)客戶(hù)的意見(jiàn)修改模型。電腦合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客戶(hù)或設(shè)計(jì)者滿(mǎn)意。采用電腦仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了包

54、裝機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期。包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不僅要重視其功能和效率，也要注重其經(jīng)濟(jì)性。但是經(jīng)濟(jì)能不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折久費(fèi)只站成本的6%8%，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。 五.結(jié) 論水果自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)是一套復(fù)雜的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，采用多臺(tái)機(jī)器聯(lián)合工作。雖然本設(shè)備主要針對(duì)圓形水果而設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中可適應(yīng)多種水果，如李子、龍眼、板栗、核桃、橘子等類(lèi)似的體積較小的果品分級(jí)包裝加工。其使用范圍廣，適應(yīng)性寬，使用效率高，是提高產(chǎn)品檔次、增值創(chuàng)收的理想設(shè)備。通過(guò)對(duì)水果分級(jí)機(jī)和包裝機(jī)的設(shè)計(jì)，能夠有效的提高水果的分級(jí)和包裝的工作效率，減輕人工的勞動(dòng)力，使對(duì)水果的分級(jí)和包裝能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)，提高了其

55、保鮮性能，利于集體裝箱和儲(chǔ)藏管理。雖然國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制出各種類(lèi)型的水果分選機(jī)，但在該技術(shù)領(lǐng)域仍存在許多尚待解決的問(wèn)題。就目前水果分選包裝機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，應(yīng)該重點(diǎn)研究以下幾個(gè)方面：(1) 分選機(jī)的柔軟性分選機(jī)的對(duì)象物是很容易損傷的水果，其傳送和搬運(yùn)機(jī)構(gòu)要有柔軟裝置，能適應(yīng)對(duì)象物的各種形狀，保證在傳送和搬運(yùn)過(guò)程中不能有損傷現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)還要保持對(duì)象物的新鮮度。(2) 分選機(jī)的通用性和適應(yīng)性適合非專(zhuān)業(yè)人員使用，能夠通過(guò)機(jī)對(duì)話(huà)的形式實(shí)行分選標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，能夠具有一機(jī)多用,操作簡(jiǎn)單,維護(hù)方便和價(jià)格便宜的特點(diǎn)。(3) 為了盡量多采集檢測(cè)數(shù)據(jù),需要開(kāi)發(fā)傳感器的種類(lèi),提高傳感器的靈敏度 反應(yīng)速度,同時(shí)還要使用多種傳感器同時(shí)采集各種數(shù)據(jù),如外部形狀,