小金橘自动分级机机械设计-水果分选机设计【三维SW模型图】【含11张CAD图纸和文档资料】
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塔里木大学毕业论文(设计)任务书学院机械电器化工程班级农机13-班学生姓名康鹏程学号8031209104课题名称一种小型水果自动分级机机械部分的设计起止时间2012年10月29日2013年5月18日(周)指导教师肖爱玲职称副教授课题内容:在对水果预处理时,首先要对水果进行分级处理。分级的要求不仅要较为精确的分出果品的大小,还要使果品不受损伤,保证果品的质量。本设计主要针对小型水果设计出自动分级机机械部分。主要包括:水果分级机构、动力传输机构、水果输送机构。拟定工作进度(以周为单位):第1周第2周 通过查找文献资料,了解小型水果的品种及特性。水果自动分级机械发展的国内外现状。第3周第5周 设计小型水果自动分级机机械部分的总体方案。第6周第9周 针对小型水果设计出自动分级机机械部分:水果分级机构、动力传输机构、水果输送机构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书,对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。主要参考文献:1 吴德光.国外水果分级技术.J. 云南农业大学学报.1992.6 7(2)110-114 2 邓良平. 水果产后商品化处理设备现状与发展方向J. 粮油加工与食品机2000,7(6).3 吴德光. 国外水果分级技术J. 云南农业大学学报, 1992,6 (7). 4 白 菲,孟超英. 水果自动分级技术的现状与发展J. 食品科学, 2005,4 (26).5 张 聪,罗建生,陈朝旭,等. 荔枝分级包装设备的研究开发J. 食品工业科技,2003,3(3). 6 张志恒,胡文兰. 我国居民水果消费的现状前景及其对策J. 中国果品研究1996,4(4)7 张复宏. 中国水果的出口结构分析及对策J. 农业科技管理, 2009,2(8).8 张方明, 应义斌. 水果分级机器人关键技术的研究和发展J. 机器人技术与应用,2004,2(1).9 李庆中, 汪懋华. 基于分形特征的水果缺陷快速识别方法J. 中国图像图形学报,2000,5(2). 10 籍保平, 吴文才. 计算机视觉苹果分级系统J. 农业机械学报, 2000,31(6).11 何东健, 杨 青, 薛少平,等. 果实表面颜色计算机视觉分级技术研究J. 农业工程学报,1998,14(3).12 杨可桢,程光蕴,李仲生. 机械设计基础M.第5版.北京:高等教育出版社,2006.5 13 单辉祖. 材料力学M.第3版. 北京:高等教育出版社,2009.214 裘建新.机械原理课程设计指导书M.第 5版.北京:高等教育出版社,2008. 15 陆凤仪. 机械原理课程设计M. 北京:机械工业出版社,2002. 任务下达人(签字) 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注:1、此任务书由指导教师填写,任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份,一份留学院存档,一份学生本人留存,一份指导教师留存。编号: 外文翻译(原文)题 目: 水果分选机分选 部分设计 院 (系): 专 业: 学生姓名: 学 号: 姓 名: 职 称: 题目类型:理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 对java苹果果实损伤最小的分选机器的设计摘要Java苹果水果特性是:有非常吸引力的皮肤,甜而脆肉,对高机械损伤非常敏感。java苹果在泰国生产已经流行于当地和外国市场,几乎全年都是可用的,以优惠的价格出售。水果采后出口驱动的机械化设备,其中至关重要的新型机等机械为java苹果仍然是不可用的。本研究旨在设计、构建、测试和评估一个有效的分级机对于java苹果。设计概念特色有:a) 一个分级参数决定了直径的水果,b) 一个分级机制导致最小伤害。分级机是由送料单元和由两个187 W 220 V 50赫兹电机驱动、齿轮减速器和滑轮组成的一个传送单元。性能测试表明, 带的速度和倾角的大小;带的进给速度和水果取向严重影响着工艺性能于p 0.05。在最佳工艺条件下连续机械分级取决于品种。最佳的工艺性能的显著特征就是污染或错误比为10.8%-16.5%,和一个吞吐量能力为149.7 -195.1Kg/h。此时对水果没有明显的损害。手动分选的导出的java苹果出现一个错误比率为27.9%,伤害比例的13.3%,和一个容量为107.2Kg/h。因此,java苹果分级机可以经营没有增加更多的机械破坏大小的水果。命名 java苹果的直径 ,mm 传送带的发散角 , 传送带的倾斜角度 , java苹果等级1和等级2之间的孔直径 ,mm java苹果等级2和等级3之间的孔直径 ,mm 等级为1的java苹果果实的平均直径 ,mm 等级为2的java苹果果实的平均直径,mm 等级为1的java苹果果实的标准偏差 等级为2的java苹果果实的标准偏差 分选效率 Q 吞吐能力,Kg/h 平均污染错误率 等级i的流率,Kg/h 相关成本等级为i的分数 等级为i的苹果果实的总数 等级j从等级i回收的品种数量 等级g从等级j回收的品种数量 等级i中回收的苹果总数量,Kg 混合之初等级i的分数 从等级i中回收的正确的水果分数 t 进给时间,h 权函数 等级i中回收的总重量 Kg 注入分选系统的总重量,Kg介绍 Java苹果果实流行于泰国和国外因其美丽的皮肤颜色也是甜而脆肉。水果的营养价值极高。在2005年,出口苹果肉来自泰国的爪哇达到高达4460万美元,这使它第三排名后出口水果榴莲和龙眼。采后的行动在新鲜水果、上浆是相当的劳动密集型的。浆纱是必要的,因为大小的水果a)具有较高的价值,如果出售水果吗b) 它吸引买家和c) 它促进包装设计(Jarimopas et al,2007和Peleg,1985)手动浆纱是充满缓慢上浆率,较大的误差和机械损伤。例如,手工上浆的新鲜芒果Jarimopas,Toomsaengtong, & Inprasit,2007和榴莲(Jarimopas,Siriratchataapong,Sukharom,Sihavong, & Goto,1992) 被发现造成偏差率和43%的34。上浆机开发工作与热带水果通常由一个双齿辊破碎机辊齿孔式、带、板仪、和不同带。Jarimopas,Kongwatananon,Rangdang,Yamashita(1988)测试了一个商业橘红色的上浆机,基于多孔输送机机制仪。他们的机器由五孔直径和大小不一的钢瓶的6年级水果的容积为1.5吨h?1和上浆效率可达87.5%。效率高上浆也许是由于non-deformable光圈。虽然商业上可行,喂养必须单层手动控制,这是一种不良的特征。一个小的尺寸的橘子数目长期阻碍了斜面水果钢瓶之间,使经营者有手动移动到下一个旋转圆筒水果继续上浆。这是一个愤怒的原因操作员和它减慢了。扶轮上浆机(GREEFA,Geldermalsen、荷兰),这是发达模型和董事会双齿辊破碎机辊齿皮带,被用来大小芒果(Jarimopas等问题,2007和Jarimopas等问题,2007)。芒果双齿辊破碎机辊齿的3个年级能种类(小、中、大)在一个持续的容量为1026公斤h?1和一个错误,发生率为23%。扶轮Greefa概念也被应用于其他sphere-shaped大小的水果和蔬菜,如番石榴(Jarimopas,Rachanukroa,和陈,2002)。仪器的优点是它的缓解交通工具,例如在轻型卡车。然而,它的性能局限于单层喂食和其特点是不一致的错误由于缝隙。Jarimopas丁晓萍。(1988)开发了一种新型解决分歧的带芒果。分带的是由两个75毫米宽腰带是在一个角度倾斜25以水平表面。这台机器在一个能力分级芒果1100Kg/h效率率为80%。低的倾向需要上浆带芒果旅行前更远校准的直径和血统的水果从通径带构成的主要缺点是这台机器。这导致了一个长的机器,使运输困难。此外,孔径不均匀性是矛盾的,因为上浆带。为frustum-shaped水果,比如梨子和胡萝卜,法勒(1985)建议使用分带进行有效的双齿辊破碎机辊齿的排序。一个适当的上浆机应该快速上浆率的特点,可接受的误差比率微不足道的机械损伤。Mohsenin(1996)表示,机械损伤是副产品的利用农业机械。这是可能的,造成上述机器机械损坏,但是相关的评估报道。Bupata,Jarimopas,和通常(2007)报道,直径的java苹果果实不同比例和水果的重量。javaapplefruit直径的变化各自的尺寸了Sarakan品种,Jarimopas,通常(2007)。基于压缩破裂javaapple皮肤的力量,其皮肤被发现更容易受到损伤,比苹果(Jarimopas等问题,2007和Jarimopas等问题,2007)。磨损和伤害都可能发现苹果联合国,包装java。java苹果产量高价格商业化,并获得知名度在国外市场上可用的几乎所有地方一年到头。水果生产是相当的工作服但短缺和劳动力成本变得至关重要。因此,要求上浆机增加了。一个特定java苹果上浆机是不可用的。因此,本研究旨在设计、开发的一种结构简单、紧凑,崎岖的机械仪工作与非常敏感的水果都是一个挑战。材料和方法设计和运行设计设计理念包含四个标准:一)浆纱参数由直径的java苹果头直径(Dm在图1),b)不得不在曲线斜率上浆机理的损失减少到最低程度,c)上浆机必须提供一种机制能够始终如一地米果直径和统一释放量水果装入接收集装箱相应的大小和d)机器应该简单、结构紧凑、坚固耐用,且可移动。皮带的设计选择了不同,因为(我)浆纱皮带提供两种接触点的直径测量java苹果进展而水果沿腰带。(二)在浆纱带旅行期间同时运动分歧,因此,测量水果前往了皮带腰带在他们的基地(孔)失去接触测量孔的果实;水果降落到接收集装箱相应的大小。(3)java苹果果实的形状。初步跌落试验java苹果果实 15新鲜完整(粒度大小均匀)从150年、200年和250毫米高到一个坚硬的表面缓解由20毫米泡沫橡胶透露水果损坏发生在一个最小的投入高度200毫米。为一个假定的均匀加速运动,这相当于0.2秒下降时间(Meriam,1975)。旅行速度的浆纱带200毫米年代1和联合时间的水果和水果的脱除下降到盘0.5秒,规定一个可行的安排在2000.5 =水果100毫米间隔。上浆机的分带设计为允许3水果同级去沿着带序列(小年级允许4水果)(图2)。三个等级(大、中、小型)是必需的。积极的长度为900毫米和100毫米的额外的空间收果子的反弹(如果有的话)两边,提供一个总长度1100毫米是指明。带的发散角在图1。根据Bupata丁晓萍。(2007年) 等于0.29、0.55、0.34和的javaapple Toonklao品种,分别Tubtimjan和Tongsamsri。倾斜的角度表现为带图1。分带的需要倾向于水平面,因为倾向导致点与运动的过程中每一颗果子不论尺寸大小。因此,每一个水果以它的头直径,应该是太大的水果瀑布和不对称的躺在皮带就运动,因此没头直径测量。如果太小,水果可能呆在篮下的肩膀,直径测量不发生。适当的倾斜角度()因此需要确定。情绪智商。(1)(法勒,1985)提出了估计的直径的分离(X12,X23)之间的java苹果果实相邻的成绩从均值和标准偏差的每一个相邻的品位。X12的价值观和X23由表1给出。 这里, java苹果等级1和等级2之间的孔直径 ,mm 等级为1的java苹果果实的平均直径 ,mm 等级为2的java苹果果实的平均直径,mm 等级为1的java苹果果实的标准偏差 等级为2的java苹果果实的标准偏差表1统计的插孔和角的浆纱腰带。品种 结果最大粒径大小(mm) (mm) (mm) () S M LTK 52.921.57 57.700.89 64.121.37 59.964.16 53.017.30 0.29TM 45.302.93 58.081.53 65.801.36 62.879.40 94.8632.73 0.55TS 51.152.20 58.471.53 63.071.82 65.3310.02 47.3913.29 0.34 显示发达java苹果果实上浆机的单位和分带料浆单位。进料单位,598毫米宽,长1430毫米- 520毫米高,是钢做的。两个25.4毫米直径圆柱轴安装在顶部的框架,便于带的调整。喂料带,Ammeraal型带Flexam EM 10月2日绿色成品(Ammeraal Beltech,Heerhugowaard、荷兰),是100毫米宽,2400毫米长和并行到地板上。喂料装置,推动了0.19 kW 220 V 50赫兹电机、1:20齿轮减速器,一个链和一个滑轮。一个“u”型橡胶地垫是附属于传送带表面80毫米间距部分集装箱水果为均匀半自动水果吃食。上浆机、钢做的和390毫米宽,长1510毫米和765毫米高,表现了一个托盘的钢材收到600厘米宽长1100毫米、80毫米深。接收托盘缓冲与20毫米橡胶泡沫为两个可调分区水果尺寸要求的分离。上浆带偏离和倾向于水平面的在学位。每两种浆纱皮带,Ammeraal类型Nonex EM 8/2蓝色成品100毫米宽长2500毫米。的外表面带内衬有4毫米胶乳泡沫。每一个带被赶在相同的速度下由一个220 V 50赫电机工作在1450转/分钟以减小齿轮以及万向节。锥形布管的端部之间放置喂料带的开始带控制上浆垂直下降的java苹果果实,减速水果掉落在浆纱带从而减少损坏的水果。运动上浆带水果低于水平从而减少垂直滑动。圆锥形布管120毫米长和由纱。它有一个直径100毫米孔径顶部和厚度不超过60毫米的孔直径在底部,麦克喂食。 运行 Java苹果水果手动输入u型橡胶连续饲喂带由操作员以这样的方式结束的水果是杆平行于带运动。这就提供了一个统一的自动送料的水果浆纱带。然而,喂料机容量限制了使用者的能力。水果离开喂食运输带和垂直进入了圆锥形布管(图4),但圆锥形布管不仅把水果垂直。 进行上浆带的爪哇苹果果实过去2接触点。向前运动,分歧的浆纱带和单果重下降导致水果对低端或皮带的光圈。因此,两个接触点带面尺寸和水果不断。这种现象的发生,会导致皮肤擦到水果和可能引起磨损。当水果达到的孔,这是防止表面的缓冲的浆纱腰带。 性能测试 样品制备测定的最佳工作条件包括随机选择newly-harvested、统一和损害自由java苹果果实。每种大小三十样品水果(三个大小:小、中、大)各品种的(三品种:Toonklao Tubtimjan和Tongsamsri,收集整理了。最大的水果头直径、长度和重量测量每个样本的游标制动和电子平衡(G 6000年,生产的生产公司,Goettingen、德国)。测定的最佳倾角与速度的角度浆带方差分析(一个样品的java苹果果实为原料,制备了如上所述。测试条件包括两个控制因素;倾向的角度的浆纱带(3个等级:75、80和85)和浆纱带速度(3个等级:10欧分,20欧分和30米分钟?1)。均匀喂java苹果样品,上浆带是在15米管制?1分钟。进行了五次重复,为一个结合的控制因素。上浆机的性能进行了评价与Eqs。(2)、(3)、(4)。=Q=这里,=+=同时在这里, 上浆效率 Q 吞吐能力,Kg/h 平均污染里错误率 等级i的流率,Kg/h 相关成本等级为i的分数 等级为i的苹果果实的总数 等级j从等级i回收的品种数量 等级g从等级j回收的品种数量 等级i中回收的苹果总数量,Kg 混合之初等级i的分数 从等级i中回收的正确的水果分数 t 进给时间,h 权函数 等级i中回收的总重量 Kg 注入上浆系统的总重量,Kg确定最佳水果取向和相关的机械损伤java的形状苹果果实(图5)确定了维度的最大值和最小值的水果的头。这两个参数都有显著性差异(Bupata et al,2007)。决定的条件和倾向速度,水果形状影响水果定位试验条件对于样品放置在喂养带(2个可能:随机位置和水平最大横径位置)。每一个水果放在样品干转向上浆单位。继90年爪哇苹果样品测试各种尺寸的随机收集并存储与之在15C 6小时(Jarimopas et al ,2007和Jarimopas et al,2007)。java苹果的损伤力学特性,机器尺寸,既与无锥形布管,以及控制套水果(这是不处理后经本机)使用Eqs比较分析。(5)、(6)、(7)。java苹果公司被损坏的评估分为三个层次:等级1例;无明显损害、二级;破坏的地区0.5%,三级: 破坏的地区0.5%。 连续运行试验 具备条件的速度和角度的倾向的浆纱带、喂料带速度、水果导向对料带固定在以前得到了测试。五百年,newly-harvested、统一和损害自由java苹果果实采收各品种的随机从出口果园在Nakornpathom、泰国。所有的水果都无法各品种的样品测量的物理特征,进行了每一个水果样品作为早些时候报道。结果和讨论优化速度和倾斜角度的浆纱带具体品种、速度和倾斜角度的浆纱带平均污染严重影响效率和上浆率p 0.05);基于优先级的污染率。最优速度和倾斜角度20米/分钟和85为Toonklao变化,导致最低的23.3%和79.7%的电子战(表2)。为Tubtimjan品种,适当的速度和倾斜角度20米/分钟和75,导致最低的12.1%和Ew 92.8%(表3)。虽然速度的喂养一带保持不变在15米/分钟,最佳速度和倾斜角度的浆纱带为Tongsamsri是20 - 30米/分钟和80,导致最低的88.2%的大约18.9%和Ew(表4)。表2速度和角度的影响倾向的浆纱带中的表现java苹果果实(Toonklao种类)上浆机。倾斜角度() 上浆带速度(m ) (%) (%)75 10 26.354.00 76.138.07 12 26.487.35 80.3210.49 30 27.443.48 81.977.8280 10 25.712.91 80.1110.95 20 33.146.28 75.247.23 30 33.272.45 74.914.9285 10 30.194.58 70.194.4520 23.304.19 79.745.21 30 25.263.91 76.246.07*是指在同一字母在同一列中标微不足道的差异指定p 0.05)表3速度和角度的影响倾向的浆纱带中的表现java苹果上浆机(Tubtimjan品种)。倾斜角度() 上浆带速度(m ) (%) (%)75 10 17.705.33 91.975.47 12 12.133.39 92.772.63 30 16.891.89 88.221.9680 10 20.749.17 85.427.96 20 24.255.86 88.4211.07 30 19.153.61 91.225.3386 10 25.255.09 76.188.2620 24.645.14 86.766.83 30 15.990.47 92.495.79*是指在同一字母在同一列中标微不足道的差异指定p 0.05)。 表4 速度和角度的影响倾向的浆纱带中的表现爪哇苹果上浆机(Tongsamsri品种)。倾斜角度() 上浆带速度(m ) (%) (%)75 10 24.072.76 94.963.76 12 29.015.05 95.554.73 30 23.853.25 95.103.1680 10 22.503.66 85.428.73 20 18.913.26 88.427.64 30 19.917.94 93.545.1587 10 28.604.95 87.098.9220 21.494.46 92.396.28 30 20.495.58 84.164.94*是指在同一字母在同一列中标微不足道的差异指定p 0.05)。料带速度优化操作机器的java苹果上浆在我)受控状态的最佳速度、倾斜角度的浆纱带和二期各品种的变化速度由于带均匀喂喂水果由操作员u型橡胶,发现喂食带速度有很大影响,艾玛及Q p 0.05为特定的品种。所示的最高和最低的电子战最佳饲养带速度为Toonklao,Tubtimjam和Tongsamsri品种。 表6 水果取向的影响中的表现java苹果果实上浆机。品种 水果取向 Q (kg/h) (%) (%)Toonklao 随机 263.9211.30 17.212.09 93.523.00 最大粒径 179.874.90 9.841.93 93.621.83Tubtimjan 随机 333.0928.51 6.472.46 91.2310.41 最大粒径 214.2233.49 3.161.07 97.940.97Tongsamsri 随机 326.7033.49 14.263.69 88.635.30 最大粒径 187.445.69 8.661.08 91.512.70*是指在同一字母在同一列中标微不足道的差异指定p 0.05)。显示群java的苹果果实大小分带上浆机既与无圆锥形布管和对照组的Tubtimjan,Tongsamsri和Toonklao品种。各种各样的大小的水果按机器安装锥形布管较少损伤比水果展出按机器没有锥形布管安装。Tongsamsri品种,有损伤3级按机器没有锥形布管,而没有苹果。表7;java机械损伤大小苹果果实(既与无锥形布管在机)在比较与控制样品。苹果是java的伤害分成三个层次- 1级:没有明显的损失,等级2:破坏的地区小于0.5%和三级:破坏的地区超过0.5%。连续性能上浆机的分带,经500年java苹果果实不断上浆中的各Tubtimjan,Tongsamsri和Toonklao品种。Tubtimjan品种和Q为12.2%和195.1公斤/小时,而Tongsamsri品种分别为的16.5%和181.7公斤/ 小时,Toonklao 10.8%和149.7公斤/小时。对于一个给定的变化,并问相对低于先前的测定中获得2.3.3项。这可能发生的,因为2.3.3节,有平等的编号为各大小;然而样品制备连续性能测试时依赖什么水果种植提供。重量比苹果果实的爪哇的小:中等:大尺寸的Tubtimjan品种是0.2:1:0.24,这些Tongsamsri品种1:0.99:0.57和Toonklao品种分别为0.48:1.00:0.33,分别。手动份量的java的Tongsamsri苹果品种,开往出口,平均达到107.2公斤/小时的表演污染率为27.9%,机械损伤(Eq。(7) )的13.3%。控制各种各样的受损区域被发现有轻微不同p 0.05机械尺寸的水果相比, 这意味着上浆机不花额外的明显损伤大小的水果。另外,java苹果果实机械仪可以运行在零明显的损伤作用。少犯错误,提高能力,特别是零明显损害分类的水果都被认为是一个重要的优势的浆纱分带机器。结论性能测试的java苹果果实上浆机表明速度和倾斜角度的浆纱带、进料带速度和水果取向显著地影响浆纱性能,p 0.05)。最适反应条件下连续机械浆是依赖于各种各样的水果。上浆性能最优有相当一个错误比率为10.8 -16.5%,吞吐能力149.7 -195.1公斤/小时。手动份量的java苹果开往出口的27.9%,平均比值特征误差13.3%,在损伤和容量107.2公斤/小时。发达java苹果浆纱设备可以运行在“零明显的损伤”,因此没有额外的机械损伤大小的水果。承认所有的作者想把这项工作对成功的Bundit Jarimopas迟教授。本研究通过程序格兰特是支持前沿研究网络战略奖学金,博士。泰国博士学位程序从办公室的高等教育委员会,泰国。作者想表达自己的感激之情对金融支持收到了研究生教育和研究开发项目采后技术在清迈大学和研究生院的Kasetsart大学、采后技术创新中心(PHTIC)。最终,我们要感谢Rajamankala理工大学Thanyaburi、泰国。小金橘分级机械康鹏程(塔里木大学机械电气化工程学院, 阿拉尔 843300)摘要:本文介绍了水果分级技术对与我国水果产业的作用及意义。同时针对水果分级技术,对国内外的发展现状进行概述。在充分了解了国内外现有的技术,以国内外水果分级技术发展的现状作为技术依据,设计了小型水果自动分级机械。本设计以小金橘为例进行设计创新。对采摘后的“小金橘”一类的小型水果,对体积的大小进行分级处理,主要完成上料机构部分、分级结构部分的设计及计算,包括方案的论证、传动结构、分级部分链条、链轮轴及其他主要零部件的设计及计算。关键词:金桔、水果分级 、 分级机构 、上料机构1小金橘分级机械设计目的随着需求的增长我国的水果产业面临着机遇和挑战。如此大的需求量必定带来巨大的市场,但随着水果量的增加必定面临诸多的问题。最关键的问题就是产品商品处理化的问题,以过去人工的方式必然满足不了市场的需求。机械化智能化的处理势在必行,解决好这个问题必然带来水果业的快速发。因此水果加工机械的发展将为水果产业的发展打下坚实的基础。小金橘水果分级机械通过对水果的形状、大小等主要品质指标进行分类,为后期的水果分级包装做准备。本设计通过一定的创新,为水果分级的方法提供一种方案。2 小金橘分级机械的整体设计 1. 入料槽 2.铺平刷 3.限距螺杆 4.分级机架 5.一级出料口 6.二级出料口7.三级出料口 8.四级出料口 9.上料机机架图2-1 整机布局图整机分为四部分:(1)储料部件的大小决定着人工加料的次数、频率。(2)上料部件的作用,一是完成对物料的输送,将物料运输到分级机的分级执行部位,减少人力劳动,保护人不接触使人不适的环境。(3)分级部件是分级机的核心部分,该部分的设计直接影响着机器的性能。(4)收料部件是将分级后的不同等级的物料分别回收。3 上料部分设计 上料机呈现一定的角度。设计这一角度的设计目的是为了调整物料的分布状态,使得物料均匀分布。在物料进入分级部分时能够是分散的状态进入。有利于分级的精准。同时也是基于人性化的考虑。呈现出一定的角度,使得入料槽的高度降低,方便操作人员的入料操作,减轻劳动强度。图3-1上料部分示意图4分级机械的工作原理滚杠通过结合杆连接到限距螺杆上,连杆的一段在螺纹槽内运动。限距螺杆是一个变螺距的螺杆,螺杆的螺距分为四个段节,每个段节的螺距依次增加5mm。当滚杠运动到不同螺距的段节内,滚杠呈现不同的间隙,实现间隙的动态变化,从而实现水果的大小分级。如3-2图所示。图4-1 分级部分示意图图4-2 限距螺杆连接滚杠示意图其优点在于:使用这种机构的水果分级装置,当水果在变间距的辊子输送装置上运行时由相应间距的辊子间落下,进入置于辊间下的果子收集装置,从而实现分级,这种分级形式,可避免水果受到滚筒的切割,因而可完全避免水果的摩擦、挤压,大大提高水果分级的质量。5结论本设计根据国内外水果分选机的研究现状和实际应用,在了解我国现有市场上的分级机械和我国的国情的前提下,进行的从上料、分级、收料的整机设计。主要结论如下:(1)对于小型水果的分级方法,多采用大小分级且一般都以机械式进行大小的鉴别,筛选。主要是由于小型水果质量轻、体积小的原因。质量太轻,用称量式的分级方法精度不易保证。用光电式的鉴别方法成本高,对于光电设备硬件要求高。目前光电式鉴别法用于荔枝这样易损伤的水果分级(仅限于实验室)。(2)使用固定间隙式的分级机械,分级过程必须对水果进行多次转移,才能实现分级过程。对于易损水果,在这一过程中势必会造成一定的损伤。减小水果转移次数,是解决问题的关键。本设计在同一平面内,实现分级间隙的动态变化,很好的解决这个问题。(3)面对小型农户这样的市场主体,水果分级机械体积小、操作简单、分级较为精准、能实现一机多用。这样的设计将有很好的市场竞争力。本设计存在的问题:(1)限距螺杆的设计还过于粗狂,使用圆空心钢进行车削加工,加工出变螺距的螺纹。加工后的螺距固定,功能有局限性。通过精巧的设计,实现螺距可根据需要调整。(2)出料的部分设计有一定缺陷,物料与收料板有撞击,有发生撞击损伤的隐患。(3)限距螺杆的直径大小的确定仍需优化,直径过大圆周线速度大会产生热,直径过小导程角变大,不利于滚杠向前移动。需要经过优化设计来确定最优值。参考文献:1 邓良平. 水果产后商品化处理设备现状与发展方向J. 粮油加工与食品机械,2000,7(6).5-72 吴德光. 国外水果分级技术J. 云南农业大学学报, 1992,6 (7). 15-173 白 菲,孟超英. 水果自动分级技术的现状与发展J. 食品科学, 2005,4 (26).56-584 张 聪,罗建生.荔枝分级包装设备的研究开发J. 食品工业科技,2003,3(3). 14-165 张志恒,胡文兰. 我国居民水果消费的现状前景及其对策J. 中国果品研究, 1996,4(4).18-196 张复宏. 中国水果的出口结构分析及对策J. 农业科技管理, 2009,2(8).30-327 张方明, 应义斌. 水果分级机器人关键技术的研究和发展J. 机器人技术与应用,2004,2(1). 56-588 李庆中,汪懋华. 基于分形特征的水果缺陷快速识别方法J. 中国图像图形学报,2000,5(2). 67-68 9 籍保平, 吴文才. 计算机视觉苹果分级系统J. 农业机械学报,2000,31(6).70-7210 何东健, 杨 青, 薛少平,等. 果实表面颜色计算机视觉分级技术研究J. 农业工程学报,1998,14(3).11 杨可桢,程光蕴,李仲生. 机械设计基础M.第5版.北京:高等教育出版社,2006.5.67-6812 单辉祖. 材料力学M.第3版. 北京:高等教育出版社,2009.2.45-46 塔里木大学 毕业论文(设计)开题报告课题名称 一种小型水果自动分级机机械部分的设计学生姓名 康 鹏 程 学 号 8031209104 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 农机13-1 指导教师 肖 爱 玲 起止时间 2012.10.15-2013.5.27 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容:1、本课题来源及研究的目的和意义;2、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析;3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析;4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路;5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法;6、完成本课题的工作方案及进度计划;7、主要参考文献(不少于7篇)。二、本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”的两周内独立撰写完成,并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体,字数在3000字以上,由学生在本报告册内填写,页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文(设计)课题须提交开题报告一式三份,一份学生本人留存,一份指导教师存阅,一份学生所在学院存档,备检备查。一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源:自选题1.2 课题研究的目的和意义水果中富含多种维生素和矿物质,而且适于生食的特点又避免了烹调过程对维生素等营养物质的破坏作用,使这些营养素保持较高的利用率。水果亦含有丰富的膳食纤维素,能促进肠道蠕动,有利于粪便排出;并能加速某些有毒物质的代谢过程,减轻毒物对人体的损害作用。基于水果的营养特点,营养学家已把水果作为食物结构中的一个重要组成部分,并指出了为维持人体健康,每人每年需要食用80kg左右水果的指标。随着社会生活水平的提高,对健康意识的增强。人们不仅对水果的需求量越来越大而且对水果品质的要求也越来越高,水果的分选变得越来越重要;不仅如此随着农业劳动者文化水平的提高,他们将农业经营管理的理论实践于农业生产中。不再用原始的粗狂式经营方法,而是懂得将水果进行分级处理。不同等级的价格不同,从而获得更大的利润,实现利益最大化。可见水果分级不仅是广大消费者的要求,更是农业劳动生产者自主性的生产劳动。而水果有着分选工作时效性强、标准高的特点。如果靠人工实现分选工作,将增加生产劳动者的劳动负担。而且人工劳动不仅效率低且成本较高。因此实现机械化、自动化作业势在必行。中国果品流通协会常务副会长傅秀泉曾说道:目前发达国家人均水果年消费量为83.3公斤,发展中国家为55.4公斤,而我国人均年消费水果量仅为45.6公斤,较发达国家低45%,较发展中国家也低18%。按现在的总人口计算,我国人均消费水果要达到全世界人均年消费61.4公斤的水平,需要增加2000多万吨的供给量。预计今后一个时期,我国居民水果消费将会有较快增长,并成为带动水果产业发展的动力。水果加工机械的发展将为水果产业的发展打下坚实的基础。二、国内外水果分选分级设备的发展特点与趋势2.1国外发展现状国外早期的水果自动分级方法主要通过CCD相机,采用无损检测、计算机分析处理等手段对水果逐一进行分析判别后得出综合结论。利用机器视觉技术实现农产品内部品质无损检测是目前国际上正在研究的热点课题。除了使用高效的信息处理技术,水果的质量无损检测手段包括近红外线、红外线检验等光学检验方法和高光谱、多光谱技术等。其发展趋势有以下几点:1、由于水果一般都比较娇嫩,容易擦伤或碰伤,采用传统的机械式分选分级机具难免会出现损伤,从而造成“降级”损失。随着科技水平的不断提高,各学科互相渗透日益普遍,光学、电子技术广泛应用到分选分级设备中。运用光、电技术,不仅效率高,检验精度也高,还可以测定果实的成熟度、含糖量、有否病虫害、空心等,对这些项目,传统机械式是无能为力的。运用光、电技术,还可以去掉很多繁杂的结构,机具紧凑、灵巧,可靠性高,甚至造价还低。2、为适应生产要求,机具的处理能力日渐提高自动化水平也不断提高,所需操作人员越来越少,因而成本不断下降。设备广泛实现了仪表化和数显化。3、注意改善劳动条件,在可能条件下,为操作者提供比较舒适的工作环境。4、逐步由单项检验发展为多项复合检验,联机群检成一线,可以对形状、成熟度、内部质量等方面按要求同时依次连续进行,这样可避免由于被检项目较多、多次装机几经周折而损伤果实,从而进一步提高了商品竞争能力。5、大力发展多品种通用分选机,可用于几种果实的分选。实现一机多用,只需更换部分部件及分选标准的指令,就可进行另一种水果或果菜的分选。机具可充分利用,节约了机具设备的投资、存放场地和保养费用。6、新技术为市场需要服务,但要善于了解消费者的心理。目前,探测果实是否空心或内在质量时,广泛采用测透光率的方法,也有应用X射来测量。7、分选分级只是收获后包装前的一个环节而已,目前不少厂家已将分选、清洗、初加工、包装等几道工序连成一线(不包括待贮藏的),视生产的需要及果品的实际情况统一考虑,而不必将分选分级另外划为一个独立部分。2.1国内发展现状由于国内对水果品质检测及自动分级研究时间不长,有一些成功的研究,但远谈不上大规模推广应用。还存在许多需要继续解决的问题。如国内研究的对象大多在静态的状态下进行,另外以前对水果研究主要的是单渠道单指标的分级,对水果的多个品质指标进行检测时,处理速度较慢。对水果品质进行快速、全量检测,多渠道同时并行,国内学者需要继续研究与攻克的难题之一。同时,理论和实际还有很大的距离。目前我国水果所用的分级设备还仅限于机械分级法,即利用重量和大小分级设备进行分级;机器自动分级设备主要依靠于进口,应用并不广泛。三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析3.1、水果分级的方法1、以水果的外部特征为分选标准一般来说,水果的外部特征比较容易测量,基于水果的外部特征的分选设备种类繁多、技术成熟、经济实用。(l)按质量分选。根据水果的质量进行分选的分选机,是最早开发的机种,现在被广泛地应用于苹果、梨等水果的分选作业。目前主要是机械式质量分选机,有固定衡量秤和运动衡量秤两种形式。(2)按尺寸大小分选。按水果的体积大小进行分选的分选机,最常见的是筛孔滚动筒式、圆孔胶带式以及辊式。(3)按色泽分选。按色泽分选的原理是不同颜色对不同波长的光的反射强度不同。(4)按硬度分选。按硬度分选的方法应用比较少,是一种力学成熟度的分析方法。(5)应用计算机视觉技术的分选。由摄像机采集水果的图像,由计算机对水果的颜色、大小、形状和表面损伤情况等信息进行很精确的分析。 本课题采用按尺寸大小分选,课题的关键是保证水果不破损的前提下完成水果分级。采用栅格的间距大小分选出水果的大小,可以加快分选效率。采用缓冲装置是水果下落的速度减小,从而保证水果不会摔坏损伤。四、本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路4.1、本课题需要研究的难点问题解决的思路。4.1.1主要出现的问题1、从查阅的资料来看,所查到的现有的水果分级机械主要集中于大水果,如苹果、橘子等较为规则且不易破损的,小型水果主要是红枣、荔枝等表皮较为坚硬的。而对于草莓、杏子、李子这类小而且较易破损的分级机械较少。2、现有的水果分级装置在分离时利用水果重力通过分级的机械部分。对于表皮较脆、较软的水果,碰撞力将使水果产生伤害,不能保证水果的质量。3、现有的水果分级设备还存在运转时震动较大,震动产生的力也会损伤水果。4.1.2、需要解决的难题设计提出一种全新的研究方案,主要解决问题的思路:本设计的主要矛盾是:对于表皮脆而软的水果比表皮坚硬的水果分离起来比较困难,因为要考虑水果的损伤。本题是小型水果,小型水果主要有红枣、杏子、草莓、李子、桂圆等。满足杏子、草莓、李子这些易破损水果的分级要求,即可完成设计要求。主要难题有:1、对水果通过分级机械部分的方式进行改进或添加缓冲装置,减小碰撞力。2、对动力传动的方式加以改进或通过其他方式减小机器自身的震动,从而避免在运转过程中机械振动对水果造成的伤害。3、完成水果通过分级的机械部分前的传输方式,使得水果以正确的姿态进入分级部分。4、实现水果分级的效能,完成机械传动部分的设计。五、 完成本课题需要的工作条件及解决的办法1、完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料。2、了解各类小型水果的基本性质。水果分级机械的结构、原理等。3、了解各种类型的水果分级机械特点。4、关键问题可请求老师指导或通过同学讨论,选择适合水果分级机械的类型。5、对拟定的水果分级机械的分级部分进行设计、计算,利用Solidworks等绘图软件绘制出分级机械部分的零件图,装配图,反复对设计内容进行检验、校核。六、 完成本课题的工作方案及进度计划工作方案:1、设计并绘制出水果分级机械分级部分主要机体,确定机体的大概尺寸。2、了解并调查水果的不同等级要求的果实大小。确定分级栅格的尺寸。3、完成曲柄滑块机构的设计,选择适当的放置形式。确定各部件的尺寸。4、绘制出水果分级机械分级部分栅格分布,曲柄滑块机构的布置位置。5、设计出传动机构和变速箱。对其进行计算,选出适当的传动比。6、绘制出传动机构的分布空间。7、组装装配图并生成三维立体模型,观察效果并加以改进。8、反复休整与调试,达到最佳效果。拟定工作进度(以周为单位):第1周第2周 通过查找文献资料,了解小型水果的品种及特性。水果自动分级机械发展的国内外现状。第3周第5周 设计小型水果自动分级机机械部分的总体方案。第6周第9周 针对小型水果设计出自动分级机械部分:水果分级机构、动力传输机构、水果输送机构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书,对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。七、 主要参考文献【1】白 菲,孟超英 水果自动分级技术的现状与发展 食品科学 J 2005, Vol. 26, 增 刊 145页【2】吴德光 国外水果分级技术云南农业大学学报 J1992年6月 第7卷 第2期 110-114页【3】张志恒,胡文兰 我国居民水果消费的现状、前景及其对策 中国果品研究 J 1996 No.4【4】1张复宏. 中国水果的出口结构分析及对策 农业科技管理, J 2009,(8).【5】张方明, 应义斌。 水果分级机器人关键技术的研究和发展 J. 机器人技术与应用,2004,(1):34-37.【6】Miller B K, et al. Peach defect detection with machine visionJ.TransactionoftheASAE 1991,34(6):2588-2597.【7】李庆中, 汪懋华. 基于分形特征的水果缺陷快速识别方法 J. 中国图像图形学学报 2000,5(2):144-148.【8】李庆中, 张漫, 汪懋华. 基于遗传神经网络的苹果颜色实时分级方法 J. 中国图像图形学学报 2000,5(9):779-784.【9】籍保平,吴文才. 计算机视觉苹果分级系统 J .农业机械学报 2000,31(6):118-121.【10】何东健,杨青, 薛少平,等. 果实表面颜色计算机视觉分级技术研究J. 农业工程学报,1998,14(3):202-205.学生签名 康 鹏 程 2012年10月5日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日
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