【正文】 。China May 2020 摘要 I 摘 要 隨著人民生活水平的不斷提高，高檔次的食品需求量越來越大。 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測(cè)定機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在院系：工程學(xué)院 所學(xué)專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 研究方向：農(nóng)業(yè)工程 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 中國 哈爾濱 NEAU Dissertation of Bachelor Degree Number:A07090218 The Research on Transmission Equipment of Welding Robot Student Name: Li Xingxing Department and faculty: Engineering College Major: Specialty on Mechanization and Automatization of Agricultrue Orientation: Mechanical Design Northeast Agricultural University Harbin由于精制馬鈴薯淀粉它成糊后粘度高、成糊穩(wěn)定、晶瑩透明、有較強(qiáng)粘彈性，是舉世公認(rèn)的食品行業(yè)偉大的“綠色建筑材料”！同時(shí)它還廣泛的應(yīng)用于化工、紡織、醫(yī)藥、飼料、造紙、石油等行業(yè)，因而對(duì)它的淀粉含量要求也就越來越高。電機(jī) 1 通過齒輪來控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，再通過旋轉(zhuǎn)裝置上的掛鉤獲取載物塊送至測(cè)量裝置。馬鈴薯淀粉含量的測(cè)定，傳統(tǒng)的馬鈴薯淀粉含量的測(cè)定勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、人工誤差大，目前我國的馬鈴薯淀粉含量的自動(dòng)化機(jī)械監(jiān)測(cè)水平相對(duì)落后。 關(guān)鍵詞 ： 馬鈴薯；淀粉含量測(cè)定；步進(jìn)電機(jī)；密度測(cè)淀粉 Abstract II The Design of Automatic Potato Starh Content Determination Machine Abstract With the continuous improvement of people39。 Determination of starch content。 Starch density test。由于精制馬鈴薯淀粉它成糊后粘度高、成糊穩(wěn)定、晶瑩透明、有較強(qiáng)粘彈性，是舉世公認(rèn)的食品行業(yè)偉大的 “綠色建筑材料 ”！因而廣泛用于方便面、膨化食品、火腿腸、肉制品、冷凍食品、休閑食品、飲料、高檔粉絲、餐飲調(diào)料等食品工業(yè)。因此，盡快選育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病和加工專用的優(yōu)良新品種， 提供大面積生產(chǎn)推廣種植，顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了馬鈴薯淡粉含量自動(dòng)測(cè)定儀，實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯淀粉含量測(cè)定的自動(dòng)化，提高了測(cè)定效率。 國際上高品質(zhì)的精制薯類淀粉主要集中在歐洲， 如荷蘭、德國、丹麥、法國、瑞典、芬蘭等國，這些國家的生產(chǎn)廠出口淀粉到亞太市場(chǎng)，都會(huì)享有國家對(duì)農(nóng)產(chǎn)品出口補(bǔ)貼的政策，享受一定補(bǔ)貼。 從 2020 年開始，歐盟各國逐漸取消了對(duì)出口農(nóng)產(chǎn)品的補(bǔ)貼，并且由于歐洲的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，原料及勞動(dòng)力價(jià)格也同時(shí)上浮，使出口的淀粉價(jià)格驟漲 ,這樣給中國的薯類淀粉生產(chǎn)廠家的發(fā)展，帶來了千載難逢的機(jī)會(huì)。從而需要對(duì)馬鈴薯淀粉含量的測(cè)定方法進(jìn)行相關(guān)的研究。但經(jīng)查閱發(fā)現(xiàn)，全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測(cè)定機(jī)設(shè)計(jì) 2 由于淀粉酶的作用，樣品干燥前后的淀粉含量會(huì)發(fā)生變化，相同品種的塊根，用鮮薯測(cè)出的淀粉含量和用其薯干測(cè)出的淀粉含量，存在著一定的差異。 物理方法 一般物理方法速度快，操作簡(jiǎn)便，不許化學(xué)試劑和貴重儀器，成本低，但準(zhǔn)確性較差。主要有密度法、干率換算法、勻漿沉淀法近紅外光譜儀器分析法等折光儀法。密度法簡(jiǎn)介如下： （ 1） 密度的定義：是指單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，或物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比。通常采用四氯化碳或蒸餾水為測(cè)定的液體介質(zhì)。 對(duì)于馬鈴薯淀粉含量的 測(cè)定來說，即是根據(jù)馬鈴薯密度不同的原理進(jìn)行的。馬鈴薯在水中的密度與塊莖干物質(zhì)含量之間存在相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可用公式 2 表示： 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為水重塊莖重量， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 化學(xué)方法 淀粉的化學(xué)測(cè)定法是最常用的方法。具體測(cè)定方法有 :容量分析法、比色分析法、旋光分析法、極譜分析法、 法、費(fèi)林試劑熱滴定法、高錳酸鉀滴定法 /Rertrand 法、 SHS 銅試劑滴定法、還原糖測(cè)定儀法、 FeCY 試劑法、 LuffSchoor 滴定法、直接滴定法和 Somogyi 法 /薩氏法和苯酚 硫酸法等等。 綜上所述：化學(xué)方法較繁瑣，儀器法不依推廣使用，物理方法中，折光法由于 公式中的常數(shù)需要校正，結(jié)果不準(zhǔn)確；近紅外光普儀器分析法由于儀器相對(duì)較貴，故只有密度法可以普遍使用，且操作簡(jiǎn)便，精確度較高。 如我校馬鈴薯研究所測(cè)馬鈴薯淀粉，每年要測(cè) 2 萬份，如按傳統(tǒng)的測(cè)定方法，需要測(cè)一個(gè)多月，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度低準(zhǔn) 確度極差。 工作原理 馬鈴薯淀粉含量的測(cè)定，目前的測(cè)量方法很多，但是其中尤以密度法簡(jiǎn)便，雖然密度法比較粗放，所測(cè)的樣品需要量大，但是該法不用太多的設(shè)備，方法簡(jiǎn)便易行，在田間就可進(jìn)行。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。 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(cè)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(jiǎn)單易行，原理也較其他方法簡(jiǎn)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(huì)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(jiǎn)單且實(shí)用的測(cè)量方法。設(shè)計(jì)自動(dòng)化淀粉儀的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)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 。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡(jiǎn)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(cè)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。因此，在儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)必須能滿足將一定量的測(cè)試體進(jìn)行儲(chǔ)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)。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。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(hào)鋼作為基本材料。 淀粉儀測(cè)量 機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 對(duì)淀粉儀測(cè)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(cè)量試樣重量，并要求在測(cè)量過程中給予電信號(hào)，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 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。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(hào)鋼作為基本材料。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(hào)鋼。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 。 :小于 10kg ：每分鐘 4 個(gè)試樣。 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。部分零件螺釘螺栓選用國家標(biāo)準(zhǔn)件。 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。 全自動(dòng)馬鈴薯淀粉含量測(cè)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(cè)量機(jī)構(gòu)的摘取。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。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(duì)圓錐滾子軸承。 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(chǔ)存裝置獲得試樣，再將試樣運(yùn)輸?shù)綔y(cè)量裝置，進(jìn)行測(cè)量，再將試樣從測(cè)量裝置移除，實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化過程。 1試樣； 2圓環(huán)； 3載物塊； 4旋轉(zhuǎn)盤 1； 5端蓋； 6測(cè)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(cè)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(cè)量裝置； 7旋轉(zhuǎn)盤 2；