【正文】 圖 54 進(jìn)料斗結(jié)構(gòu)示意圖 出料斗的 設(shè)計(jì) 出料斗安裝與機(jī)架的末端，用于控制勻果上料裝置在固定的位置下料，保證與下一級(jí)的分級(jí)裝置可靠的鏈接。 滾筒從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 如圖 53 所示為從動(dòng)軸的裝配方案，其直徑最小處為 25mm，由于其只受到輸送帶的壓軸力，故其受力相比于主動(dòng)軸小，滿足強(qiáng)度要求。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的裝配方案以及結(jié)構(gòu)尺寸如圖 51 所示，軸承選用帶座球軸承 UCP205； 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 51 滾筒主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)與裝配 軸上零件的定位 軸承采用緊定螺釘實(shí)現(xiàn)軸向定位，滾筒與軸之間采用全焊接實(shí)現(xiàn)軸向定位，并加裝平鍵傳遞動(dòng)力，進(jìn)行周向定位；選用平鍵的型號(hào)為 8mm 7mm 36mm。 實(shí)際帶長(zhǎng)： 0 4 6 8 0 3 6 8 0L N l m m? ? ? ? ? 實(shí)際中心距： 00 3 6 8 0 3 7 1 41 7 0 0 1 6 8 322dLLa a m m??? ? ? ? ? 分級(jí)裝箱裝置輸送鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知輸送鏈輪的轉(zhuǎn)速 n=40r/min，在鏈速 v=，計(jì)算得鏈輪的分度圓直徑 D 為： 6 0 6 0 0 . 1 6 / = 7 7 m m3 . 1 4 4 0 r /m inv m sD n? ??? ? 取鏈輪的齒數(shù) 19z? ,則鏈輪的節(jié)距 p 由公式： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 0180()sin 19pd ? 計(jì)算得 6712? ； 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》給出的標(biāo)準(zhǔn)鏈條節(jié)距，選擇鏈條的型號(hào)為 08B，節(jié)距 712? 。 （ 2）鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率 1 . 1 1 . 5 2 0 . 1 8 0 . 3AZP c a K K P k w? ? ? ? ? 式中： 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得 ? ， ? （ 3）選擇鏈條型號(hào) 根據(jù) kw? 以及 min40r/n? 查機(jī)械設(shè)計(jì)可選用 10A1， 鏈條節(jié)距為 ? 。 減速器選用渦輪減速器，渦輪蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，改變動(dòng)力傳遞方向，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低，且結(jié)構(gòu)緊湊。角，則胡蘿卜從點(diǎn) C 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) D 所用的時(shí)間 t3按照公式計(jì)算： 2331ta n 4 5 2ov t g t h?? 式中： h 為胡蘿卜從點(diǎn) C 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) D 重心移動(dòng)的垂直距離，取 60h mm? ； 計(jì)算得： 3 ? 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ 4）點(diǎn) D— 點(diǎn) E 輸送鏈條從點(diǎn) D 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) E 的總時(shí)間 t0為： 0 1 2 3 0 . 3 8 0 . 1 0 0 . 0 5 0 . 5 3t t t t s s s s? ? ? ? ? ? ? 則輸送鏈條的鏈速 v 為： 00 . 0 8 5 0 . 1 6 /0 . 5 3DElv m st? ? ? 電機(jī)的選擇 電機(jī)功率的計(jì)算 電機(jī)的功率主要由勻果上料裝置以及分級(jí)裝箱裝置兩部分組成，采用鏈傳動(dòng)的方式將電機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行分配，以減少電機(jī)的數(shù)量，降低成本。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 計(jì)算得： NgmmG10)(( )21?????? 輸送帶受到下方支撐板的摩擦，所受摩擦力為： uFn Fn?? 式中： u 為摩擦系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：塑料聚氯乙烯與鋼的動(dòng)摩擦系數(shù)，取 u=； 由平衡條件知： sin 30T f G? ? ? cos 30Fn G?? 計(jì)算得牽引力： ? 所需的傳動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力： T N?? 按照通用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) [29]，為避免打滑以及輸送帶的劇烈磨損，并考慮軸承等傳動(dòng)損耗，將所計(jì)算得需要的傳動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅粍t傳動(dòng)滾筒可能傳遞的最大驅(qū)動(dòng)力： NFF a x ???? ? 式中： F 為傳動(dòng)滾筒需要傳遞的驅(qū)動(dòng)力， N； Fmax為傳動(dòng)滾筒可能傳遞的最大驅(qū)動(dòng)力， N； ? 為傳動(dòng)滾筒傳遞動(dòng)力的備用系數(shù)，取 ~? ? 。由于胡蘿卜勻果輸送裝置所需功率小，滾筒所受載荷小，故選用輕型滾筒。因此，合理分析胡蘿卜在隔板上 的受力狀態(tài)，找出合適的尺寸參數(shù)范圍，通過(guò)試驗(yàn)的方式確定最佳參數(shù)。該裝置由 輸送裝置、 分級(jí)基準(zhǔn)矯正 裝置、分級(jí)裝箱部分、傳動(dòng)部分以及機(jī)架等組成。分級(jí)裝箱裝置由輸送裝置，基準(zhǔn)矯正裝置、分級(jí)裝箱裝置以及傳動(dòng)裝置等組成。 （ 1）進(jìn)行胡蘿卜自動(dòng)分級(jí)機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)，比較方案實(shí)現(xiàn)的難易程度，進(jìn)行方案確定； （ 2）進(jìn)行相應(yīng)的勻果上料裝置和分級(jí)裝箱裝置的總體設(shè)計(jì)和相關(guān)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)部件的選型計(jì)算以及最優(yōu)參數(shù)的確定； （ 3）繪制裝配圖和各非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖； （ 4）對(duì)分級(jí)機(jī)總體進(jìn)行理論分析、檢驗(yàn)計(jì)算及校核優(yōu)化。輥軸式分級(jí)機(jī)具有分級(jí)精度高，分級(jí)柔和等優(yōu)點(diǎn)，但也有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高等不可忽略的缺陷。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(jí)機(jī)以及其改進(jìn)機(jī)型 6FG3000 型滾杠式青核桃分級(jí)機(jī) [23， 24]。 圖 19 Atlas Pacific 公司帶式分級(jí)機(jī) 由帶式分級(jí)機(jī)衍生出來(lái)的還有雙輥式以及輥帶式分級(jí)機(jī)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 16 白果分級(jí)機(jī) 1 電機(jī) 2 減速器 3 進(jìn)料機(jī)構(gòu) 4 滾筒篩體 5 機(jī)架 6 卸料斗 遼寧省農(nóng)機(jī)站所設(shè)計(jì)的滾筒式分級(jí)機(jī) [17]，如圖 17 所示。物料靠自重在 V 型槽內(nèi)順序滾動(dòng)輸送，依次將其送入開(kāi)有孔徑逐漸變大的分級(jí)孔的滾筒外壁上方。卸料時(shí)，通過(guò)增高果盤的一側(cè)活動(dòng)端，使果盤傾斜，果蔬從傾斜的托盤中滾落，完成分 級(jí)卸料。如圖 11 所示為整體分級(jí)線 ，圖 12 為果杯式杠桿翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。 表 11 胡蘿卜基本物料特性參數(shù) 表 12 胡蘿卜國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格 大（ L） 中（ M） ?。?S） 長(zhǎng)度 20 15~20 15 同一包裝中允許誤差 ≤3 ≤2 ≤1 果蔬分級(jí)機(jī) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó) 外果蔬分級(jí)機(jī) 研究現(xiàn)狀 目前，國(guó)外果蔬分級(jí)機(jī)的研究主要集中于無(wú)損檢測(cè)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(dòng)特性、核磁共振技術(shù)、撞擊技術(shù)、電子鼻技術(shù)以及機(jī)械視覺(jué)技術(shù)等都已得到應(yīng)用。該方式效率有所提高、勞動(dòng)力消耗有所下降，但分級(jí)主觀性依然存在，分級(jí)質(zhì)量不高。對(duì)胡蘿卜進(jìn)行分級(jí)包裝，以統(tǒng)一的高品質(zhì)規(guī)格進(jìn)入市場(chǎng)，適應(yīng)不同層次市場(chǎng)的需求，不僅方便儲(chǔ)運(yùn)，還能夠大大提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造良好的效益 [13]。 該機(jī)器原理可行，能高效的進(jìn)行胡蘿卜分級(jí)，解放了大量的勞動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作方便，實(shí)現(xiàn)了胡蘿卜收獲后商品化的進(jìn)程，填補(bǔ)了長(zhǎng)桿狀果蔬分級(jí)機(jī)的空白。勻果上料裝置采用隔板輸送帶傾斜上料，通過(guò)對(duì)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(yùn)動(dòng)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(dòng)力參數(shù)，保證了胡蘿卜單果上料。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，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。我國(guó)胡蘿卜分級(jí)普遍采用手工和半自動(dòng)兩種方式。 胡蘿卜 基本物理特性 及分級(jí)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]?，F(xiàn)在，國(guó)外也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了水果顏色的自動(dòng)分級(jí)，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(kāi)發(fā)推廣，例如 荷蘭的 GREEFA 水果分級(jí)線， 代表型號(hào)有GeoSort 和 SmartSort；美國(guó) Merling 高頻計(jì)算機(jī)水果分級(jí)系統(tǒng)， OSCARTM 型和 NERLIN青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 型高速水果分級(jí)生產(chǎn)線，以及法國(guó)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(jí)包裝設(shè)備公司 [9]。輥軸受到下方反向轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦帶的作用，使得位于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 輥軸間的果蔬能夠在上方轉(zhuǎn)動(dòng)，以采集到各個(gè)表面的圖像。 （ 1）滾筒式 滾筒式分級(jí)機(jī)根據(jù)每一級(jí)滾筒上分級(jí)孔眼的大 小不同，依次對(duì)果蔬進(jìn)行分級(jí)。內(nèi)層果蔬在進(jìn)入下級(jí)篩選時(shí)，還具有一定的撞擊作用，防止了篩孔堵塞。但物料經(jīng)過(guò)多次翻滾完成分級(jí) ，在分級(jí)過(guò)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(zhǎng)桿狀果蔬。輥帶式分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，但分級(jí)精度低，且需要配套的送果機(jī)構(gòu)配青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 合使用。該裝置能夠準(zhǔn)確高效分級(jí)，但制造復(fù)雜，成本高。 （ 2） 成套的圖像處理分級(jí)裝置價(jià)格昂貴，常用于大型農(nóng)場(chǎng)以及大規(guī)模的果蔬加工廠，對(duì)于小型工廠的成本過(guò)高。其中：勻果上料 裝置由隔板輸送帶以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。為了滿足要求，本設(shè)計(jì)選用了隔板式輸送帶將胡蘿卜均勻的輸送入分 級(jí)裝置，通過(guò)合理確定隔板的尺寸參數(shù)，達(dá)到均勻單果上料的目的。考慮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。 （ 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。 胡蘿卜在輸送帶上的受力分析 胡蘿卜在輸送過(guò)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(dòng)部件的摩擦力。 在 BC 段，忽略胡蘿卜所受摩擦力的作用，取胡蘿卜為分析對(duì)象，胡蘿卜受力如圖 36所示。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 總體傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 本 裝置采用鏈傳動(dòng)的方式進(jìn)行動(dòng)力傳遞。 鏈傳動(dòng)Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 選擇與渦輪減速器相連的小鏈輪 Ⅰ 齒數(shù) 1 19Z? ，則分級(jí)裝置上大鏈輪 Ⅱ 的齒數(shù)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 2 2 1 43Z i Z??； 其中主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速 /n r min? 。 勻果輸送裝置輸送帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸送帶是將胡蘿卜提升輸送的主要部件，其中隔板均勻垂直粘接在輸送帶上。 表 41 各鏈輪詳細(xì)尺寸 名稱 鏈條型號(hào) 齒數(shù) Z 分度圓直徑 d 齒頂圓直徑 da 最大軸凸緣直徑dg 齒寬 b 主動(dòng)鏈輪 081B Z1=23 d= damin= damax= dg= 從動(dòng)鏈輪 081B Z2=23 d= damin= damax= dg= 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 5 勻果上料裝置關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾筒主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 軸的轉(zhuǎn)速 n轉(zhuǎn)矩 T功率 P1 轉(zhuǎn)速： m in/40601 rDvn ?? ? 式中： v 為輸送帶的速度， m/ 210? ； D 為滾筒的直徑， 100D mm? 。因?yàn)?1[]ca??? ，故安全。截面為一角度為 35176。 胡蘿卜在進(jìn)料斗的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 55 所示，輸送帶與出料斗的間距為 80mm，略大于胡蘿卜的最大直徑，保證胡蘿卜在存放于該空間的基礎(chǔ)上，不至于磨損過(guò)度，當(dāng)胡蘿卜運(yùn)動(dòng)到 A 點(diǎn)處時(shí)，一方 面繞著 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面受到隔板的限制。清洗后的胡蘿卜落入進(jìn)料斗后，從長(zhǎng)槽落出 ， 初步限制了胡蘿卜落到輸送帶上時(shí)的姿態(tài)， 其結(jié)構(gòu)如圖 54 所示。其中： 2 1 11 4 2 . 3 5 5 . 2 2 7 5 . 24 0 5 . 72 2 0 5 5 . 2 5 5 . 2p p pn F F FFN? ? ? ? ????? 2 ? 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 52 滾筒主動(dòng)軸的載荷分析圖 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)以及彎扭圖可以看出右側(cè)安裝軸承段左截面為危險(xiǎn)截面。 兩推板的間距： LDE=8p= 鏈輪的分度圓直徑： 6 0 6 0 0 . 1 9 /= 9 1 m m3 . 1 4 4 0 r /m inv m sD n? ??? ? 齒數(shù)： 60 1000 60 1000 np? ? ? ?? ? ?? 為了使鏈條和鏈輪磨損均勻，取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，圓整輸送鏈輪輪齒齒數(shù)為 23z? 。 分度圓直徑：