【文章內(nèi)容簡介】 。圖（5）刀片 包裝機結構設計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)過傳送帶的運動來帶動粘性膠帶的運動，比熱敏膠帶需經(jīng)熱水槽熔化后恢復黏性操作更加方便；而關于膠帶切割環(huán)節(jié)，最初選擇了兩個主要的方案，即方案三和方案四，在方案三的結構設計過程中，也有許多的設計思路，比如在刀具設計安裝環(huán)節(jié)，原本是打算在旋轉(zhuǎn)輪上焊接一個刀片，后來由于考慮到是對膠帶進行切割的實際情況，經(jīng)過認真的思考，最后決定采用經(jīng)模具沖壓而形成的異型輪的旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)對膠帶的切割，減速環(huán)節(jié)用皮帶輪進行，最終確定了方案三的整體設計思路；至于方案四的確定，是由于考慮到方案三是中采用電動機提供動力，無論是從生產(chǎn)成本角度考慮，還是從切割環(huán)節(jié)機構的安裝角度考慮，設計的結構都不是很突出和簡潔，于是經(jīng)過認真的思考．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器結構的形成。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，而采后分級工作時效性強，作業(yè)質(zhì)量標準高，因此，實現(xiàn)機械化，自動化作業(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顯得尤為重要。國外在水果的加工過程中，大多采用微機控制機電一體化設備來代替人工作業(yè)。由于生活節(jié)奏加快和飲食結構的改變，對進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，可以說水果分級機在我國有著很大的潛在市場。為了提高分選的標準和統(tǒng)一性，降低產(chǎn)品的成本和改善勞動條件，同時在激烈的世界市場競爭中取得立足之地。研究和開發(fā)水果采后自動化處理系列設備，選出高質(zhì)量的水果并進行保鮮處理，已成為當前我國農(nóng)業(yè)機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)品結構單一，生產(chǎn)效率提高緩慢；科技進步效率低，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術仍占主導地位，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，是當前果蔬業(yè)發(fā)展過程中的一個重大課題。由于消費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“實質(zhì)”，到將來的實質(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）采收無計劃，不利于大規(guī)模組織外調(diào)或外銷；（２）不進行采后處理，水果大小不一、著色不一、成熟度不一、商品性較差；（３）由于未及時清洗殺菌和預熱，使外調(diào)，儲藏性能不好，運輸途損失大；（４）沒有統(tǒng)一商標品牌，與進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，水果分級是水果進入流通的一個重要環(huán)節(jié)，直接關系到水果的包裝，運輸，儲藏和銷售的效果和效益。在市場商品經(jīng)濟高度發(fā)達的今天，異地銷售，大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標準化，而水果分級就是實現(xiàn)水果商品標準化的最為基礎的一步。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，勞動強度大，而且分級質(zhì)量易受人為因素的影響。從技術角度上看，人工分級時對水果的等級判定是根據(jù)個人的經(jīng)驗，瞬間判斷的結果，其結果必然是因人而異，同時還受人的情緒和疲勞程度的影響。不僅人工勞動量大，生產(chǎn)率低，還造成打蠟標準難以實現(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，腐爛嚴重，這嚴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)品進行清洗，加工等處理，然后按大小尺寸及品質(zhì)等級標準等進行分級，分類和包裝。一方面，水果的分級不僅可為以促進市場流通的需要，提高食品的衛(wèi)生安全以及產(chǎn)地的信譽，而且通過分級，整理提高產(chǎn)品檔次，達到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。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，免受細菌感染，對于滿足各消費階層的需要，增加我國水果的出口競爭能力具有十分重要的經(jīng)濟和現(xiàn)實意義。為了實現(xiàn)水果機械自動化分級，我過在70年代研制過有關機械，當時主要是篩孔式分級原理，結果由于水果損傷嚴重而停止使用。隨后，我國在一段時間里，由國家投資分別從日本，澳大利亞等國引進了部分機械稱重式分級設備，用于重點出口基地。按重量進行分級，雖然傷果率低，但是誤差卻較大，而且設備結構過于復雜。為此，在80年代中期，我國有關部門開始進行輥，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鑒定，該設備較受用戶的歡迎，目前占有較大的市場分額。近內(nèi)來，隨著計算機視覺技術的發(fā)展，在90年代初期，國內(nèi)外都已進行了計算機視覺技術在水果外觀檢測與分級中的應用研究。目前已在尺寸檢測方面取得比較滿意的成果，有較成熟的計算機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，故在水果分級技術中應用很廣泛。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械式稱重，利用了杠桿原理對水果進行分級稱重。設備工作時，杠桿的一端裝有盛果斗，盛果斗與杠桿間是鉸鏈連結，杠桿的另一端上部由平衡重壓住，下部有支撐導桿以保證水平狀態(tài)，杠桿中間由鉸鏈點支撐，當盛果斗的水果重量超過平衡重時，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桿繼續(xù)前移，當遇到小于水果重量的平衡重時,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,機械式重量分選機主要有兩種機型:(1)固定衡量秤,運動輸送盤式(2)固定限位裝置,運動衡量秤體式；根據(jù)水果外觀的不同，如色澤和表面缺陷讀等標準，對水果進行分級的方式稱法和計算機圖象處理分級法。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。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，糖酸度的破壞性檢測技術早已被人們掌握。而無損傷檢測是近年來發(fā)展起來的高科技技術。水果品種多種多樣，不同水果有時需要不同的檢測方式方法。檢測方法按檢測項目大致可分為近紅外糖酸度分析法、力學成熟度分析法、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。結合實際情況及需要，我們選擇用滾槽式分級法對水果進行分級工作，即按水果的大小進行分級，其分級設備簡易，應用廣，較容易實現(xiàn)。 滾槽式分級機對水果可以按大小,也可以按重量進行分級，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,當孔隙超過水果直徑時,水果就穿過孔隙下落或滾出,。選擇何種機構,應當考慮:分級精度，即孔隙的穩(wěn)定程度、對水果的損傷程度、結構復雜程度、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)的短時期內(nèi)對特定品種水果進行分級,分級量較小,構造簡單、制造容易、成本低廉、調(diào)整使用方便的分級機更受歡迎。通過一與水平面保持傾角β的半圓槽構成的滾槽分級機構(圖6),是一種結構簡單,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。 水果在滾槽中的運動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,很有可能一個水果停在輥間,然后后續(xù)水果再不斷堵塞、堆積,整個機構就無法正常工作等缺點。為此,在設計的過程中,必須仔細研究水果在槽間的運動規(guī)律,找出各設計參數(shù)對運動狀態(tài)的影響。 滾動阻力矩M 水果不是絕對球形,且為剛度有限的生物材料,在沿斜面向下滾動時,影響滾動阻力矩的因素比較復雜,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時,存在“動態(tài)穩(wěn)定滾動角”φ,即當斜面傾角為φ時,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?！? 圖（6）滾槽式分級裝置簡圖　(a) 動態(tài)穩(wěn)定角φ對應的阻力矩M1 (b) 壓縮變形阻力矩M2 圖（7）水果滾動阻力矩由圖（7）a可以求出此時水果下滾的恒定阻力矩為:M1=sinφrG=Nsi