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0引言

家用小型柑橘包裝機(jī)設(shè)計(jì)思路如下：用于包裝的材料事先安裝在傳動(dòng)裝置上；切斷裝置包括 上刀具和托刀具兩部分，托刀具固定，上刀具做垂 直往復(fù)運(yùn)動(dòng),通過(guò)向下運(yùn)動(dòng)的沖擊力將保鮮膜切 斷;切斷裝置中間留有直徑50cm的圓孔，柑橘?gòu)?上方下落帶動(dòng)切斷的保鮮膜降落到托盤(pán)裝置上； 夾緊裝置位于切斷裝置和托盤(pán)裝置中間，由步進(jìn) 電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，先后使兩組移動(dòng)桿、移動(dòng)板 交叉運(yùn)動(dòng)，將保鮮膜夾緊；最后托盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角 度,柑橘滾落至包裝箱內(nèi)完成包裝過(guò)程6-4。

1結(jié)構(gòu)組成

圖1為該包裝機(jī)實(shí)物圖，以下通過(guò)三維建模 形式介紹各部分結(jié)構(gòu)和工作原理。

 

圖1柑橘包裝機(jī)實(shí)物

1.1傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置由主動(dòng)軸、傳動(dòng)軸、軸承座、步進(jìn)電 機(jī)和聯(lián)軸器等組成（見(jiàn)圖2）。主動(dòng)軸和傳動(dòng)軸均 使用軸徑為25 mm的光軸。軸承座內(nèi)徑為25 mm， 材質(zhì)為鋅合金，具有一定調(diào)心功能。主動(dòng)軸長(zhǎng) 530mm，與電機(jī)配合處，經(jīng)車(chē)床加工出軸徑 22mm， 長(zhǎng)30mm的圓柱，并加工5 x5mm的鍵槽。 傳動(dòng)軸長(zhǎng)500mm，未經(jīng)過(guò)其他加工。主動(dòng)軸與傳 動(dòng)軸X軸方向間距500mm，Z軸向間距300mm， 軸承座水平內(nèi)間距450mm。傳動(dòng)裝置在安裝時(shí) 要充分減少軸的平行度誤差。

圖2傳動(dòng)裝置示意

1 -主動(dòng)軸2 -傳動(dòng)軸3 -軸承座

1.2切斷裝置

切斷裝置由托刀具、上刀具、滑塊、電機(jī)、電機(jī) 座、連桿、曲柄，及聯(lián)軸器等組成（見(jiàn)圖3）。

圖3切斷裝置

1-托刀具2 -上刀具3 -滑塊4 -電機(jī)

5 -電機(jī)座6 -連桿7 -曲柄

托刀具為漏斗狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺栓固定在機(jī)架 上，水平端面對(duì)刀具起到支撐作用。保鮮膜被刀 具切斷后，水果經(jīng)過(guò)托刀具，在重力作用下，帶動(dòng) 保鮮膜下落,漏斗狀結(jié)構(gòu)可以使保鮮膜在下落過(guò) 程維持周?chē)Q起的狀態(tài)，便于對(duì)其夾緊。上刀具 由圓支架和軸徑30mm的光軸焊接而成，圓支架 底端固定切割保鮮膜的刀具，光軸與內(nèi)徑30mm 的固定滑塊配合。滑塊、連桿、曲柄組成曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與曲柄相接，提供原 始機(jī)械動(dòng)力。當(dāng)電機(jī)得到脈沖指令時(shí)，帶動(dòng)曲柄 旋轉(zhuǎn)，與曲柄相連的連桿發(fā)生一定角度的擺動(dòng)，并 拖動(dòng)光軸在滑塊中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)刀具往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。

1.3夾緊裝置

夾緊裝置由偏心輪、移動(dòng)桿、移動(dòng)板、擋板，及 彈簧等組成，安裝在切斷裝置的正下方。其整體 裝配圖見(jiàn)圖4。偏心輪通過(guò)平鍵將偏心輪軸孔直 接與電機(jī)相連。為了平衡軸孔兩側(cè)的重力，在遠(yuǎn) 離旋轉(zhuǎn)中心一側(cè)切割出一個(gè)橢圓孔。移動(dòng)桿一端 與移動(dòng)板通過(guò)圓柱銷(xiāo)連接，另一端固定在機(jī)架上。 擋板固定在機(jī)架上，作用是確定移動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)終 止位置，并使之轉(zhuǎn)過(guò)一定擺角。

圖4夾緊裝置

1 -電機(jī)2 -移動(dòng)桿3 -偏心輪

4-擋板5 -移動(dòng)板

圖5為移動(dòng)桿和移動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)示意圖，以 — 側(cè)為例說(shuō)明。

圖5偏心輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿、移動(dòng)板運(yùn)動(dòng)示意圖

電機(jī)得電以逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn) 動(dòng)，偏心輪推動(dòng)移動(dòng)桿向右側(cè)擺動(dòng),移動(dòng)板隨著移 動(dòng)桿移動(dòng)。移動(dòng)板逐漸靠近擋板，并與之接觸，并 在擋板的限位作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，最終與擋板面接 觸，起到夾緊的作用。偏心輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)桿在 彈簧力的作用下復(fù)位，移動(dòng)板在擋板的限位作用 下復(fù)位，與此同時(shí)，另一側(cè)的移動(dòng)板和移動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，并在移動(dòng)到極限位置時(shí)將保鮮膜夾緊。偏心 輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩側(cè)移動(dòng)板先后與擋板接觸并夾緊， 并且在彈簧作用下先后復(fù)位。

1.4托盤(pán)裝置

托盤(pán)裝置安裝在夾緊裝置的正下方，由電機(jī)、 電機(jī)座、托盤(pán)圓柱和托盤(pán)組成（見(jiàn)圖6）。電機(jī)通 過(guò)平鍵與托盤(pán)圓柱連接，托盤(pán)圓柱和托盤(pán)以焊接 方式連接。柑橘隨保鮮膜下落至托盤(pán)，靜止等待 夾緊裝置運(yùn)動(dòng)，柑橘完成夾緊工序后，托盤(pán)在電機(jī) 帶動(dòng)下轉(zhuǎn)過(guò)60°，水果滾落，完成包裝的全過(guò)程， 隨后電機(jī)反轉(zhuǎn)60°，托盤(pán)復(fù)位，完成整個(gè)周期的運(yùn) 動(dòng)過(guò)程。

 

1.5機(jī)架結(jié)構(gòu)

機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本材料是規(guī)格為Z30 x 30 x 3 的等邊角鋼，通過(guò)焊接完成各部分的連接，具體設(shè) 計(jì)見(jiàn)圖7。圖中1所指的四根橫梁用來(lái)安裝傳送 裝置的4根軸；2所指的方形支架用來(lái)固定托刀 具;3所指角鐵用來(lái)安裝滑塊;4所指角鐵用來(lái)安 裝刀具電機(jī);5所指結(jié)構(gòu)用來(lái)安裝夾緊裝置;6所 指結(jié)構(gòu)用來(lái)安裝托盤(pán)裝置；其余支架起到連接 作用。

 

圖7機(jī)架結(jié)構(gòu)

1 -橫梁2 -方形支架3 -角鐵4 -角鐵

5-夾緊裝置安裝支架6-托盤(pán)裝置安裝支架

2工作原理

該裝置的整體工作流程如圖8所示。

圖8工作流程圖

 

通電后，傳動(dòng)裝置電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)保鮮膜移動(dòng) 0.6m距離后停止；隨后刀具電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，刀具 將保鮮膜切斷;水果從刀具上方落下，帶動(dòng)保鮮膜 經(jīng)過(guò)托刀具降落到托盤(pán)上；隨后夾緊電機(jī)工作，轉(zhuǎn) 動(dòng)一周將保鮮膜夾緊并使夾緊裝置復(fù)位；最后托 盤(pán)電機(jī)工作，傾轉(zhuǎn)60°角，水果依靠重力滾落完成 整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。

3設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3. 1巧用重力

該設(shè)計(jì)兩次巧妙利用重力作用。其一，依靠 柑橘的自重拖動(dòng)保鮮膜下落到托盤(pán)等待夾緊包 裝;其二，托盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)60°，包裝完畢的柑橘依靠重 力作用滾落至包裝箱。此外，根據(jù)保鮮膜的自身 粘性，夾緊裝置施加擠壓力即可完成夾緊工作。 再次，夾緊裝置的偏心輪、雙向推桿設(shè)計(jì)，在偏心 輪轉(zhuǎn)過(guò)一周后，實(shí)現(xiàn)保鮮膜由面到線(xiàn)、由線(xiàn)到點(diǎn)的 順次夾緊動(dòng)作^05-6。

3.2成本低、小型化，適合個(gè)體果農(nóng)使用

市場(chǎng)上的包裝機(jī)價(jià)格昂貴，雖然功能多，但體 積龐大，不適合家庭使用。該款包裝機(jī)整體成本 控制在5000元以?xún)?nèi)，價(jià)格相對(duì)低廉，此款包裝機(jī) 長(zhǎng)約650mm，寬約500mm，高約900mm，體積小于 1m³，節(jié)省空間，便于移動(dòng)。

表7結(jié)果顯示，干燥、烘烤效果的影響關(guān)系大 小排序?yàn)?/span>C >A>D>B,最佳干燥、烘烤工藝為 90°C干燥6h，再115°C烘烤20min，碧根果清香、 酥脆并帶有淡淡的苦養(yǎng)風(fēng)味。以上述最優(yōu)組合進(jìn) 行驗(yàn)證研究，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)分，分別為88,90, 89,91,90分，平均值89.6分，b為1. 14，表明結(jié) 果穩(wěn)定可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

如上所述，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一款小型柑橘包裝 機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，操作方便，價(jià)格較低，適 合小規(guī)模農(nóng)戶(hù)使用。浙江地區(qū)廣泛種植橘樹(shù)，該 包裝機(jī)的市場(chǎng)需求很大，具有較廣的推廣空間。

 

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