草莓自動去蒂裝置的設(shè)計研究.pdf

第 60 卷 第 6 期 Vol 60 No 6 2022 年 6 月 June 2022 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT removal of strawberry stalks water cutting efficiently 收稿日期 2021 05 14 121第60卷第6期 送管安裝在草莓給料支架上 輸送管的上端與草莓 料箱的上沿平齊并位于草莓料箱中間位置 水切割 槍安裝在切割支架上 切割支架安裝在水槽中 承 接托均勻地安裝在皮帶中間位置 皮帶安裝在兩個 皮帶輪上 皮帶輪通過帶輪支架安裝在水槽中 草 莓箱放置在水槽外側(cè)并位于皮帶中間位置 草莓蒂 箱安裝在皮帶輪正下方并與水切割槍上下對齊 步 進(jìn)電機(jī)安裝在步進(jìn)電機(jī)支架上 步進(jìn)電機(jī)支架安裝 在水槽內(nèi) 步進(jìn)電機(jī)輸出軸與皮帶輪配合在一起 1 1 給料機(jī)構(gòu) 給料機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)對草莓的送料 安裝時 異步電機(jī)支架安裝在底座上 異步電機(jī)安裝在異步 電機(jī)支架上 草莓給料支架安裝固定在底座上 凸 輪安裝在草莓給料支架的橫梁上 異步電機(jī)輸出軸 與凸輪配合 4 5 草莓去蒂裝置的給料機(jī)構(gòu)主要是由異步電機(jī) 支架 異步電機(jī) 草莓給料支架 凸輪 草莓托板 草莓料箱 輸送管 銷軸組成 如圖 2 所示 操作過程 將采摘完的草莓倒入草莓料箱中 異步電機(jī)輸出的動力通過凸輪傳遞給草莓托板 使 草莓托板繞著銷軸轉(zhuǎn)動 當(dāng)草莓托板到達(dá)草莓料箱 底端時 草莓進(jìn)入草莓托板中 凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動 帶 動草莓托板向上移動到達(dá)草莓料箱上沿時 草莓在 自身重力作用下進(jìn)入輸送管 此時光電對射管開始 工作 每當(dāng)檢測到草莓下落 給氣管指令 對即將 從出口送出的草莓進(jìn)行短暫吹氣 氣體在管內(nèi)流動 會使運(yùn)動物體受到阻力 這樣草莓在下落過程中的 加速度減小 使草莓落到草莓承接托時的速度接近 于 0 從而防止輸送出的草莓被跌壞 6 整個過程 將草莓快速單個運(yùn)送到傳輸帶上的草莓承接托 保 證后續(xù)過程的完成 1 2 輸送結(jié)構(gòu) 如圖 3 所示 草莓去蒂裝置的輸送結(jié)構(gòu)主要由 皮帶 承接托 第 1 圓柱孔和第 2 圓柱孔 4 部分構(gòu) 成 承接托均勻安裝在皮帶中間 承接托為錐形結(jié) 構(gòu) 底部開有第 1 圓柱孔 圓柱直徑為 8 mm 皮 帶上開有均勻的第 2 圓柱孔 圓柱直徑為 8 mm 被切割掉的草莓蒂通過第 1 圓柱孔和第 2 圓柱孔進(jìn) 入到草莓蒂箱 輸送結(jié)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)對送料機(jī)構(gòu)輸送來的草莓 單個運(yùn)輸?shù)角懈钏畼?并將切割完的草莓輸送到草 王波 草莓自動去蒂裝置的設(shè)計研究 1 水槽 2 底座 3 異步電機(jī)支架 4 異步電機(jī) 5 草莓給料支架 6 凸輪 7 草莓托板 8 草莓料箱 9 輸送管 10 銷軸 11 水切割槍 12 切割支架 13 承接托 14 皮帶 15 草莓箱 16 帶輪支架 17 草莓蒂箱 18 皮帶輪 19 步進(jìn)電機(jī)支架 20 步進(jìn)電機(jī) 圖 1 草莓自動去蒂裝置的整體設(shè)計圖 Fig 1 Overall design of strawberry automatic pedicle removing device 8 7 6 5 4 3 2 1 20 19 18 17 16 15 14 9 10 11 12 13 1 皮帶 2 承接托 3 第 1 圓柱孔 4 第 2 圓柱孔 圖 3 輸送結(jié)構(gòu) Fig 3 Conveying structure 4 3 2 1 1 異步電機(jī)支架 2 異步電機(jī) 3 草莓給料支架 4 凸輪 5 草莓托板 6 草莓料箱 7 輸送管 8 銷軸 圖 2 草莓去蒂裝置的給料機(jī)構(gòu) Fig 2 Feeding mechanism of strawberry pedicle removing device 6 5 4 3 2 1 7 8 122 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 2022 年 莓箱 在輸送過程中保證草莓在草莓承接托中的姿 態(tài)保持豎直 保證后續(xù)切割部分的順利進(jìn)行 1 3 水切割結(jié)構(gòu) 水切割槍安裝在切割支架上 并保證與草莓 承接托對正 排列安裝 保證一次切割多個草莓 其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示 水切割槍上開有 7 mm 的槍口 保證噴出的水流有足夠大的壓力 高壓圓形水注將 草莓蒂切除 2 水切割進(jìn)行草莓蒂去除的同時 切 割槍噴出的水可對剛采摘的草莓進(jìn)行初步清洗 1 4 草莓承接結(jié)構(gòu) 草莓承接裝置的設(shè)計主要考慮了草莓本身質(zhì) 地較軟 在輸送過程中易被跌壞的情況 在普通承 接箱的基礎(chǔ)上增加了橡膠軟舌 其結(jié)構(gòu)如圖5所示 當(dāng)前序水切割完的草莓經(jīng)過皮帶輸送到草莓箱時 橡膠軟舌 7 起到了緩沖作用 保證輸送過來的草 莓不被跌壞 2 草莓去蒂裝置的工作原理 草莓去蒂裝置的工作原理 草莓進(jìn)入草莓料 箱 異步電機(jī)輸出的動力通過凸輪傳遞給草莓托板 使草莓托板繞著銷軸轉(zhuǎn)動 當(dāng)草莓托板到達(dá)草莓料 箱底端時 草莓進(jìn)入草莓托板中 凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動 帶動草莓托板向上移動到達(dá)草莓料箱上沿時 草莓 在自身重力作用下進(jìn)入到輸送管中 此時光電對射 管開始作用 每當(dāng)檢測到草莓下落時 給氣管指令 對即將從草莓出口送出的草莓進(jìn)行短暫吹氣減速 草莓進(jìn)入承接托中 承接托為圓錐形結(jié)構(gòu) 與草莓 外形相似 此時草莓姿態(tài)變?yōu)檎险?水切割槍 噴出圓形高壓水柱 將草莓蒂通過第 1 圓柱孔和第 2 圓柱孔進(jìn)入到草莓蒂箱中 草莓蒂箱底部開有圓 孔 水從圓孔流出 草莓蒂留在箱內(nèi) 去蒂草莓被 皮帶繼續(xù)傳動到端點(diǎn)處 經(jīng)橡膠舌緩沖落入草莓箱 沖出的水經(jīng)泄水口流入外接水收集裝置 循環(huán)利用 3 結(jié)論 本文設(shè)計的草莓自動去蒂裝置 巧妙利用了 水切割這種柔性切割方式 對草莓蒂進(jìn)行去除 該 裝置的設(shè)計總結(jié)有以下優(yōu)點(diǎn) 1 充分考慮草莓質(zhì)地軟 易被破壞的特性 輸送管上安裝氣管 使草莓在運(yùn)輸過程中減速 防 止跌落損壞 草莓箱裝有橡膠舌結(jié)構(gòu) 有效防止草 莓落入草莓箱之前被跌落損壞 2 草莓承接托采用與草莓外形相似的錐形 結(jié)構(gòu) 底部開有第 1 圓柱孔 草莓落入承接托后 可使草莓自動變?yōu)樨Q直姿態(tài) 方便后續(xù)的切割 3 草莓蒂箱對產(chǎn)生的草莓蒂及去除廢料進(jìn) 行過濾回收 保證水的循環(huán)利用 節(jié)省資源 4 采用水切割槍噴出的高壓水流去除草莓 蒂 與人工用類似鑷子的工具去蒂比 損耗的果肉 少且對草莓其他部位的損傷也相對較少 該裝置可快速自動完成草莓去蒂 代替人工 勞動 提高了加工效率 具有廣泛的市場應(yīng)用前景 參考文獻(xiàn) 1 劉勇強(qiáng) 草莓系列產(chǎn)品加工技術(shù) J 農(nóng)村實(shí)用技術(shù)與信 息 2005 5 56 57 2 薛勝雄 高壓水射流技術(shù)工程 M 合肥 合肥工業(yè)大學(xué)出版社 2006 485 498 3 XUE Shengxiong CHEN Zhengwen REN Qile et al Research on application of 500 MPa water cutting composite material C Proceedings of the ASME2017 Fluids Engineering Division Summer Meeting FEDSM 2017 Waikoloa Hawaii USA 2017 4 劉會英 機(jī)械原理 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 81 83 5 黃越平 自動化機(jī)構(gòu)設(shè)計構(gòu)思實(shí)用圖例 M 北京 中國鐵道出 版社 1993 101 105 6 李曉偉 理想氣體中運(yùn)動物體的阻力分析 J 赤峰學(xué)院學(xué)報 自 然科學(xué)版 2012 28 23 1 2 7 沈孝芹 李歡歡 張國海 等 一種基于傳統(tǒng)壓面條機(jī)的自動 化掛面上桿 裝置 CN105557836A P 作者簡介 王波 1991 男 碩士 助教 研究方向 機(jī)電一體化設(shè)備 工業(yè)機(jī)器人等 E mail 1318683769 1 水管 2 圓形槍口 圖 4 水切割結(jié)構(gòu) Fig 4 Water cutting structure 2 1 1 橡膠軟舌 2 箱體 圖 5 草莓承接結(jié)構(gòu) Fig 5 Strawberry receiving structure 1 2