水果分选机的设计文献综述

文献综述水果分选机设计摘 要：本文分析了水果分级分选机的研究和发展现状，对未来进行了展望，设计出了一种新型水果分级分选机构。该分级分级分选机是由分级凸轮圆盘、传动机构和电动机组成。采用电动机提供动力，通过带轮传动机构，将运动和动力传送到直齿圆柱齿轮减速器，然后再通过链轮传动机构，将所需的运动和动力传送至分级凸轮圆盘上，从而实现水果的分选。整个机构简单且易于操作，便于维护，提高了生产效率，降低了劳动强度，为实现水果加工机械化与规模化提供了前提。关键词：水果；形状；分级机构；分级滚筒；Abstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign fruit sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of fruit sorting mechanism. The fruit sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of fruit. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the fruit processing mechanization and scale and to provide the premise. Key word: fruit; shape; the grading mechanism; grading cylinder 文献综述21.1 前言近年来，随着农业科技的发展和人民生活水平的提高，国内外水果品种越来越多，人们对水果的品质也有了更高的要求。为了提高水果的加工质量和出品等级，需要对水果进行严格的质量分级和大小分级。现有的水果分选机大多结构较为复杂，一般多以大型生产线为主，制造成本较高，分选效率也较低，分选成本较高，现有的水果分选机又以重量分选机为主，而农产品基地的水果销售多以尺寸大小、质地为衡量标准，重量分选机就不适合在农产品基地使用。因此有必要要设计一种成本较低，容易操作，适合中小型企业和水果产地使用的水果分选机。目前，我国具备先进水果分选设备的企业很少，有大型生产线的企业也仅仅是对质量和大小进行分选,装备比较落后。因此，市场上销售的水果大多数依靠机械配合人工的方式实现分级。人工分级的主要缺点是：劳动量大、生产率低而且分选精度不稳定；水果分选难以实现快速、准确和无损化。截止到目前为止，国内外已有不少学者及科研人员在此领域取得了重大进展。根据水果检测指标的不同，水果分选机大致可分为大小分选机、重量分选机、外观品质分选机和内部品质分选机。1.2 发展现状（1）大小分选机大小分选机是按照水果大小进行分选，在水果分选机中应用最为广泛。目前可用于苹果类圆形水果分选的方法有筛子分选法、回转带分选法、辊轴分选法、滚筒式分选法等。其中，前 3 种方法由于各自存在不同的缺点而未能推广使用。滚筒式分选法其分选装置主要由喂料机构、V 型槽导果板、分选滚筒、接果盘及传动系统组成。工作时，水果由倾斜输送器提升后，先经手选装置由人工剔除伤残果，然后通过输送带送入果箱，打开料门，输送至导果槽板。在此，水果自然分行滚动，不会出现水果堆积和阻碍现象。分选滚筒开有孔径逐级增大的圆孔，水果从 V 型导果槽板流至滚筒外边进行自动校径的分选。小于分选孔的水果先从第一滚筒分选孔落入接果盘，大于分选孔的则经 V 型导果槽继续向前滚动，直至遇到相应分选孔落下，于是在不同的接果盘可得到不同等级的水果。此分选装置结构简单，对水果损伤小，成本较低，分选精度和效率较高，适用于球形和近似球形物料的分选，在国外应用较广。为了减少水果碰撞，提高好果率，有的大小分选机是利用浮力、振动和网格相配合的办法进行分选，但有关此方面的报道较少。由以上可知，水果大小机械式分选法中，滚筒式分选法是最优的一种。另外，随着电子技术和计算机图像技术的发展，采用光电传感器或 CCD 摄像机对水果的大小进行测量判别已成为此类分选机的研究热点。因为它们是对水果的大小进行不损伤的非接触性计量，适用于任何种类的水果。研究了一种基于计算机视觉的水果大小检测方法，试验表明该方法检测速度快、正确率高、适用范围宽，能够满足水果自动检测要求。 文献综述3（2）重量分选机按重量进行分选的分选机械早期是利用杠杆原理进行分选的。目前，机械式重量分选机主要有固定衡量秤体、运动输送盘式和固定限位装置、运动衡量秤体式两种机型。机械式重量分选对水果的损伤较小，而且具有较广的通用性，但是由于各种误差及摩擦影响等使分选精度不是很高。近年来，随着计算机和称重传感技术的迅速发展和现代科学技术的相互渗透，电子称重技术及应用有了新的发展。基于此，国内外已开始研制电子称重式分选机。电子称重式分选机一般采用压力传感器称量水果，微机系统对传感器输出信号进行采样、放大、滤波、模数转换、运算和处理，并控制机械执行机构进行分选。在现有电子称重式水果分选台的基础上，对其测控系统进行了重新研制，将原有的 PC 机控制替代为单片机控制。由于系统采用微机控制，可按需选择准确的分选基准，具有更高精度和更高的控制灵活度，在实际中具有更广的应用前景。但是由于该设备操作较为复杂，而且设备成本较高，难以在我国推广使用。我国对该类型水果分选机的研制尚处于起步阶段，需要科研人员充分利用国外已经取得的研究成果，研制适合于我国实际情况的电子称重式分选机。（3）外观品质分选机外观品质分选机是按水果的大小、表面缺陷、色泽、形状、成熟度等进行分选的分选机。其分选方法包括：光电式色泽分选法和计算机图像处理分选法。色泽分选法是根据颜色不同反射光的波长就不同的原理对水果颜色进行区分。而计算机图像处理分选法是利用计算机视觉技术一次性完成果梗完整性、果形、水果尺寸、果面损伤、成熟度等检测,可以测得水果大小、果面损伤面积等具体数值,并根据其数值大小进行分类。国内外学者在利用计算机视觉技术对水果外部品质检测方面进行了大量的研究，并取得了重大进展。（4）内部品质分选机内部品质包括水果的糖度、硬度、酸度和内部缺陷等指标，通常水果内部品质主要依靠破坏性检验方法。目前用于水果硬度的检测方法主要有变形法和声学法。 。核磁共振技术作为一项新的检测技术在水果内部品质检测方面也有着较大的发展潜力。下面介绍几种不同类型的水果分选机：1.盘式水果分选机 文献综述4水果从料斗进入机体后，通过隔板 12 导入分级器，为了使水果能顺利滚入分级器，设定隔板的倾角为 。隔板左右两端应向上进行一定尺寸折边，保证水果o52:顺利进入下一级分级器而不会从隔板两端掉落。并且，隔板靠近分级器一端应向下进行一定尺寸的折边，这样可避免损伤物料，同时是为了防止所需分选的物料未经分选直接进入下一分级器。结构如图 2图 22.1 分级机构的设计分级器的主要目的是根据分选对象的差异进行设计的。连接杆 6 与圆管 4之间的间隙尺寸为分级器的分选尺寸，具体尺寸根据需要具体定制。整个水果分选机主要由多个不同型号的分级器构成，分级器的分级尺寸从大到小依次排列，每个分级器（如图 3）由传动轴 8、连接杆 6、滑动轴承 5、扇形盘 3、固定圆盘 2 等零件组成。分级器的固定圆盘 2 与传动轴 8 是通过锥端紧固螺钉 7 固定在一起的，连接杆 6 也固定在圆盘 2 上，并随传动轴 8 一起转动。而圆管 4 与滑动轴承 5 则是通过过盈配合固定在一起，扇形盘 3 与滑动轴承 5 之间为间隙配合，扇形盘 3 因重力作用不随传动轴转动。扇形盘 3 是为了防止分选的物料从传动轴的下方穿过，并且当分选的物料挤在圆管 4 与连接杆 6 之间下不来时将其顶出的作用。圆管 4 设计成较大尺寸是为了防止需分选的物料从传动轴上方直接穿过。图 32.2 系统示意图 文献综述5下面将个分机构组合，形成完整的系统原理图。如图 5图 5此旋转式水果分选机，包括机体 15、传动轴 8、链轮 17、进料口 11、出料口10 和电机 9 等组成，其技术要点是：机体 15 内装置多个分级器，所述的分级器是：传动轴 8 上的滑动轴承 5 之间套装圆管 4，圆管 4 上装置扇形盘 3，传动轴 8 的两端装置凸形的固定圆盘 2，固定圆盘 2 之间由连接杆 6 紧固。所述的凸形圆盘 2 开设4 个定位孔，扇形盘 3 的中间装置重力板 16，机体内装置隔板 12。2.3 工作原理工作过程如下：首先该水果分选机是通过链轮带动传动轴从而使分级器转动来实现分选目的的，物料从进料口 11 进入，沿隔板 12 进入分级器，分级器初定为 2级，尺寸最大的物料被第一级分级器输送到出料口一 13 一端，而较小的则从第一级分级器漏过，进入第二级分级器进行分选，尺寸较大的从出料口二 14 一端进入收集盒，尺寸最小的从出料口 10 一端进入收集盒，分选结束。分选原理如图 6 文献综述6图 62.蔬菜水果分选机本实用新型的目的是：提供一种分选效率高、分选尺寸可以任意调节、并且在分选蔬果时不损伤蔬果的蔬菜水果分选机，以克服现有技术的不足。本实用新型是这样实现的：它包括机架(1)和传动电机(2)，在机架(1)的一端装有传动轴(3)，在机架(1)的另一端装有两个水平辅助传动链轮(4)和四个链条间距调整链轮(5)，在机架(1)的下方还装有四个辅助传动链轮(6)和四个链条张紧链轮(7)，在传动轴(3)上装有四个转动链轮(8)，四根传动链条(9)分别套在四个传动链轮(8)、 文献综述7两个水平辅助传动链轮(4)、两个链条间距调整链轮(5)、四个辅助传动链轮(6)和四个链条张紧链轮(7)上，在靠近机架(1)两外侧边的两根传动链条(9)上平行装有一组长圆形分极棒(IO)，并且另外两个链条间距调整链轮(5)分别压在该两根传动链条(9)上，在另外两根传动链条(9)上平行装有另一组短圆形分极棒(11)，安装在传动链条(9)之间的每根长圆形分极棒(IO)或短圆形分极棒(11)都可绕其自身轴线转动，并且长圆形分极棒(10)与短圆形分极棒(11)之间都相互平行，而且在每两根长圆形分极棒( 10)之间平行设置有另一组的一根短圆形分极棒(11)，在机架(1)中部位置处的上层长圆形分极棒(IO)和短圆形分极棒(11)的下方并排设有若干个选出物送出输送带(12)；在上层长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)的下方的两边都分别设有活动式摩擦轨( 13)，可以控制活动式摩擦轨(13)与长圆形分极棒(10)或与短圆形分极棒(11)接触或分离的操作手柄(14)连接在机架(1)和活动式摩擦轨(13)上。由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有分选效率高、分选尺寸可以任意调节、并且在分选蔬果时不损伤蔬果的优点。使用本实用新型时，可将需分选的蔬菜或水果放在机架(1)上层的相互平行的两组圆形分极棒上，并根据分选蔬菜或水果的具体需要，通过四个链条间距调整链轮(5)调节两组圆形分极棒移动时其相互之间运动方向的夹角，从而达到任意调整圆形分极棒之间分选间隙大小的目的。由于本实用新型在分选蔬果的过程中可以根据蔬果的特点，使蔬果在随着圆形分极棒移动时，可通过圆形分极棒的转动而带动其蔬果作转动，或使圆形分极棒不转动从而使蔬果只随圆形分极棒一起移动而不转动，这样就可减少或防止在分选时对蔬果的损伤。当需要圆形分极棒转动时，只需通过操作手柄(14)使活动式摩擦轨(13)与长圆形分极棒(10)或与短圆形分极捧(11)接触，这样这些圆形分极棒在移动的过程中就会在活动式摩擦轨(13)的作用下而转动。本实用新型适用于对圆形、椭圆形、扁圆形、长圆形、锥形等形状的蔬菜水果进行分选，并且还可对带有果柄或果叶的水果进行分选，本实用新型特别适应于对鲜嫩忌碰的蔬菜水果进行分选。附图说明；附图 1 为本实用新型装置的结构示意图；附图 2 为附图 1 的 A 向示意图；附图 3 为附图 2 的 B-B 剖视示意图。具体实施方式：本实用新型的实施例：先制作出机架(1)，然后在机架(l)的一端装上被传动电 文献综述8机(2)传动的传动轴(3)，传动电机(2)可采用市场上出售的变速电机或定速电机，当采用定速电机时，最好按常规通过一个齿轮变速箱后再传动传动轴(3)，在机架(1)的另一端装上两个水平辅助传动链轮(4)和四个链条间距调整链轮(5)，在机架(1)的下方装上四个辅助传动链轮(6)和四个链条张紧链轮(7)，在传动轴(3)上装上四个转动链轮(8)，将四根传动链条(9)分别套在四个传动链轮(8)、两个水平辅助传动链轮(4)、两个链条间距调整链轮(5)、四个辅助传动链轮(6)和四个链条张紧链轮(7)上，在靠近机架(1)两外侧边的两根传动链条(9)上平行装上一组长圆形分极棒(10)，并且将另外两个链条间距调整链轮(5)分别压在该两根传动链条(9)上，在另外两根传动链条(9)上平行装有另一组短圆形分极棒(11)，两组中的长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)的根数可根据制作出的机架(1)大小和使用所需的长度确定，在安装传动链条(9)之间的每根长圆形分极棒(IO)或短圆形分极棒(11)时，要使每根长圆形分极棒(10)或短圆形分极棒(Il)都可绕其自身轴线转动，并且使长圆形分极棒(10)与短圆形分极棒(11)之间都相互平行，而且使每两根长圆形分极棒(10)之间平行设置有另一组的一根短圆形分极棒(11)，在将长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)连接在传动链条(9)上时，最好采用螺纹连接的方式，这样便于在使用时调整每组长圆形分极棒(10)或短圆形分极棒(11)相互之间的距离，一般将每组的圆形分极棒的间距控制在 530 厘米的可调范围即可，在机架(1)中部位置处的上层长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)的下方并排设有若干个选出物送出输送带(12)，输送带(12)可采用市场上出售的输送带成品进行安装，并且最好在输送带的表面上再安装一层柔软的软垫层，这样能够更好地防止被分选出的蔬果被碰伤；为了使机架(1)上层的长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)在移动的过程根据需要再绕其自身轴线转动，可在上层长圆形分极棒(10)和短圆形分极棒(11)的下方的两边都分别设一根活动式摩擦轨(13)，将可以控制活动式摩擦轨(13)与长圆形分极棒(10)或与短圆形分极棒( 11)接触或分离的操作手柄(14)连接在机架(1)和活动式摩擦轨（13）上即成。 文献综述9 文献综述103.传送带式水果分选机图 l 是本实用新型主视结构的示意图。图 2 是本实用新型俯视结构的示意图。图 3 是 I 的 A 向局部放大结构的示意剖。图 4 是图 3 的 B 向局部结构的示意图。图 5 是图 3 的 c-c 结构的示意图。图 6 是本实用新型实施例的小意图，附图标记：电机 l、变速箱 2、分选输送带 3、水果输送带 4、添果输送台 6、清洗装置 6、进料斗 7、脚轮 8、水泵 9、水箱 10、滚筒 ll、分级出果传送特 l2、分级调杆 13、分级板 14、平行辊轴 15、分数辊轴 16、水果 17、成品箱子 18。以下结合附图及实施例对本实用新型水果分选机作进一步的说明。如图 13 所示，本实用新型包括电机 1、变速箱 2、分选输送带 3、水果输送带 4、添果输送台 j、清洗装置 6、进料斗 7、脚轮 8、水泵 9、水箱 10、滚筒 11、分级出果传送带 L2、分级调节打 l3、分级板 14、平行辊轴 15 和分级辊轴 l6，添果输送台 5 与分选输送带 3 放置十地向，它们的底部均世有脚轮 8，水果输送带 1 的一端与添果输送台 5 连接，另端 I 司定在分选输送带 3 上，分选输送带 3 由电机 l带动，经变速箱 2 速箱将动力传送到滚筒 1L 和传动链条进行循环式转动，在添果输送台 5 上还自进制斗 7 和清洗装置 6，底部白水泵 9 引水箱 10。如图 1-5 所示，在分选输送带 3 上设有辊轴，分选输送带 3 的左右埘侧上安装有分级调节打 l3 和分级板 l4，分级板 l4 上开有圆孔或长槽，辊轴有下行辊轴 I5 和分级辊轴 16，平行辊轴 15 的两端穿过分级板 14 的圆孔；分级辊轴 16 的两端穿过分级板 14 的长槽。本水果分选机的原理：平行辊轴 15 的两端穿过分级板 14 的圆孔，由于圆孔的Z 方向的位移是不变的，它运动的轨迹足下移，而分级辊轴 16 的两端穿过分级板 14的长槽，因长槽的 Z 方向的位移是时刻变化的，它的运动的轨迹是根据分级调节杆13 的倾斜角度向前移动，于是，由于平行辊轴 15 和分级辊轴 l6 相互间发生上下位移的变化，使得水果由小到人渐次通过辊轴大小不同的缝隙进行机械筛选，跌落到分级出果传送带 12 上，从而实现分级。如图 6 所示，利用本实用新型水果分选机分选水果 17，打开电源，电机 1 和水泵 9起动，动力经变速箱 2 的变速，由皮带将动力传入链条，带动滚筒 11 转动，使得分 文献综述11选输送带 3、水果输送带 4 和添果输送台 5 循环运动，将采摘到新鲜的水果 17 以整箱倒入添果输送台 5 的进料斗 7 内，水箱 10 的水由水泵 9 特动到清洗装置 6 内对水果 17 进行喷射清洗，干净的水果 17 经过水果输送带 1 匀速前进到达分选输送带3，在平行辊轴 15 和分级辊轴 16 的分级下，最小的水果 17 成品流入第一个分级出果传送带 12 内并进入了第一个成品箱子 18，满箱后包装入库，同理第一、二、三、四、五、六级的水果 l7 成品分别以它们同级大小也依次进入了各白的成品箱子L8，满箱后亦分别包装入库，等待运输发往外地。 文献综述12 文献综述134.变幅式水果分选机本实用新型所需解决的技术问题是提供一种单位生产量大，分选精度高，无机械伤，适用性广泛的一种蔬果机械分选装置。本实用新型取得了以下的技术效果：本实用新型分选精度高，无机械伤，大大提高蔬果分选效率，以前由 50 左右工人 12 小时完成的工作量，利 H 用本实用新型存 4 小时内全部完成，操作工人仅需两名。具体实施方式：如图 1 所示一种变幅式水果分选机，机架 3，机架内设有旋转轴旋转轴上间隔设有多个旋转皮带轮，皮带轮下设有蔬果储藏箱 4，其特征在于：所述的旋转轴包括一端的主动旋转轴和另端的从动旋转轴，主动旋转轴和从动旋转轴均具有上下两个，两个主动旋转轴通过链轮传动，下主动旋转轴与电机相连，上下主动旋转轴5、6 均包括间隔设置的多节传动节和自由节，上主动旋转轴上的自由节和下主动旋转轴上的传动节上下对应，传动节和自由节上均设有一根皮带轮 1、2，传动节与皮带轮之间键连接，用于传动扭矩，自由节与皮带轮之间通过轴承连接，不传递扭矩，从动旋转轴的长度大于从动旋转轴，相邻皮带之间的距离从主动旋转轴端到从动旋转轴端逐渐增大。所述的链轮包括上主动旋转轴链轮和下主动旋转轴链轮，两个链轮之间的齿数不同。上下链轮齿数不同，则上下主动旋转的转速并不相同，输送皮带的线速度也不相同。这样蔬果被托在两条运动速度不同的皮带上时，会由于皮带的速度差使其自旋。这种设计理念是为了消除因为上料量大而在分选机上产生堆积叠加，使蔬果在分选时产生越级，分选精度下降现象的产生。比如，分选机上的输送皮带呈辐射状布置，每条皮带之间具有一定夹角，刚不平行布置，这样输送皮带在每隔 700mm 的距离时相邻两输送带之间的间距就会增 5mm。即起点位置相邻俩输送带间距是65mm，在往后 700mm 的位置间距则为 70mm，1400mm 的位置问距为 75mm。依此类推，由输送带之间间距的逐渐递增来完成蔬果蔬菜由小到大的分选工作。 文献综述145主要缺点和有待进一步改进的地方缺点:（1）还需人工调节，劳动强度较大（2）该机是间歇性工作，生产连续性不高有待进一步改进的地方:（1）采用自动控制装置（2）采用自动送料机构（3）分机滚筒还需进一步的改进结束语:这次毕业设计是我对大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过这次毕业设计对自己的四年的大学生活做出总结,同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的工作和生活打下一个良好的基础。这次设计其实是综合运用本专业知识，分析并解决设计中遇到的问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。通过这次设计实践，使我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识，熟悉并掌握了机械设计中的一般规律和方法，培养了我的分析问题和解决问题能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，使我进行了较全面的机械设计基本技能训练。另外通过本次设计使我领悟出机械设计的一般进程：设计准备、传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配图设计、零件工作图设计、编写设计说明书。如果随意打乱这个过程则在设计过程中定会多走弯路。在设计过程中在独立完成的同时，还要及时跟指导老师沟通和请教。每个阶段完成后要认真检查，有错误要认真修改，精益求精。毕业设计的各个阶段是相互联系的。设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。由于影响零、部件尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题要更全面和合理，故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理结构尺寸进行必要的修改。所以，设计要边计算、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。在设计中要贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、减低成本、缩短设计周期，这 文献综述15是机械设计应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。在设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规格，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。【参考文献】 1 张龙. 机械设计课程设计手册. 国防工业出版社 2006. 2 陈海魁. 机械基础. 中国劳动社会保障出版社 2001. 3 邱宣怀. 机械设计. 高等教育出版社 1997. 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