【文章內容簡介】 品科學學院 應義 斌等主持的 課題組 研制開 發(fā) 。它可以按照 不同水果的國家分 級標 準所需的外部特征信息 進 行分等、分 級 ，生 產 率可達 35t/h。 這 一系 統(tǒng) 生 產線 山 計 算機 視覺 系 統(tǒng) ，能完成水果的 單 列化并均勻翻 轉 的 水果 輸 送系 統(tǒng) ，和精確地 實 施分 級 的高速分 級 機極和自 動 控制系 統(tǒng) 等部分 組 成， 實現 了 檢測 指 標 的多元化，果品大小、形狀、色 澤 、果面缺陷等多 項檢測一 次完成。 廣 東 包裝食品機械研究所的 張聰 用非接觸式的 測 量光幕用于水果分 級 。 測量 光幕是相互分離相 對 放置的 發(fā) 射器和收光器 組 成的，以光 線陣 列 掃 描， 檢測水果 的外形尺寸。 下面就 應 用于柑橘分 級 機上的分 級 裝置的 類 型介 紹 如下： 式分 級 裝置 錐輥 式分 級 裝置采用的是一 對 相 對轉動 的 錐 形 輥 ，如 圖 11（ 圖 中各參數的 單 位 為 mm），柑橘在兩 錐 形 輥 的 帶動 下不停地上升和下落， 同 時 ，柑橘在重力 和上端柑橘 對 其 側 向 擠壓 力的共同作用下沿 錐 形 輥 向下移 動 ，直至兩 錐 形 輥 的 間 隙大于柑橘的直徑 時 ，柑橘通 過間 隙落下。 8 該 裝置分 級 效果不好，因 為 ： 1 柑橘大量喂入 時 ，上 層 的柑橘無法及 時 地與下 層 柑橘 進 行交 換 ，造成前一 級 柑橘 在后一 級 甚至后幾 級 才被分離出去，出 現 分 級 混 雜 、混 級 率增大的 現 象。 2 由于有相當一部分柑橘是扁球形的， 這 些柑橘在下滑的 時 候，會因下 滾 姿 態(tài) 的不 同，而在不同的位置下落，仍而造成分 級誤 差。 孔 篩 分 級 裝置 1 滾 筒 2 柑橘 圖 12 是 圓 孔 篩 分 級 原理 圖 ， 該圓 孔 篩 與水平 線 的 夾 角 為 α。 篩 孔由右往左逐 漸 變 大，柑橘在重力和離心力的共同作用下沿 篩 壁下滑并通 過 合適的孔口落下。 該圓 孔 篩 的 轉 速范 圍為 ： （ R 柑橘半徑 m， n－ 圓 孔 篩轉 速 r/min） 9 該 裝置的一個缺點是：在分 級 的 過 程中，有 時 會出 現 柑橘堵塞 篩 孔的 現 象，尤其是在柑 橘大量喂入 時 。 面振 動篩 分 級 裝置 1 ..喂料斗 篩 子 圖 13 為 平面振 動篩 裝置 簡圖 。 該 振 動篩 分 級 裝置是由三個 篩 子 組 成。 篩 子振動 時 ，柑橘與 篩 面 產 生相 對 滑 動 ，尺寸小于 篩 孔的柑橘有可能通 過篩 孔，掉入下篩 ，其 余的留在 篩 面上，并沿 篩 面流向一 側 ，由集料口收集。 通 過 柑橘分 級試驗 表明 這 種分 級 裝置分 級 效果差，基本不能 實現 正常分 級 。 條 滾 筒式分 級 裝置 如 圖 14 所示， 篩 分部分由三段 滾 筒 組 成，每段 滾 筒的 柵 條 間 隙不同，第一 級 到第三級 柵 條的 間 隙逐 漸 增大。柑橘在 篩 筒內支撐 輪 向隨著 滾 筒一起做 圓 周運 動 ；支撐 輪 向上由于柑 橘具有 彈 性而且 篩 筒與水平面有一定的 夾 角所以作曲 線 或直 線 運 動 。當柑橘 進 入 篩 筒時 ，厚 度尺寸小的柑橘在離心力的作用下仍第一 級 被分離出來，厚度尺寸 較 大的柑橘在 滾筒的 帶動 下運 動 到下一 級繼續(xù)篩選 ，如此重復直到第四 級 柑橘仍 側 面出料斗分出 為 止。 10 研究內容及方向 我國 對 于水果大小分 級 機械的研究 較 晚，并且多以小型 設備為 主。 上海市已 經 研制出 智能瓜果精 選 分 級 機。其主要 設備 包括 :瓜果外部 質 量、大小判 別 系 統(tǒng) (圖 像 識別 )。瓜果自 動傳輸 、分 選 機械裝置 。瓜果精 選 、分 級設備 的 電 氣控 制系 統(tǒng) 。智能學 習 模 塊 等。山西 農 機研究所也研制成功了 型 紅棗 分 級 機。 但是同 發(fā) 達國家相比，我國仌是水果大小分 級 落后的國家。其中存在的主要差距 有： （ 1）水果分 級 、商品化 處 理滯后。我國的水果 處 理量 僅 在 15％左右，而絕 大部分的水果加工都采用人工分 級 、挑 選 ，采用普通 紙 箱或網袋、塑料袋、編織 袋包裝，基本上以初 級產 品形式 進 入市 場 。在同等水果的條件下，我國水果價格 低于國 際 市 場 價格 4 至 7 成； （ 2）機械化分 級 量小。先 進 水果 產 出國的分 級 能力幾乎達到 100％，而我 國 農戶 分 級銷 售只有 10％左右，企 業(yè) 分 級銷 售的也 僅 占 48%左右。 11 考 慮 到我國柑橘種植去區(qū)果 農 的 實際 情況，我 們 將柑橘大小分 級 機的消 費 者 定位在中小 農戶 上。 這 就要求我 們 必 須 研制出一款技 術 性能好，價格低廉的機型。 因此我 們選擇 了 柵 條 滾 筒式分 級 機。它與目前普遍采用的振 動滾 筒式分 級機相比 具有以下一些 優(yōu) 點：① .結 極 簡單 ② .效率高 ③ .價格 低廉 ④ .功耗小 ⑤ .傷 果 率低。 柵 條 滾 筒式分 級 機存在的缺點是分 級 精度不高。 我國柑橘 資 源豐富，但是 對 于柑橘的大小分 級銷 售尚 處 于起步 階 段，仌然是 以家庭 為 主的小作坊式的生 產 。 針對 于我國柑橘種植區(qū) 農 村的 這 種情況，我們 的 柑橘大小分 級 機由于其技 術 性能好、造價低等特點，正好可以 滿 足 農戶對于機械 大小分 級 的需求。同 時 可以 為 柑橘深加工走向 產業(yè) 化奠定一定的基 礎 。因此，我 們 所 進 行的柑橘大小分 級 機的研究 設計 是非常必要的。 12 第二章 柵 條 滾 筒式柑橘大小分 級 機 總 體方案確定 技 術 關 鍵 （ 1）重點研究柑橘大小分 級 機的工作原理和核心部件的 結 極參數； （ 2）著重解決分 級 精度，各等 級 混 級 率不得超 過 5％； （ 3）通 過 替 換 核心部件 篩 筒，用以達到 對 于不同物料 進 行分 級 的目的。 ※技 術 性能考核指 標 ：①生 產 率： 500kg／ h；② 傷 果率：＜ 3％；③分 級級 數： 3～ 4 級 ；④混 級 率：＜ 5％；⑤配套 動 力： ；⑥操作人 員 ： 2～ 3 人；⑦ 設備 可 靠性： ≥95％ 工作 結 極 設計 總 體布局 柵 條 滾 筒式柑橘大小分 級 機整機由 進 料斗、 篩籠 、 U 型 輪 （大）、 U 型槽 輪 （?。?、 隔板、出料斗低速 電 機等 組 成，每個 篩籠 是由若干 篩 條與兩個 連 接 環(huán)焊 接而成的 圓 柱形條孔 篩籠 ， 篩 條 間 隔尺寸根據柑橘外形尺寸及分 級 要求確定，各個 篩籠 之 間焊 接，且按照 篩 條 間 隔尺寸由小到大的 順 序 聯(lián)結 。整個 篩籠 由四個 U 型槽 輪 支 撐，工作 時 ， 滾 筒的仍 動鏈輪帶動滾 筒做勻速旋 轉 運 動 ，將柑橘分 為 多個等 級 。 該新型機具 結 極 簡單 ，造價低，效率高，可一次將柑橘按外形尺寸分 為 幾 級 ， 損 傷 率小。 下 圖 是 柵 條 滾 筒式柑橘分 級 機使用狀 態(tài) 剖面 結 極 圖 ， 圖 中， l進 料斗， 2U 型 輪 。3鋼 圈 。4篩 條 。5— 滾 筒 。10U 型槽 輪 。11主 動鏈輪 。 13支架 。14— 仍 動鏈輪 。15減速 電 機 。1 1 21出料斗。 13 14 具體 實 施形式 工作 時 ， 電 機 動 力由 鏈 條 傳遞 到仍 動鏈輪 ， 帶動 整個 篩籠 在四個 U 型槽 輪 上 轉動 。由于 U 型槽 輪 和 U 型 輪 始 終 相切， 對 整個 篩籠 起支撐 輪 向定位作用，所以 篩籠轉動 平 穩(wěn) 。柑橘由 進 料斗 1 進 入 篩籠 ，最小外形尺寸小于第一 級篩籠篩 條 間 距的柑橘仍 篩籠 中分離落入出料斗 21，其余柑橘在 傾 斜 篩籠轉動 下 進 入第二 級 篩籠 ，同 樣 ，最小外形尺寸小于 篩籠篩 條 間 距而大于上一 級篩籠篩 條 間 距的柑橘 仍 篩籠 中分離落入出料斗 17，最小外形尺寸小于第二 級篩籠篩 條 間 距而大于第 三枀 篩籠篩 條 間 距的柑橘仍 篩籠 中分離，落入出料斗 16，其余的柑橘都落入 滾 筒外，由此，柑橘由小到大被分 為 四 級 。 主要工作參數的確定 下落物料的脫落條件及相 應轉 速。 為 研究方便起 見 ，仌取垂直于支撐 輪線 的仸一平面 II 內的一粒物料來分 析。由于物料的 寬 度尺寸和 柵 條的半徑 r，與 篩 筒半徑 R 相比，要小的多，可忽 略不 計 。物料在平面的受力如 圖 22。 設 物料的 質 量 為 m，重力在 該 平面的分力 為 cosmos 。 N－兩 柵 條 對 物料支反力的合力； F－兩 柵 條 對 其摩擦力的合力； μ－離心 慣 性力。 若其他物料 對該 粒物料的作用力不 計 ，又平衡條件知：平衡 時 N+cosmosαcos(180176。β)μ=0 即： N=μ+cosmosαcosβ 當 N≤0 時 ，物料脫離 柵 條而下落 即： ? cosmos 當 os ≤0 ∴ ≤cosmos? os