【文章內(nèi)容簡介】 及，使馬鈴薯淀粉含量的測定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化已經(jīng)成為馬鈴薯育種選取馬鈴薯的重中之重。 工作原理 馬鈴薯淀粉含量的測定，目前的測量方法很多，但是其中尤以密度法簡便，雖然密度法比較粗放，所測的樣品需要量大，但是該法不用太多的設(shè)備，方法簡便易行，在田間就可進(jìn)行。 原理：根據(jù)馬鈴薯浸沒水中，溢出水的體積等于馬鈴薯的體積，所以只需得出溢出水的質(zhì)量及浮力，因此只需測出馬鈴薯在水中和空氣中的重量，代入公式 2 就可以得出樣品密度。再根據(jù)密度與淀粉含量之間的關(guān)系，得出馬鈴 薯淀粉含量。 （ 2）方法 : ①先將塊莖洗凈，曬干（或擦干），從中稱出 510kg 塊莖樣品（ A）。 ②將上述樣品浸入 20 度的水中稱重（ B），一定要注意，使塊莖全淹在水中，并要防止塊莖碰到容器的壁。 ③按公式求出馬鈴薯密度。 ④查表可得出淀粉含量： 表 1 Mepkep 干物質(zhì)含量及淀粉含量換算表 5kg 塊莖水中重(g) 密度 干物質(zhì) 含量 (%) 淀粉含量（ %） 5kg 塊莖水中重(g) 密度 干物質(zhì) 含量 (%) 淀粉含量（ %） 235 375 240 380 245 385 250 390 255 395 260 400 265 405 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 4 0 270 410 275 415 280 420 285 425 290 430 295 435 300 440 305 445 310 450 315 455 320 460 325 465 330 470 335 475 340 480 345 485 350 490 355 495 360 500 365 505 370 510 注：以上 5kg 塊莖在水中的中重量與干物質(zhì)的單位為克 由以上數(shù)據(jù)可知，密度法雖然樣品所需量比較大，但是，從中方法簡單易行，原理也較其他方法簡潔，易理解，不需工作人員有較高的科學(xué)素養(yǎng)，如將此種方法與傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)結(jié)合，就會提高本身的智能性，大大提高了選種速度，易普及，所以密度法是比較簡單且實(shí)用的測量方法。 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 5 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 6 2 馬鈴薯淀粉儀自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方案 對自動(dòng)化淀粉儀的基本要求是 馬鈴薯 淀粉含量測定機(jī)試樣自動(dòng)輸入、輸出 ，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間等特性。設(shè)計(jì)自動(dòng)化淀粉儀的原則是 :充分分析作業(yè)對象的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功件 。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機(jī)器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求 。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性過渡和編程控制 .本次設(shè)計(jì)的淀粉儀是結(jié)合電子與機(jī)械的結(jié)合，是一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量馬鈴薯淀粉含量的裝置，節(jié)省人工時(shí)間，減少勞動(dòng)強(qiáng)度智能裝置。 淀粉儀儲存 輸送機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮到淀粉儀的自動(dòng)化和省人工的特性，同時(shí)還要求節(jié)省時(shí)間那么只有擁有運(yùn)輸與儲存并存的部件才可滿足工作的要求。因此，在儲存機(jī)構(gòu)必須能滿足將一定量的測試體進(jìn)行儲存和被提取的功能，并能達(dá)到一定的強(qiáng)度，保證不變形的特點(diǎn)。材料選取 45 號鋼，保證硬度剛度要求。輸送機(jī)構(gòu)按照抓取工件的要求，本機(jī)械采取旋轉(zhuǎn)取物，齒輪嚙合傳動(dòng)，由電機(jī)提供動(dòng)力。由于要求間歇式旋轉(zhuǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和停止，故選取步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。試樣有一定重量，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有一定強(qiáng)度，保 證不變形，因此選用 45號鋼作為基本材料。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。 淀粉儀測量 機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 對淀粉儀測量機(jī)構(gòu)的要求是能實(shí)現(xiàn)在水中和非水中進(jìn)行測量試樣重量，并要求在測量過程中給予電信號，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。并要求能從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)過渡試樣，故需安置定位裝置，定位零件選取 45 號鋼。 淀粉 儀輸出 機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 此部件基本與傳動(dòng)裝置相同，按照抓取工件的要求，本機(jī)械采取旋轉(zhuǎn)取物，齒輪嚙合傳動(dòng)，由電機(jī)提供動(dòng)力。由于要求間歇式旋轉(zhuǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和停止，故選取步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。試樣有一定重量，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有一定強(qiáng)度，保證不變形，因此選用45 號鋼作為基本材料。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。除此以外還需將試樣從旋轉(zhuǎn)裝置上移除，故需設(shè)計(jì)移除裝置，非標(biāo)準(zhǔn)件材料均選取 45號鋼。 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 7 淀粉 儀的控制方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械的通用性，同時(shí)需要精確控制控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機(jī)械進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變 PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷 。 馬鈴薯淀粉含量測定儀的技術(shù)參數(shù)列表 :用于馬鈴薯淀粉的自動(dòng)測量。 :小于 10kg ：每分鐘 4 個(gè)試樣。 ：裝袋懸掛測量或裝 袋后放入托盤中測量 :電機(jī)傳動(dòng) :PLC編程 : mm1? 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 8 3 淀粉儀緩存方案設(shè)計(jì) 此部件主要作用在于能夠儲存應(yīng)定量的試樣，并能夠從儲存機(jī)構(gòu)中拾取試樣，進(jìn)行下一步的測量工作，故對試樣的標(biāo)準(zhǔn)化，精確化有一定的要求，同時(shí)要求部件能承受一定量的重量，保證不變形。 結(jié)構(gòu)原理 如圖 31 所示，首先人工將試樣掛在載物塊上，再將載物塊放入 A 端口，在重力作用下，試樣沿梯式結(jié)構(gòu)滑落到 B 端口，由 B 端口擋片定位載物塊，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與載物塊精準(zhǔn)切入，將試樣輸送到傳送裝置。 1試樣； 2圓環(huán)； 3緩存件； 4 載物塊； 31 緩存件主視圖 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 9 1試樣； 2圓環(huán)； 3緩存件； 4 載物塊； 5構(gòu)件 1； 6構(gòu)件 2； 32 緩存件俯視圖 材料選取 經(jīng)綜合分析，選取 45 號鋼為儲存部件基礎(chǔ)材料，載物塊采取聚酚氧作為基礎(chǔ)材料，鑄造成型。部分零件螺釘螺栓選用國家標(biāo)準(zhǔn)件。 儲存工件力的校核 經(jīng)分析該工件的失效形式主要為彎曲變形，故我們主要校核工件正應(yīng)力及切應(yīng)力。 33 緩存件力矩圖 拉應(yīng)力校核：如圖 33 分析 可知 A 面扭矩最大為危險(xiǎn)截面，故校核 A 面。 有內(nèi)力分析可知，該梁 A 截面有最大彎矩， 3max 104 ???M 計(jì)算抗彎截面模量，得： 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 10 522 103 . 3( 0 . 0 1 )0 . 261bh61w ??????? 將彎曲截面系數(shù)值代入，算得最大拉應(yīng)力為： am a xam a xm a x6 00 M P[σσσ1 21 M PwMσ???? 切應(yīng)力校核： 矩形截面中性軸上各 點(diǎn)處切應(yīng)力最大，故 4 0 0 M P[τττ3 7 5 M PbhF23ττ sm a x?????? 由此可見，材料尺寸滿足工件強(qiáng)度需求。 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 11 4 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本章內(nèi)容主要為試樣的運(yùn)輸，和與測量機(jī)構(gòu)的摘取。按照抓取工件的要求，本機(jī)械采取旋轉(zhuǎn)取物，齒輪嚙合傳動(dòng)，由電機(jī)提供動(dòng)力。由于要求間歇式旋轉(zhuǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和停止，故選取步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。試樣有一定重量，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有一定強(qiáng)度，保證不變形，因此選用 45 號鋼作為基本材料。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需承受徑向力和軸向力，經(jīng)考慮選取一對圓錐滾子軸承。除 此以外還需將試樣從旋轉(zhuǎn)裝置上移除，故需設(shè)計(jì)移除裝置，非標(biāo)準(zhǔn)件材料均選取 45 號鋼。 機(jī)構(gòu)原理 此部件主要作用是在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，從儲存裝置獲得試樣，再將試樣運(yùn)輸?shù)綔y量裝置，進(jìn)行測量，再將試樣從測量裝置移除，實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化過程。主要流程是旋轉(zhuǎn)裝置 1 從 A 處獲得試樣，并進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)試樣到達(dá) B 處是， B 處掛鉤勾住試樣圓環(huán)，旋轉(zhuǎn)裝置 1 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，試樣與旋轉(zhuǎn)裝置 1 脫離，測量裝置進(jìn)行測量，再由旋轉(zhuǎn)裝置2 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將 測量裝置上的試樣摘取，當(dāng)試樣超過移除裝置時(shí)旋轉(zhuǎn)裝置 2 進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過移除裝置將試樣摘除。 1試樣； 2圓環(huán)； 3載物塊； 4旋轉(zhuǎn)盤 1； 5端蓋； 6測量裝置； 7旋轉(zhuǎn)盤 2； 8移除裝置 41 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)俯視圖 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 12 1試樣； 2圓環(huán)； 3載物塊； 4旋轉(zhuǎn)盤 1； 5端蓋； 6測量裝置； 7旋轉(zhuǎn)盤 2； 42 旋轉(zhuǎn)裝配圖主視圖 材料的選擇 此部件主要材料我們選取 45 號鋼，其他標(biāo)準(zhǔn)件按照國家標(biāo)準(zhǔn)選材。 材料力的校核 43 軸盤力矩圖 分析：如圖 43，該工件主要失效形式彎曲變形，危險(xiǎn)截面為 A， B 處。 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測定機(jī)設(shè)計(jì) 13 正應(yīng)力校核： 有內(nèi)力分析可知， ( K N . m )101 . 8M ( K N . m )101 . 5M 2B3A???? ?? 計(jì)算抗彎截面模量 : 53B62A107 . 8 532πdW105 . 06bhW???????? 將彎曲截面系數(shù)值代入，算得最大拉應(yīng)力 2 2 9 . 3 ( M P )wMσ3 0 0 ( M P )wMσBBBAAA???? 均小于 ][? =600MP 切應(yīng)力校核： )42 4. 6 M P (AF3