【文章內(nèi)容簡介】 。圖（5）刀片 包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方案經(jīng)過以上的方案論證，在膠帶的拉帶環(huán)節(jié)，我們選擇經(jīng)過傳送帶的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)粘性膠帶的運(yùn)動(dòng)，比熱敏膠帶需經(jīng)熱水槽熔化后恢復(fù)黏性操作更加方便；而關(guān)于膠帶切割環(huán)節(jié)，最初選擇了兩個(gè)主要的方案，即方案三和方案四，在方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，也有許多的設(shè)計(jì)思路，比如在刀具設(shè)計(jì)安裝環(huán)節(jié)，原本是打算在旋轉(zhuǎn)輪上焊接一個(gè)刀片，后來由于考慮到是對膠帶進(jìn)行切割的實(shí)際情況，經(jīng)過認(rèn)真的思考，最后決定采用經(jīng)模具沖壓而形成的異型輪的旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)對膠帶的切割，減速環(huán)節(jié)用皮帶輪進(jìn)行，最終確定了方案三的整體設(shè)計(jì)思路；至于方案四的確定，是由于考慮到方案三是中采用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，無論是從生產(chǎn)成本角度考慮，還是從切割環(huán)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝角度考慮，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)都不是很突出和簡潔，于是經(jīng)過認(rèn)真的思考．全面的資料查詢和不斷的修改，最終才得出方案四中切割膠帶機(jī)器結(jié)構(gòu)的形成。隨著水果儲藏加工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對水果質(zhì)量的要求也越來越高，水果采后分級工作顯得日益重要，而采后分級工作時(shí)效性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化作業(yè)勢在必行。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，美觀，新鮮的水果及其分級技術(shù)顯得尤為重要。國外在水果的加工過程中，大多采用微機(jī)控制機(jī)電一體化設(shè)備來代替人工作業(yè)。由于生活節(jié)奏加快和飲食結(jié)構(gòu)的改變，對進(jìn)入市場的水果要按規(guī)定分級，分級和包裝將是必然的趨勢。因此，可以說水果分級機(jī)在我國有著很大的潛在市場。為了提高分選的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一性，降低產(chǎn)品的成本和改善勞動(dòng)條件，同時(shí)在激烈的世界市場競爭中取得立足之地。研究和開發(fā)水果采后自動(dòng)化處理系列設(shè)備，選出高質(zhì)量的水果并進(jìn)行保鮮處理，已成為當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化重要的研究課題。針對我國果蔬生產(chǎn)所存在的許多問題：果蔬生產(chǎn)主要以加大投入，多種多收為手段，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，生產(chǎn)效率提高緩慢；科技進(jìn)步效率低，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)仍占主導(dǎo)地位，以戶為主的經(jīng)營方式落后，資源利用率低，產(chǎn)品附加值小。加速果蔬生產(chǎn)和加工的現(xiàn)代化，產(chǎn)業(yè)化，國際化，是當(dāng)前果蔬業(yè)發(fā)展過程中的一個(gè)重大課題。由于消費(fèi)者對于作為商品的水果的觀念將發(fā)生改變，由原來的只注重其“實(shí)質(zhì)”，到將來的實(shí)質(zhì)和“形式”并重，而形式就是指水果的外觀，包括大小、形狀、顏色、整齊度。無序的水果銷售形式不利之處在于：（１）采收無計(jì)劃，不利于大規(guī)模組織外調(diào)或外銷；（２）不進(jìn)行采后處理，水果大小不一、著色不一、成熟度不一、商品性較差；（３）由于未及時(shí)清洗殺菌和預(yù)熱，使外調(diào)，儲藏性能不好，運(yùn)輸途損失大；（４）沒有統(tǒng)一商標(biāo)品牌，與進(jìn)口水果的品牌果相比，在國內(nèi)市場都缺乏競爭力，很難走出國門。可以說，水果分級是水果進(jìn)入流通的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到水果的包裝，運(yùn)輸，儲藏和銷售的效果和效益。在市場商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷售，大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標(biāo)準(zhǔn)化，而水果分級就是實(shí)現(xiàn)水果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最為基礎(chǔ)的一步。目前我國各水果產(chǎn)地水果的等級仍以手工分級為主，不但速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且分級質(zhì)量易受人為因素的影響。從技術(shù)角度上看，人工分級時(shí)對水果的等級判定是根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，瞬間判斷的結(jié)果，其結(jié)果必然是因人而異，同時(shí)還受人的情緒和疲勞程度的影響。不僅人工勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，還造成打蠟標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，分級精度不穩(wěn)定，致使水果表面蠟液不勻、光澤暗淡、果徑不一致，并造成水果保鮮期短，腐爛嚴(yán)重，這嚴(yán)重影響了水果的競銷能力。為提高我國水果在國際銷售市場上的競爭力，提高水果品質(zhì)和保鮮期限，水果在上市場成為商品之前，就必須對收獲后的產(chǎn)品進(jìn)行清洗，加工等處理，然后按大小尺寸及品質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行分級，分類和包裝。一方面，水果的分級不僅可為以促進(jìn)市場流通的需要，提高食品的衛(wèi)生安全以及產(chǎn)地的信譽(yù)，而且通過分級，整理提高產(chǎn)品檔次，達(dá)到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。這是生產(chǎn)者和經(jīng)營者平等競爭，增加效率的唯一辦法。另一方面，如能在銷售，儲藏或加工前對水果進(jìn)行噴蠟和分級，既能避免分級過程中的損傷，增加水果的儲藏時(shí)間，提高水果的加工質(zhì)量和出口等級，減少損失，又能提高儲藏質(zhì)量，免受細(xì)菌感染，對于滿足各消費(fèi)階層的需要，增加我國水果的出口競爭能力具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。為了實(shí)現(xiàn)水果機(jī)械自動(dòng)化分級，我過在70年代研制過有關(guān)機(jī)械，當(dāng)時(shí)主要是篩孔式分級原理，結(jié)果由于水果損傷嚴(yán)重而停止使用。隨后，我國在一段時(shí)間里，由國家投資分別從日本，澳大利亞等國引進(jìn)了部分機(jī)械稱重式分級設(shè)備，用于重點(diǎn)出口基地。按重量進(jìn)行分級，雖然傷果率低，但是誤差卻較大，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。為此，在80年代中期，我國有關(guān)部門開始進(jìn)行輥，帶間隙式水果分級方式的研究，并于1987年通過了第一臺樣機(jī)鑒定，該設(shè)備較受用戶的歡迎，目前占有較大的市場分額。近內(nèi)來，隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，在90年代初期，國內(nèi)外都已進(jìn)行了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在水果外觀檢測與分級中的應(yīng)用研究。目前已在尺寸檢測方面取得比較滿意的成果，有較成熟的計(jì)算機(jī)尺寸與顏色分級生產(chǎn)線。根據(jù)不同的用途，采用不同的分級原理，具體的分類如下圖所示。經(jīng)過以上的圖形，我們得知，水果分級的方法有按水果的大小、重量、外觀、內(nèi)部品質(zhì)等方法。其中，按水果大小進(jìn)行分級，選出水果大小形狀基本一致，有利于包裝儲藏和加工處理，故在水果分級技術(shù)中應(yīng)用很廣泛。目前，蘋果類圓形水果種類很多，但同一種類圓形水果的密度差異甚小，因此按大小對此類水果分級是科學(xué)的。通過大量調(diào)查，分析研究，目前可用于蘋果類圓形水果分級的方法有篩子分級法、回轉(zhuǎn)帶分級法、雙輥分級法、滾槽式、滾筒式分級法等；重量分級法一般采用機(jī)械式稱重，利用了杠桿原理對水果進(jìn)行分級稱重。設(shè)備工作時(shí)，杠桿的一端裝有盛果斗，盛果斗與杠桿間是鉸鏈連結(jié)，杠桿的另一端上部由平衡重壓住，下部有支撐導(dǎo)桿以保證水平狀態(tài)，杠桿中間由鉸鏈點(diǎn)支撐，當(dāng)盛果斗的水果重量超過平衡重時(shí)，杠桿傾斜，盛果斗翻倒，拋出水果。承載較輕水果的杠桿越過此平衡重的位置沿著導(dǎo)桿繼續(xù)前移，當(dāng)遇到小于水果重量的平衡重時(shí),杠桿才傾斜, 盛果斗翻倒在新的位置拋出較輕的水果。因此,水果可按重量不同被分成若干等級。目前,機(jī)械式重量分選機(jī)主要有兩種機(jī)型:(1)固定衡量秤,運(yùn)動(dòng)輸送盤式(2)固定限位裝置,運(yùn)動(dòng)衡量秤體式；根據(jù)水果外觀的不同，如色澤和表面缺陷讀等標(biāo)準(zhǔn)，對水果進(jìn)行分級的方式稱法和計(jì)算機(jī)圖象處理分級法。按水果內(nèi)部品質(zhì)分級水果包括水果的糖分、酸度和缺陷等指標(biāo)。一般來說，水果的成熟程度可以用水果的顏色間接地代表，但表示成熟度根本是水果內(nèi)部的糖度、酸度、果肉軟硬度程度等指標(biāo)，糖酸度的破壞性檢測技術(shù)早已被人們掌握。而無損傷檢測是近年來發(fā)展起來的高科技技術(shù)。水果品種多種多樣，不同水果有時(shí)需要不同的檢測方式方法。檢測方法按檢測項(xiàng)目大致可分為近紅外糖酸度分析法、力學(xué)成熟度分析法、可見光成熟度分析法、激光分析法、Ｘ射線分析法．按安裝方式可分為隨身攜帶式和在線固定式。結(jié)合實(shí)際情況及需要，我們選擇用滾槽式分級法對水果進(jìn)行分級工作，即按水果的大小進(jìn)行分級，其分級設(shè)備簡易，應(yīng)用廣，較容易實(shí)現(xiàn)。 滾槽式分級機(jī)對水果可以按大小,也可以按重量進(jìn)行分級，對于形狀規(guī)則的類球形水果,例如廣泛種植的梅、李、橄欖等,即直徑不同來分級,通常是利用不斷變化的孔隙,當(dāng)孔隙超過水果直徑時(shí),水果就穿過孔隙下落或滾出,。選擇何種機(jī)構(gòu),應(yīng)當(dāng)考慮:分級精度，即孔隙的穩(wěn)定程度、對水果的損傷程度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、制造成本和工藝性、所分級水果批量等多種因素。在很多地方，還很少對某一地區(qū)內(nèi)生產(chǎn)的水果集中地進(jìn)行分級處理,多是食品加工企業(yè)在水果成熟季節(jié)的短時(shí)期內(nèi)對特定品種水果進(jìn)行分級,分級量較小,構(gòu)造簡單、制造容易、成本低廉、調(diào)整使用方便的分級機(jī)更受歡迎。通過一與水平面保持傾角β的半圓槽構(gòu)成的滾槽分級機(jī)構(gòu)(圖6),是一種結(jié)構(gòu)簡單,在重力作用下球形水果沿孔滾下,落入分級承果槽，完成水果分級工作。 水果在滾槽中的運(yùn)動(dòng)分析該分級方法盡管簡單,但與其它分級裝置相比,不足之處是水果僅靠重力作用下滾,且不穩(wěn)定,很有可能一個(gè)水果停在輥間,然后后續(xù)水果再不斷堵塞、堆積,整個(gè)機(jī)構(gòu)就無法正常工作等缺點(diǎn)。為此,在設(shè)計(jì)的過程中,必須仔細(xì)研究水果在槽間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,找出各設(shè)計(jì)參數(shù)對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。 滾動(dòng)阻力矩M 水果不是絕對球形,且為剛度有限的生物材料,在沿斜面向下滾動(dòng)時(shí),影響滾動(dòng)阻力矩的因素比較復(fù)雜,由水果形狀,自重變形引起的阻力矩M1 類球形水果沿斜面滾動(dòng)時(shí),存在“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定滾動(dòng)角”φ,即當(dāng)斜面傾角為φ時(shí),水果沿此面勻速下滾。φ主要與水果不圓度,水果自重變形,接觸表面特性有關(guān)?！? 圖（6）滾槽式分級裝置簡圖　(a) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定角φ對應(yīng)的阻力矩M1 (b) 壓縮變形阻力矩M2 圖（7）水果滾動(dòng)阻力矩由圖（7）a可以求出此時(shí)水果下滾的恒定阻力矩為:M1=sinφrG=Nsi