【正文】 K 為啟動系數(shù)，取 2K? 則電機的最大啟動功率為： 1220 . 1 6 8 6 0 . 2 10 . 0 3 5=0 .9 5 0 .8 5 0 .9 9 0 .9 5= 0 .0 4 7 k wFVP?? ? ? ?????? ? ?啟 動啟 動減 速 器 輸 送 帶 軸 承 鏈 式中： ?為 傳 動 效 率 0 . 9 5? 減 速 器 為 減 速 器 的 傳 動 效 率 ， 取 ； 0 . 9 9? 軸 承 為 軸 承 的 傳 動 效 率 ， 取 ； 0 . 8 5? 輸 送 帶 為 輸 送 帶 的 傳 動 效 率 ， 取 ； 0 . 9 5? 鏈 為 鏈 傳 動 的 傳 動 效 率 ， 取 。 在 BC 段，忽略胡蘿卜所受摩擦力的作用，取胡蘿卜為分析對象，胡蘿卜受力如圖 36所示。 另外，輸送帶為彈性體，根據(jù)歐拉公式計算得緊邊拉力： NeFFu 8 1 1111 ?????? ?? 式中：由運輸機械設(shè)計手冊查得：光面滾筒，環(huán)境潮濕，包角為 180 度時， ?? 松邊拉力： NeFFu ???? ?? 初拉力： 120 1 3 9 .02FFFN??? 壓軸力： NFFP 2 7 82s i n2 0 ?? ? 分級裝箱裝置相關(guān)參數(shù)的確定 輸送鏈速的確定 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 為了保證勻果上料裝置出料口落下的胡蘿卜能夠正好落到分級裝置的對應(yīng)的間隔中，必須合理設(shè)置分級裝置的鏈速，若輸送鏈速過快，會導(dǎo)致分級裝置上空果率上升；鏈速過慢，可能會產(chǎn)生分級裝置上一格間槽內(nèi)容納一個以上的胡蘿卜，在分級時導(dǎo)致分級不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，合理的 鏈速能夠使得從勻果上料裝置落下的胡蘿卜依次落入相應(yīng)的分級裝置上的間槽內(nèi)。 胡蘿卜在輸送帶上的受力分析 胡蘿卜在輸送過程中，輸送帶所克服的力主要為輸送帶的摩擦力，胡蘿卜以及輸送帶本身的重力以及軸承等傳動部件的摩擦力。輕型傳動滾筒通過輻板與筒殼全焊接，輪轂與軸鍵連接，實現(xiàn)動力傳遞以及定位，滾筒結(jié) 構(gòu)如圖 33 所示。 （ 3）隔板間隔 胡蘿卜的最大直 徑為 ，為保證正常容果且不產(chǎn)生堆積，隔板的最大值為。 （ 1）隔板高度 將胡蘿卜簡化為圓柱體，其重心位于中心軸上，胡蘿卜在不同高度的隔板的受力情況青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 如圖 31 與圖 32 所示?？紤]安裝以及胡蘿卜能夠穩(wěn)定的盛放于隔板之間，并且有利于單果率，初定傾角為35176。由原理圖可知胡蘿卜位于輸送裝置的兩輸送推板間，同時，位于胡蘿卜上方的相接觸的毛刷轉(zhuǎn)動產(chǎn)生摩擦力，通過摩擦力的作用使得胡蘿卜往矯正板一側(cè)運動，胡蘿卜一邊往前輸送一邊以一側(cè)對齊；待胡蘿卜都整齊的排好后進(jìn)入分果區(qū)，分級板上開有長度由小到大的分級槽，當(dāng)胡蘿卜的長度小于該分級槽的長度時，胡蘿卜從槽中落下進(jìn)入 U型集果槽，實現(xiàn)胡蘿卜的分級。為了滿足要求，本設(shè)計選用了隔板式輸送帶將胡蘿卜均勻的輸送入分 級裝置，通過合理確定隔板的尺寸參數(shù)，達(dá)到均勻單果上料的目的。通過分級槽的長度尺寸不同，實現(xiàn)不同等級的胡蘿卜的分級。其中：勻果上料 裝置由隔板輸送帶以及傳動機構(gòu)組成。 具體要求 （ 1）胡蘿卜分級機按照長度自動將胡蘿卜分為大、中、小三種規(guī)格，規(guī)格要求分別為 15~ 15； （ 2）分級前應(yīng)首先實現(xiàn)單果輸送，分級過程中不得有卡果、堆積等現(xiàn)象，保證胡蘿卜的準(zhǔn)確分級； （ 3）胡蘿卜整齊裝箱，人工稱重封箱； （ 4）胡蘿卜分級機生產(chǎn)率為 。 （ 2） 成套的圖像處理分級裝置價格昂貴，常用于大型農(nóng)場以及大規(guī)模的果蔬加工廠，對于小型工廠的成本過高。輥軸式分級能適用于直徑分級的各類果蔬，具有很好的通用性。該裝置能夠準(zhǔn)確高效分級，但制造復(fù)雜，成本高。采用長鏈節(jié)的輸送鏈，鏈板上開有水平長槽，輥軸兩端安裝于長槽內(nèi)，在一定距離上有水平移動的自由度，輥軸伸出端安裝于旋轉(zhuǎn)的變螺距螺桿的螺旋軌道中，輥軸在隨鏈條往前輸送的過程中，受到變螺距螺桿的限制，控制相鄰兩輥軸的間距發(fā)生平穩(wěn)變化，實現(xiàn)連續(xù)分級。輥帶式分級機結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，但分級精度低，且需要配套的送果機構(gòu)配青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 合使用。常用的輥帶式分級機又有等徑輥帶式和變徑輥帶式兩種形式 [20]。但物料經(jīng)過多次翻滾完成分級 ，在分級過程中往往帶有一定的沖擊及夾果現(xiàn)象，傷果率高，且一般只適用于球形果蔬，很難推廣到胡蘿卜這種長桿狀果蔬。該機采用單個滾筒傾斜安裝，滾筒上不同部位開有孔徑由小到 大的篩選孔，當(dāng)物料在滾筒內(nèi)逐步往前輸送的過程中，依次在各部分分級區(qū)域進(jìn)行校核實現(xiàn)分級。內(nèi)層果蔬在進(jìn)入下級篩選時，還具有一定的撞擊作用，防止了篩孔堵塞。物料在每一級分級滾筒上自動進(jìn)行果徑的校核，直至小于分級孔的直徑，物料落入果盤，完成分級，否則進(jìn)入 V型槽繼續(xù)前進(jìn)，將物料由小到大依次分成若干等級。 （ 1）滾筒式 滾筒式分級機根據(jù)每一級滾筒上分級孔眼的大 小不同，依次對果蔬進(jìn)行分級。 圖 14 雙錐式滾子輸送翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)圖 基于機械視覺的果蔬分級線的生產(chǎn)效率和分級精度相較于傳統(tǒng)機械式分級要高的多，適用范圍廣，且屬于無接觸式檢測，對果蔬損傷小。輥軸受到下方反向轉(zhuǎn)動摩擦帶的作用，使得位于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 輥軸間的果蔬能夠在上方轉(zhuǎn)動，以采集到各個表面的圖像。 圖 11 基于機械視覺的果蔬分級線 圖 12 果杯式杠桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 分級線前端為輥軸輸送裝置，果蔬安放于兩輥軸間形成凹槽內(nèi)往前輸送，在此輸送線上進(jìn)行果蔬外表的檢測，并判斷相應(yīng)等級?，F(xiàn)在，國外也已經(jīng)實現(xiàn)了水果顏色的自動分級，并且已有多 家大型果蔬設(shè)備制造廠商進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的開發(fā)推廣，例如 荷蘭的 GREEFA 水果分級線， 代表型號有GeoSort 和 SmartSort；美國 Merling 高頻計算機水果分級系統(tǒng)， OSCARTM 型和 NERLIN青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 型高速水果分級生產(chǎn)線，以及法國的 Maf— Roda、意大利的 Unitec、新西蘭的 Compas，西班牙的 Fomesa 等都是全球化的果蔬分級包裝設(shè)備公司 [9]。其中機械視覺技術(shù)在無損檢測中運用最廣且理論日趨成熟，也是目前國內(nèi)外研究的熱點課題 [89]。 胡蘿卜 基本物理特性 及分級指標(biāo) 胡蘿卜 是 傘形科植物，其根部被人們直接食用，并被用于藥品、保健以及美容等領(lǐng)域[3]。在高效率生產(chǎn)和勞動成本不斷提高的今天，胡蘿卜分級作業(yè)的機械化儼然已是必然趨勢。我國胡蘿卜分級普遍采用手工和半自動兩種方式。 目前，我國進(jìn)行機械化果蔬分級的企業(yè)較少，裝備也落后于發(fā)達(dá)國家，分級工作基本上依靠機械與人工相配合的方式實現(xiàn)。在國內(nèi)市場，胡蘿卜作為健康果蔬品種之一，被人們直接食用或加工成菜肴，規(guī)格多以中小型胡蘿卜為主。 關(guān)鍵詞： 胡蘿卜 ； 勻果上料 ； 自動分級 II Design of Automatic Carrot Grading Machine Abstract This paper analyses the recent research situation of vegetables and fruits grading machine around the world. By analyzing and paring of the existing mechanism, a carrot intelligent grading machine is been designed. This grading machine is posed of a feeding device and a grading device. By making the analysis of the carrot’s stress and the state of motion , reasonable partition parameters need to be estimated to ensure the carrot fruit feeding separated . Utilizing the principle of screening, this machine use the sorting slot of which length vary from small to large , realizing the grading of carrot in accordance with the length. In order to ensure good convergence of two parts, the speed of the conveyor device classification should be reasonably determined after analyzing the carrot’s state of motion when it output from the feeding device. The principle of this machine is feasible and can grading carrots efficiently .With simple structure and convenient operation,this machine will liberate of a large labor force, promote the prosses of mercialization for carrot , fill the gaps in the long rodshaped fruit grader. Key words: carrot。勻果上料裝置采用隔板輸送帶傾斜上料，通過對胡蘿卜在輸送帶上的受力分析、隔板尺寸參數(shù)范圍的理論分析以及胡蘿卜出口運動狀態(tài)的分析，合理優(yōu)化了勻果上料裝置的結(jié)構(gòu)尺寸和動力參數(shù)，保證了胡蘿卜單果上料。該分級機由勻果上料裝置和分級裝箱裝置兩部分組成。 該機器原理可行，能高效的進(jìn)行胡蘿卜分級，解放了大量的勞動力，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便，實現(xiàn)了胡蘿卜收獲后商品化的進(jìn)程，填補了長桿狀果蔬分級機的空白。同時，胡蘿卜作為我國傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品，是國際貿(mào)易中主要創(chuàng)匯蔬菜品種之一，出口市場集中于亞洲，特別是日韓等周邊國家，規(guī)格多以大中型胡蘿卜為主。對胡蘿卜進(jìn)行分級包裝，以統(tǒng)一的高品質(zhì)規(guī)格進(jìn)入市場，適應(yīng)不同層次市場的需求，不僅方便儲運，還能夠大大提高市場競爭力，創(chuàng)造良好的效益 [13]。在查閱了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料后，發(fā)現(xiàn)目前胡蘿卜自動分級機尚未出現(xiàn)。該方式效率有所提高、勞動力消耗有所下降，但分級主觀性依然存在，分級質(zhì)量不高。同時，該裝置也適用黃瓜，茄子等長桿狀果蔬，彌補了該類果蔬分級裝置的空白。 表 11 胡蘿卜基本物料特性參數(shù) 表 12 胡蘿卜國家分級標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格 大（ L） 中（ M） ?。?S） 長度 20 15~20 15 同一包裝中允許誤差 ≤3 ≤2 ≤1 果蔬分級機 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國 外果蔬分級機 研究現(xiàn)狀 目前，國外果蔬分級機的研究主要集中于無損檢測等高新 技術(shù)，比如果蔬的電學(xué)特性、光學(xué)特性、聲波振動特性、核磁共振技術(shù)、撞擊技術(shù)、電子鼻技術(shù)以及機械視覺技術(shù)等都已得到應(yīng)用。其外觀品質(zhì)檢測指標(biāo)主要有顏色、大小、表面缺陷、形狀和紋理等 [6]。如圖 11 所示為整體分級線 ，圖 12 為果杯式杠桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。 為了解決采集整個果品信息圖像這一問題， Gee A. Mills 對輥軸輸送裝置進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一種活動轉(zhuǎn)輥式輸送裝置 [11]。卸料時，通過增高果盤的一側(cè)活動端，使果盤傾斜，果蔬從傾斜的托盤中滾落，完成分 級卸料。普遍采用的尺寸分級方式有滾筒式、帶式、輥軸式等 [13]。物料靠自重在 V 型槽內(nèi)順序滾動輸送，依次將其送入開有孔徑逐漸變大的分級孔的滾筒外壁上方。通過直徑依次減小的各層滾筒嵌套固聯(lián)在一起進(jìn)行分級，果蔬沿旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)壁上升，上升一定高度后靠重力松散落下進(jìn)行果徑的校核 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 16 白果分級機 1 電機 2 減速器 3 進(jìn)料機構(gòu) 4 滾筒篩體 5 機架 6 卸料斗 遼寧省農(nóng)機站所設(shè)計的滾筒式分級機 [17]，如圖 17 所示。滾筒式分級機結(jié)構(gòu)簡單，分級效率高，是我國最常用的果蔬等級分級機。 圖 19 Atlas Pacific 公司帶式分級機 由帶式分級機衍生出來的還有雙輥式以及輥帶式分級機。廣西大學(xué)就 5BF3 型輥 帶水果分級機 [22]為試驗設(shè)備，對各個影響水果分級精度的因素進(jìn)行了優(yōu)化，將分級精度提高到了 96%。新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的 6JGG1000型可變間隙輥軸式果蔬分級機以及其改進(jìn)機型 6FG3000 型滾杠式青核桃分級機 [23， 24]。其輸送鏈板上開有垂直長槽，活動