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1、百香果分揀裝置設(shè)計(jì)研究
【摘要】本文針對廣西中小型百香果種植戶面對的百香果分揀效率低成本高等問題，設(shè)計(jì)一種百香果分揀分級的簡易裝置，旨在提高百香果的分揀效率，推動百香果分揀機(jī)械的普及，并推動廣西百香果產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展壯大。作者利用creo、CAD等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，設(shè)計(jì)的百香果分揀裝置操作簡單，制作成本低，明顯提高百香果分揀效率，易在中小型果農(nóng)中進(jìn)行推廣和普及。
【關(guān)鍵詞】百香果；分揀裝置；提高效率
近年來，隨著人民生活質(zhì)量的提高，人們對水果新鮮程度的要求也越來越高。百香果作為"果汁之王";，因其獨(dú)特的口感和良好的功效贏得了群眾的喜愛，整個百香果生產(chǎn)種植業(yè)在近年
2、來得以飛速發(fā)展[1]。隨著百香果市場行情轉(zhuǎn)好，加上當(dāng)年種植當(dāng)年就有收獲，百香果在廣西被不少地方做為"短、平、快";的精準(zhǔn)扶貧項(xiàng)目推廣，廣西百香果種植面積持續(xù)擴(kuò)大[2]。隨著百香果產(chǎn)量的提升，傳統(tǒng)手工分揀已經(jīng)不能滿足如此巨大的百香果產(chǎn)量的需求，需要從機(jī)械化、自動化方向發(fā)展[3]。目前，國內(nèi)的水果類分揀系統(tǒng)大多是基于水果品種、色彩、形狀等因素的視覺分揀系統(tǒng)，但這類機(jī)器操作復(fù)雜、造價(jià)高昂、出售價(jià)格高，難以被中小型果農(nóng)接受，很難在農(nóng)村得以普及[4]。目前在國內(nèi)還未出現(xiàn)專門針對百香果分揀的小型機(jī)械。因此，簡化機(jī)械裝置成本，并實(shí)現(xiàn)分揀包裝目的的前提下，推廣該機(jī)構(gòu)的普及，解決果農(nóng)存在的實(shí)際問題具有很高的經(jīng)濟(jì)
3、和社會價(jià)值[5]。
1分揀裝置的整體方案設(shè)計(jì)
目前常用分揀設(shè)備有滾筒篩式分揀機(jī)、震動篩式分揀機(jī)以及直線型變距分揀機(jī)和滾筒式分揀等。前三種分揀方式都有對分揀水果損傷嚴(yán)重、分揀失誤率高以及成本高昂等，結(jié)合研發(fā)該百香果分揀包裝裝置的初衷和綜合效益來看，前三種分揀方式都不適合，最后我們選用了滾筒撥片進(jìn)行分揀的分揀方式。整體的分級分揀裝置由分揀機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、動力機(jī)構(gòu)和其他支架機(jī)構(gòu)組成。
2裝置各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
分揀機(jī)構(gòu)主要由撥片以及滾筒兩個零部件組成，設(shè)滾筒的轉(zhuǎn)速為30rad/min。百香果大小分為三個等級，小果果徑為45~
4、49mm；中果果徑為50~54mm；大國果徑為55~60mm，故該裝置設(shè)有三級分揀區(qū)。如圖2所示，在第一級分揀區(qū)中，固定安裝有一根直徑大小和滾筒直徑相同的階梯軸，輸送帶將百香果輸送到階梯軸軸線的正上方進(jìn)入到第一級分揀區(qū)開始分揀，階梯軸與第一根滾筒間的間距等于L1。因此第一級分揀區(qū)有四個分揀間隙。同時，也將第二級分揀區(qū)的分揀間隙設(shè)為四個，如圖2所示。整個分揀機(jī)構(gòu)中，滾筒的使用數(shù)量為8根。在分揀過程中，可能會因?yàn)榘傧愎砥み^于光滑而導(dǎo)致果子在滾筒上打滑的現(xiàn)象，因此在每根滾筒上都安置由一塊撥片。撥片位置如圖2所示，滾筒上留有足夠的空間，撥片可以根據(jù)滾筒旋轉(zhuǎn)的不同位置，利用重力實(shí)現(xiàn)撥片的伸縮。如圖2所
5、示，當(dāng)撥片旋轉(zhuǎn)到位置一、位置二時，撥片由于重力原因隱藏到滾筒里，不會影響正常分揀。當(dāng)撥片旋轉(zhuǎn)到位置三、位置四時，受重力作用，撥片伸出滾筒，若分揀過程中百香果出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，撥片將打滑的果子撥動到下一級分揀道上，依次類推直到百香果得到分揀。第一級分揀區(qū)的滾筒間隙為49mm，則第一級分揀區(qū)內(nèi)滾筒軸線間距L1=滾筒直徑+滾筒間隙，滾筒直徑為Φ40mm，故第一級分揀區(qū)域內(nèi)滾筒軸線間距L1為89mm；而第二級分揀區(qū)域的滾筒間隙為54mm，則第二級分揀區(qū)域內(nèi)滾筒軸線間距L2=滾筒直徑+滾筒間隙，L2為94mm；經(jīng)過一、二級分揀區(qū)仍未分揀的百香果則定義為第三級水果，即大果可直接輸出由收集道進(jìn)行收集裝箱
6、。設(shè)有1000顆大小不一待分揀的百香果，每顆百香果的重量在60g至120g左右，其中設(shè)大果的均重為120g，直徑為55mm；中果重量均重100g，直徑為52mm；小果均重60g，直徑為45mm。1000顆待分揀的百香果中大果占比例為50%，中果占30%和小果占20%。
2.2傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
整個裝置的傳動機(jī)構(gòu)由軸承、傳動帶、帶輪組成。根據(jù)分揀效率和實(shí)際承載情況，選用深溝球軸承，因此完全符合傳動要求，無需校核軸承。符合開式傳動的速度要求，且整個傳動機(jī)構(gòu)中，帶傳動采用頭尾相連的S型連接方式，如圖3帶傳動布置結(jié)構(gòu)示意圖所示，二級分揀區(qū)的末端滾筒與電機(jī)相連，其余滾筒首尾依次用傳
7、動帶連接進(jìn)行傳動，使百香果能夠順著分揀方向依次前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)分揀。
2.3動力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
設(shè)分揀機(jī)構(gòu)最大功率為Pmax，當(dāng)分揀機(jī)構(gòu)中的分揀所有間隙滿載時功率達(dá)到最大，故選用YDS56型號的低速電機(jī)，已知電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為37.5rad/min，且滾筒轉(zhuǎn)速為30rad/min，故電機(jī)與分揀機(jī)構(gòu)間帶傳動的傳動比為i；i=37.530=1.25。電機(jī)輸出軸和帶輪采用普通平鍵連接，作為整個裝置的動力機(jī)構(gòu)。
2.4其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
支架材料采用方形鋁棒，通過焊接的方式固定成型。支架兩兩之間用鋁棒焊接，增加強(qiáng)度。在高度三分之一高的位置上固定有一塊方形鋼板，用于安裝電機(jī)
8、和減速器等動力機(jī)構(gòu)，鋼板下設(shè)有一根方形鋁棒支撐柱，保證工作時的穩(wěn)定性。第一、二級分揀區(qū)的收集道兩邊設(shè)有擋板，在第一級分揀區(qū)和第二級分揀區(qū)中間設(shè)有分隔板。第三級分揀區(qū)的收集道底部設(shè)有方形卡槽，可通過卡槽將整個收集道卡在支架的橫梁上實(shí)現(xiàn)安裝，同時方便拆裝，同樣兩邊設(shè)有擋板。
3裝置分揀流程及工作原理
如圖4所示，該裝置由動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)以及機(jī)架和各收集道組成。分揀流程大致如下：打開電動機(jī)1開關(guān)啟動裝置，將采摘好的百香果由滑梯2滑下送入裝置，中小型百香果經(jīng)分揀機(jī)構(gòu)3分級分揀落入一、二級收集道4，剩余未分揀的大果從第三級收集道5進(jìn)行收集，然后集中進(jìn)入包裝箱內(nèi)進(jìn)行包裝
9、。
4結(jié)語
整個百香果分揀裝置，各硬件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，并運(yùn)用軟件進(jìn)行了機(jī)構(gòu)仿真，模擬結(jié)果滿足要求。在最大化減小成本的基礎(chǔ)上，能夠滿足種植戶對百香果的分揀分級要求，明顯的提高分揀效率，并保證百香果的品質(zhì)完好。筆者詳細(xì)介紹了該分揀裝置各部件的設(shè)計(jì)以及裝置的使用說明，對百香果產(chǎn)業(yè)鏈具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對水果分揀生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用也有一定的研究價(jià)值。
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百香果分揀裝置設(shè)計(jì)研究
