【正文】 為了保證所有胡蘿卜能夠從出料口落出，以最大胡蘿卜直徑為依據(jù)設(shè)計(jì)胡蘿卜出料口的尺寸。的直角三角形，設(shè)其中一邊長(zhǎng)為 h，根據(jù)體積公式 。由 2mm 的 Q235 鋼板焊接 而成。 軸承的校核 對(duì)于帶座外球面球軸承，只承受徑向力；故： 對(duì)軸承 1： Fr1=Fn1=； Fa=0 11 1 . 2 4 0 5 . 7 = 4 8 6 . 8prP f F N? ? ? 對(duì)軸承 2： Fr2=Fn2=； Fa=0 22 1 . 2 8 3 7 . 7 = 1 0 0 5 . 2 4prP f F N? ? ? 只需對(duì)軸承 2 進(jìn)行壽命校核。 軸上載荷 軸承支點(diǎn)位置，由手冊(cè)查得 ? ，鏈輪以及滾筒輪轂的支點(diǎn)取中點(diǎn)處，支撐跨距長(zhǎng)度如圖 52 所示。 功率： 10 0 .1 6P P k w????減 速 器 鏈 式中： ?減速器 為減速器傳動(dòng)效率，取 ? ?減 速 器 ?鏈 — 輸送鏈傳動(dòng)效率，取 ? ?鏈 轉(zhuǎn)矩： 11 19 5 5 0 0 0 0 3 8 2 0 0 .PT N m mn?? 作用在軸上的力 滾筒所受壓軸力 1 279pFN? 以及鏈輪壓軸力 2 990pFN? ； 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45，調(diào)制處理。 再重新反計(jì)算的輸送鏈條的實(shí)際鏈速 v 為： 00 .1 0 1 6 0 .1 9 /0 .5 3DElv m st? ? ? 采用定期人工潤(rùn)滑的方式。輸送帶為包膠 3mm，帶寬為 270mm的食品用 PVC 輸送帶。 計(jì)算壓軸力為： 2 1 . 1 9 0 0 9 9 0P F PF K F e N? ? ? ? 鏈輪的設(shè)計(jì) 各鏈輪均采用整體式鏈輪，其中鏈輪Ⅰ與 081A 型號(hào)的鏈條配合使用，齒數(shù) 191?Z 。 （ 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 min93r/n? 查機(jī)械設(shè)計(jì)可選用 08A1，鏈條節(jié)距為 ? 。本裝置采用渦輪減速器能夠減小結(jié)構(gòu)尺寸且具有較大的傳動(dòng)比。鏈傳動(dòng)是通過鏈條與鏈輪的嚙合作用進(jìn)行動(dòng)力的傳遞，相比于帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)具有平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)的功率大，在傳遞相同載荷的情況下傳動(dòng)結(jié)構(gòu)小，且能在環(huán)境較惡劣的工況下可靠工作等優(yōu)點(diǎn)，但由于鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)，導(dǎo)致其瞬時(shí)傳動(dòng)比不相同，動(dòng)載荷大的問題，故鏈傳動(dòng)常用于低速的場(chǎng)合 [31]。 故勻果上料裝置所需功率為 。 圖 36 胡蘿卜的受力狀況 將重力分解為 F1與 F2，由平衡條件知： 12cos 45sin 45 ooF F n GFG??? 則胡蘿卜在 BC 兩點(diǎn)間做勻加速運(yùn)動(dòng)，其中加速度 a ： 2 si n 45 si n 45 /o oFGa g m smm? ? ? ? 按照勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算胡蘿卜從點(diǎn) B 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) C 的時(shí)間 t2為： 2 2 2 0 . 0 4 0 . 1 07 . 0 7 /BClmtsa m s?? ? ? 在 C 點(diǎn)處胡蘿卜的速度： 2 7 .0 7 0 .1 5 1 .0 6 /v a t m s? ? ? ? 方向與水平面呈 45176。 如圖 35 所示為胡蘿卜從出料口落到分級(jí)裝置后的示意圖，分析可知，胡蘿卜 2 從點(diǎn)A 運(yùn)動(dòng)到 D 點(diǎn)時(shí)，胡蘿卜 1 在分級(jí)裝置上從點(diǎn) D 運(yùn)動(dòng)到了點(diǎn) E， 因 此分級(jí)裝置從點(diǎn) D 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) E 的時(shí)間 t1應(yīng)該為胡蘿卜在勻果裝置內(nèi)從點(diǎn) A 轉(zhuǎn)到點(diǎn) B 的時(shí)間 t在出料口從點(diǎn) B運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) C 的時(shí)間 t從點(diǎn) C 落到分級(jí)裝置上點(diǎn) D 的時(shí)間 t3的時(shí)間的總和。在計(jì)算過程中，忽略軸承的摩擦力，取帶以及胡蘿卜為整體作為分析對(duì)象，受力如圖 34 所示，圖示中 G 為胡蘿卜以及帶的重力。 圖 33 輕型滾筒結(jié)構(gòu)圖 滾筒長(zhǎng)度與直徑的確定 根據(jù)胡蘿卜的長(zhǎng)度以及輸送帶寬 B=270mm，輸送輥筒長(zhǎng)度 L=280mm。又應(yīng)為胡蘿卜可能有一定的彎曲或者不規(guī)則，將隔板間距進(jìn)行適當(dāng)放大，初定隔板間隔為 80mm。當(dāng)重力的作用線位于隔板外側(cè)時(shí)，胡蘿卜有從隔板上落下的趨勢(shì)，由圖示的幾何關(guān)系計(jì)算可得，保證胡蘿卜不下落的隔板高度最小值： m in m ax(1 cos )l R a??公式請(qǐng)按要求編號(hào) 式中： maxR 為最大胡蘿卜半徑，取 mm? a為輸送傾斜角度，取 oa 35? 計(jì)算得： mm? 當(dāng)胡蘿卜產(chǎn)生堆積時(shí)，臨界 情況為小型胡蘿卜容納在大胡蘿卜與隔板產(chǎn)生的凹槽內(nèi)，故避免胡蘿卜產(chǎn)生堆積的隔板高度最大值： 22m a x m i n m i n m i n m i n m i n m i n( ) ( s i n ) c o sl R R R R R a R a? ? ? ? ? ? 式中： minR 為最小胡蘿卜半徑，取 ? 計(jì)算得： mm? 故當(dāng) 35a??時(shí)，保證既不堆果也不落果的隔板高度范圍為 ~。 隔板尺寸參數(shù) 隔板的尺寸對(duì)勻果上料裝置的設(shè)計(jì)尤為重要，影響胡蘿卜勻果輸送裝置的單果效果。 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） 15 圖 24 分級(jí)裝箱裝置結(jié)構(gòu)示意圖 1 輸送鏈輪 2 輸送鏈 3 小馬達(dá) 4 毛刷 5 基準(zhǔn)矯正擋板 6 支撐板 7 U 型槽 8 渦 輪減速器 9 電機(jī) 10 機(jī)架 11 從動(dòng)鏈輪 12 主動(dòng)鏈輪 13 S 級(jí)果出料口 14 M 級(jí)果出料口 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） 16 3 相關(guān)參數(shù)的確定 勻果上料裝置 相關(guān)參數(shù)的確定 輸送帶帶速 根據(jù)任務(wù)書的要求，按照胡蘿卜的產(chǎn)量、隔板間隔以及胡蘿卜的平均質(zhì)量，推算得輸送帶的帶速 v 為： 3600v Q l m? 式中： = 1 5 0 0 k g /Q Q h? 胡 蘿 卜 的 產(chǎn) 量 ， 取 = 8 0 m mll? 隔 板 間 隔 ， 取 =gm ? 胡 蘿 卜 平 均 質(zhì) 量 160 計(jì)算得： 1 5 0 0 x 8 0 1 6 0 x 3 6 0 0 =0 . 2 1 /v m s? 輸送帶傾斜角度 在提升輸送胡蘿卜上料的過程中，其單果效率受到隔板尺寸以及輸送傾斜角度的影響。勻果上料裝置主要包括機(jī)架、進(jìn)料斗、鏈傳動(dòng)、隔板輸送帶、輸送滾筒以及調(diào)節(jié)防護(hù)裝置等，其結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。各等級(jí)的胡蘿卜進(jìn)入相應(yīng)的 U形槽裝箱集果裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)裝箱功能。隔板輸送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將胡蘿卜均勻送入分級(jí)區(qū)。 研究方法 （ 1）工廠參觀，進(jìn)行實(shí)地考察。 （ 3） 機(jī)械式分級(jí)設(shè)備的分級(jí)指標(biāo)均為直徑參數(shù)，然而胡蘿卜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)指標(biāo)為長(zhǎng)度，采用原有直徑類的分級(jí)機(jī)械可能造成分級(jí)的誤差變大。 圖 113 鏈板式間距可調(diào)果類分級(jí)機(jī) 存在的主要問題 目前，在果蔬分級(jí)的技術(shù)研究上投入成本越來越多，但是對(duì)長(zhǎng)桿狀作物的分級(jí)設(shè)備的探索卻處于空白。 圖 112 輥筒輸送帶及輥筒工作原理 同樣的，利用這種增加垂直距 離的方式，廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院設(shè)計(jì)了一種新型的鏈板式間距可調(diào)果類分級(jí)機(jī) [25]，間隙的大小由螺桿升降裝置調(diào)節(jié)，以改變分級(jí)鏈板的間距。該裝置分級(jí)柔和，效率高且分級(jí)精度好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作安裝精度要求高，且速度配合要求嚴(yán)格。適用于紅棗，蘋果等球型果蔬，對(duì)于胡蘿卜這種長(zhǎng)桿狀果蔬也可進(jìn)行直徑分級(jí)，但需配套設(shè)備將胡蘿卜夾持入輥帶之間才能正常工作。等徑輥帶式分級(jí)機(jī)通過回轉(zhuǎn)帶帶面與圓柱形分級(jí)輥回轉(zhuǎn)軸線呈一定角度布置產(chǎn)生由小變大的間隙，變徑輥帶式采用錐形分級(jí)輥或者多段直徑不同的分級(jí)輥，兩回轉(zhuǎn)軸線水平布置，簡(jiǎn)化安裝和傳動(dòng)。 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） 7 圖 18 變螺距柵條式紅棗分級(jí)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 1 進(jìn)料斗 2 傳動(dòng)鏈條 3 鏈輪 4 柵條滾筒 5 螺旋輸送葉片 6 電動(dòng)機(jī) 7 出料斗 8 清篩裝置 9 機(jī)架 （ 2）帶式 帶式分級(jí)機(jī)由兩相隔間距逐漸變大的回轉(zhuǎn)帶組成，在果蔬挾持于兩回轉(zhuǎn)帶間往前輸送，當(dāng)果蔬直徑小于兩條回轉(zhuǎn)帶間隙時(shí)則落入下方的相應(yīng)等級(jí)的輸送帶輸出。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但在輸送過程中容易夾果，且分級(jí)精度較低，易產(chǎn)生竄級(jí)，適用于球形果蔬。在滾筒的兩側(cè)安裝有錐筒形返料板，增加了物料在滾筒內(nèi)分級(jí)時(shí)間，改善了分級(jí)效果。該裝置的分級(jí)滾筒呈階梯狀布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且調(diào)整方便，但占用 空間大且物料在自重下滾動(dòng)輸送，分級(jí)速度不宜控制，果蔬在分級(jí)過程中易夾果造成機(jī)械損傷，普遍適用于蘋果、柑橘等中型球形果蔬。傳統(tǒng)的滾筒式分級(jí)機(jī)采用多級(jí)滾筒水平布置，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，但在各級(jí)滾筒銜接處容易產(chǎn)生機(jī)械損傷，傷果率高，因此也衍生了相應(yīng)的改進(jìn)機(jī)型。但整機(jī)造價(jià)高且安裝維護(hù)較困難，故常用于大型果蔬加工廠和大型農(nóng)場(chǎng)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的小作坊式果蔬加工廠而言成本較高，故在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。 圖 13 活動(dòng)轉(zhuǎn)輥式輸送裝置工作示意圖 Luciano Gentili 設(shè)計(jì)了一種全新的輸送卸料裝置 — 雙錐式滾子輸送翻轉(zhuǎn)裝置 [12]，如圖14 所示。分級(jí)線后端為果杯式杠桿翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在判別好等級(jí)信號(hào)后，通過控制元件，使得電磁鐵通電，拉動(dòng)杠桿一端的果杯向上并翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)。該類生產(chǎn)線上的檢測(cè)分揀裝置的機(jī)械形式也是多種多樣。 機(jī)械視覺技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)中主要用于檢測(cè)果蔬的外觀品質(zhì)。按照農(nóng)業(yè)物料學(xué)的研究方法，胡蘿卜根部為截頭正圓錐體，呈一頭粗，一頭小的不規(guī)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） 2 則細(xì)長(zhǎng)桿狀，其基本物料特性與機(jī)械裝備尺寸的合理確定息息 相關(guān)，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了可靠合理的設(shè)計(jì)依據(jù)以及檢驗(yàn)指標(biāo)，具體參數(shù)如表 11 所示 [6]。 為了提高胡蘿卜采 摘后處理的機(jī)械化水平，我們提出了運(yùn)行可靠、成本低廉的胡蘿卜自動(dòng)分級(jí)包裝機(jī)。手工分選，勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低，勞動(dòng)力消耗大，耗時(shí)多，主觀性強(qiáng)，難以保證質(zhì)量。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)普遍采用的果蔬分級(jí)裝置有活動(dòng)果托式、篩選式、滾筒式、回轉(zhuǎn)帶式、輥軸式等等 [45]，然而這些分級(jí)裝置主要針對(duì)類球形、易于滾動(dòng)的果蔬，如蘋果、橘子等。另外，以胡蘿卜為原料，開發(fā)的保健品，藥物以及食品添加劑等產(chǎn)品也具有巨大的市場(chǎng)潛力。 grader。分級(jí)裝箱裝置利用分級(jí)槽的長(zhǎng)度由短到長(zhǎng)依次布置的方式，通過篩選的原理將胡蘿卜按照長(zhǎng)度進(jìn)行分級(jí)裝箱。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè)計(jì) ） 題 目： 胡蘿卜自動(dòng)分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 20205624 指導(dǎo)教師 ： 杜宏偉 2020 年 06 月 16 日 目 錄 摘 要 …………………………………………………… ……………… …………… …… ....……………… Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………………… ..…… ....… .…. .… Ⅱ 1 緒 論 ......................................................................................................................................... 1 本課題研究的目的和意義 ................................................................................................ 1 胡蘿卜基本物理特性及分級(jí)指標(biāo) .................................................................................... 1 果蔬分級(jí)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................