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臍橙分級(jí)機(jī)分級(jí)部分
摘要
近年來，隨著我國(guó)特別是贛南地區(qū)臍橙種植業(yè)的發(fā)展，對(duì)臍橙分級(jí)精度的要求越來越高。臍橙分級(jí)是臍橙采后加工的第一步，分級(jí)結(jié)果對(duì)分級(jí)后銷售價(jià)格及后續(xù)加工都有極大的影響。以實(shí)現(xiàn)臍橙機(jī)械化分級(jí)為出發(fā)點(diǎn)，以提高分級(jí)精度為目標(biāo)，對(duì)影響臍橙分級(jí)機(jī)的因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，找出影響分級(jí)精度的主要因素及影響趨勢(shì)，研究分級(jí)機(jī)對(duì)臍橙的分級(jí)機(jī)理，選擇較優(yōu)工作參數(shù)，為分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善提供一定的理論依據(jù)。臍橙分級(jí)是以其外形尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，按大小進(jìn)行分級(jí)。對(duì)不同品種核桃的縱徑、橫徑和側(cè)徑尺寸進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析。在對(duì)尺寸分級(jí)研究的基礎(chǔ)上，最終確定以臍橙側(cè)徑方向尺寸為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。分級(jí)機(jī)采用輥軸式分級(jí)法，對(duì)臍橙進(jìn)行連續(xù)無(wú)級(jí)分級(jí)。本文闡述了它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，分析了臍橙在輥軸上的運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)速度對(duì)分級(jí)效果的影響，對(duì)分級(jí)機(jī)的主要工作部件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，確定相關(guān)參數(shù)。
關(guān)鍵詞：臍橙；變間隙螺距；大小分級(jí)；分級(jí)精度
Navel Classifier section
Abstract
??? In recent years, particularly with the development of China's southern Jiangxi navel orange crop , the classification accuracy of orange increasingly high demand . Navel orange classification is the first step taken after processing , the impact of the results of the hierarchical classification and subsequent processing of the sales price has greatly . Navel mechanization to achieve classification as a starting point to improve the classification accuracy as the goal, the factors affecting the navel grader pilot study to identify the main factors affecting the accuracy of classification and influence trends , research classifier for classification mechanism navel choose the optimum operating parameters , in order to further improve the structural design of the classifier to provide a theoretical basis. Navel classification is its dimensions as a standard, graded by size . Different varieties of walnuts longitudinal and transverse diameters and side diameter size was measured , and the measurement results of the statistical analysis . Based on the size classification research, in order to finalize the orange side in the radial direction size as a standard classification. Classifier using roller shaft classification method, the navel continuous stepless classification. This paper describes the characteristics of its structure and working principle , analyzed the effects of the movement and its impact on the movement speed graded orange roller shaft, the main working parts of the grading machine design study to determine the relevant parameters.
Keywords : orange ; variable gap pitch ; size classification ; classification accuracy
目錄
摘要 1
目錄 3
第一章 緒論 4
1.1研究目的和意義 4
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1國(guó)內(nèi)外果蔬分級(jí)法 4
1.2.1.1 按重量分級(jí) 4
1.2.1.2 按大小分級(jí) 5
1.2.1.3 光電式分級(jí) 7
1.2.2國(guó)內(nèi)外果蔬分級(jí)機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r 8
1.3存在的問題 10
1.4主要研究的內(nèi)容 10
第二章 臍橙分級(jí)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
2.1臍橙分級(jí)機(jī)的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)要求 10
2.1.1臍橙的物理特性 10
2.1.2技術(shù)要求 11
2.1.3臍橙分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求 11
2.1.4臍橙分級(jí)機(jī)的工作原理 11
2.2整體設(shè)計(jì)原則 12
2.3臍橙分級(jí)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
2.3.1機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
2.3.1.1電動(dòng)機(jī)的選用 13
2.3.1.2減速器的選用 14
2.3.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
第三章 主要工作部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.1分級(jí)輥的設(shè)計(jì) 15
3.2分級(jí)部分鏈條的設(shè)計(jì) 18
3.3主動(dòng)鏈輪的設(shè)計(jì) 19
3.4螺旋軌道軸上的鏈輪設(shè)計(jì) 20
3.5 鏈輪軸的設(shè)計(jì) 21
3.6傳動(dòng)中間軸的設(shè)計(jì) 23
3.6.1傳動(dòng)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
3.7螺旋軌道軸的設(shè)計(jì) 24
3.7.1螺旋軌道軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 24
3.7.2螺旋軌道軸扭矩及軸向力分析 26
3.7.3螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速的確定 27
3.9圓錐齒輪的設(shè)計(jì) 29
3.9.1圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 29
參考文獻(xiàn) 31
總結(jié) 32
致謝 33
第一章 緒論
1.1研究目的和意義
由于我省是贛南臍橙的主要產(chǎn)地，贛南臍橙在國(guó)內(nèi)外也享譽(yù)盛名，人們對(duì)贛南臍橙的需求也越來越大，促成了臍橙產(chǎn)業(yè)的形成。市場(chǎng)對(duì)高精度的贛南臍橙大小分級(jí)機(jī)的需求也越來越大，急需設(shè)計(jì)分級(jí)精度較高的輥軸式贛南臍橙大小分級(jí)機(jī)。高精度的臍橙分級(jí)機(jī)有利于提高我省贛南臍橙的賣相，從而有利于提高我省贛南臍橙的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，開拓國(guó)外市場(chǎng)。增加果農(nóng)收益，提高我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)內(nèi)外果蔬分級(jí)法
果品采后分級(jí)，對(duì)于保證果品質(zhì)量，方便貯運(yùn)，促進(jìn)銷售，便于食用和提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家極為重視，特別注重果品分級(jí)機(jī)械的開發(fā)，但專門為核桃分級(jí)而設(shè)計(jì)的機(jī)械并不多見。下面從重量、大小、色度三個(gè)方面入手,對(duì)國(guó)內(nèi)外分級(jí)機(jī)的研制情況加以介紹。
1.2.1.1 按重量分級(jí)
圖1-1重量的水果，是通過改變組織圖傾翻力矩進(jìn)行分級(jí)。延伸的具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的托架上的鏈板安裝托架，果實(shí)杯容納在桿的另一端部的一端為內(nèi)杯平衡和可滑動(dòng)的果實(shí)重量。作為鏈沿配重導(dǎo)向臂移動(dòng)時(shí)是逐漸壓入軸，所述轉(zhuǎn)矩平衡降低，失去了杯子會(huì)翻倒的平衡，卸載到相應(yīng)的位置上果實(shí)的重量之后。分類的另一種方法，按重量計(jì)，通過改變彈簧調(diào)整的傾覆力矩，如圖1-2所示。鏈傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)器托盤可翻轉(zhuǎn)一起移動(dòng)，而果盤的支持，一個(gè)彈簧不向下傾斜。當(dāng)鏈條移動(dòng)到上方拉伸彈簧的小托盤，托盤失去平衡，取出果實(shí)。
可見，杠桿是利用這些機(jī)構(gòu)的重量單指標(biāo)來確定物理，精度一般是可靠的。非標(biāo)產(chǎn)品的各種形狀可分為，除了它通常安裝在計(jì)量料斗一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品不滾的分類，而不是通過狹縫，它更適合用于排序的產(chǎn)品容易受到傷害。然而，由于分散式供應(yīng)平地機(jī)難以實(shí)現(xiàn)，所以效率稍差一些，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用調(diào)整后的不便，價(jià)格較高。目前開始使用電子秤分類器由電感器，功率輸出控制所產(chǎn)生的壓力，從而提高分級(jí)精度，提高分級(jí)效率。
1.2.1.2 按大小分級(jí)
發(fā)展成熟的大小分類，采用不同的分類方法，分類的目的。一般來說，可以分為以下幾種類型，我們分別加以介紹：穿孔紙帶和攔污柵輥年級(jí)圓的水果和蔬菜，根據(jù)它們的大小分類。與網(wǎng)寬帶光纖產(chǎn)品一般打，帆布，橡膠，金屬或其他材料。輸送網(wǎng)大小可以只有一個(gè)，但不會(huì)賣產(chǎn)品落入一個(gè)小篩子擺脫，或傳送帶分成幾個(gè)階段，用小篩子，篩子的第一階段后，各分部將逐步增加大圖1-3。由三個(gè)步驟組成的軋輥滾筒篩分分級(jí)部鐵桿，每個(gè)輥?zhàn)娱g隙型圍欄， 1級(jí)到級(jí)的間隙增大3網(wǎng)格線，柵指當(dāng)間隙比水果的直徑，則與此相對(duì)應(yīng)的下落較小的接觸料斗，如圖1-4所示。但因?yàn)樗赡軙?huì)造成更大的痛苦時(shí)引起分級(jí)，它通常只用于那些誰(shuí)不給機(jī)械負(fù)載，因此需要做水果分級(jí)的進(jìn)一步處理敏感的碰撞，沖擊損壞。
叉式平地機(jī)稱為皮帶或鏈條平地機(jī)，由兩個(gè)環(huán)形輸送帶（鏈）或輸送帶（鏈）和一對(duì)分級(jí)的網(wǎng)站構(gòu)成旋轉(zhuǎn)軸。上述每一對(duì)不平行而是斜叉構(gòu)成“八”字形。配對(duì)開始非?？拷牟课唬@兩個(gè)增長(zhǎng)之間的規(guī)則距離后，使該起始端的產(chǎn)品分類的一小部分倒下，但產(chǎn)品可以是大于距離下降到圖1所示的輸送機(jī) - 5排序時(shí)，這兩個(gè)可能不是同一速度，使得水果有帶式輸送器之間的一些轉(zhuǎn)動(dòng)，因此更適合于分揀梨等非球形的水果。
可調(diào)節(jié)高度和擋板平地機(jī)平地機(jī)是在一定距離設(shè)置一個(gè)酒吧傳送帶的上部，從傳送帶在一個(gè)大型酒吧結(jié)束的開始，后面極高度的高度從傳送帶時(shí)下降在輸送帶承載著水果，水果的磨損，但大欄，旋轉(zhuǎn)圓盤的效果被安裝在所述桿從傳送帶下降，通過第一棒，但有些磨損較小的水果，但是從第二橫桿落在傳送帶上，使該產(chǎn)品下降到不同的水平。原則上擋板分類系統(tǒng)如圖1-6所示，輕微的撞擊圓桌中心，直徑2? 3m時(shí)，不斷旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的過程中，使果實(shí)總是相同的旋轉(zhuǎn)軋輥固定的環(huán)形擋板，擋板安裝沿相反傾斜的表，并且可調(diào)節(jié)的，通過該間隙，形成一個(gè)不同的，起到分選的作用。幫助水果容易通過這間隙，在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間隙也安裝有一定數(shù)目的刷子。該設(shè)備適用于球形排序蔬菜，水果，多品種的蘋果，西紅柿等分類。
料斗光圈自動(dòng)展開平地機(jī)，也稱為花瓣分類器，如圖1-7所示。分類器行變量料斗通過傳送帶連接的。料斗具有多個(gè)部件，輸送機(jī)向前傳輸時(shí)，自動(dòng)料斗部件，緩緩擴(kuò)大，一朵花的形狀慢慢地打開，使得分級(jí)料斗開口逐漸擴(kuò)大的小料斗的大小開始脫落傳送帶的過程在十字架上，運(yùn)大木箱。料斗傳送帶向前移動(dòng)，自動(dòng)漏斗不斷擴(kuò)大，同時(shí)也對(duì)產(chǎn)品電源交叉輸送機(jī)的較低水平。由于料斗本身連續(xù)和自動(dòng)地?cái)U(kuò)展孔徑在傳輸過程中，它可以分為幾個(gè)等級(jí)遞增的材料。圓錐滾子平地機(jī)是由一對(duì)圓錐滾子的，其間還有一定的差距，如圖1-8所示。果位于兩軸間隙，并與前行搬送裝置中，當(dāng)果小于所述輥?zhàn)拥闹睆剑伒陀诠P。由于軋輥間隙在平行于錐形的增加，并因此根據(jù)間隙變化，果實(shí)成不同的等級(jí)。
1.2.1.3 光電式分級(jí)
光學(xué)分級(jí)機(jī)又叫做光線式分級(jí)機(jī)，不僅可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大小分級(jí)，還可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)。光線式大小分級(jí)機(jī)是根據(jù)光束遮斷法和圖像處理法制成，進(jìn)行非接觸式測(cè)量。當(dāng)被測(cè)果品不滿足分級(jí)要求時(shí)，檢測(cè)信號(hào)傳送到控制裝置，用推板或強(qiáng)氣流將果品排出到外側(cè)的輸送帶上，加以分級(jí)。原理如圖 1-9所示，在果品傳送帶上合適的位置安裝幾對(duì)不同級(jí)別的分機(jī)器，分機(jī)器由兩組相對(duì)的射光器 L 和感光器 R 組成，果品隨傳送帶移動(dòng)的時(shí)候，經(jīng)過這些分機(jī)器時(shí)，如果兩道光束同時(shí)被遮擋，則果品直徑比該級(jí)要大，用氣流噴射的方式將其分到相應(yīng)的級(jí)別中。
外觀品質(zhì)分級(jí)機(jī)是利用光束照射果實(shí)，通過光束反射率來判斷果實(shí)的差色程度或傷痕等。按色澤分級(jí)的分級(jí)機(jī)工作原理是:果實(shí)從電子發(fā)光點(diǎn)前面通過，果實(shí)表面產(chǎn)生的反射光被測(cè)定波長(zhǎng)的光電管接受。反射光的波長(zhǎng)因果實(shí)表面顏色的不同而變化。系統(tǒng)根據(jù)采集的波長(zhǎng)進(jìn)行分析并確定取舍，達(dá)到分級(jí)目的。意大利的果品貯藏加工業(yè)最早使用顏色分級(jí)機(jī)，主要對(duì)蘋果進(jìn)行顏色分級(jí)，其原理就是按照綠色比紅色的反射光強(qiáng)的道理進(jìn)行的。工作時(shí)，蘋果隨松軟的傳送帶上跳躍前進(jìn)，以便于光線能照射到水果的大多部位，這樣可以避免水果被單面照射。電腦接收到反射光，按照不同的反射率將果實(shí)分級(jí)，一般將其分為全綠果、半綠(半紅)果和全紅果等級(jí)別。
內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)機(jī)是利用一定波長(zhǎng)的光照射產(chǎn)品，在不破壞產(chǎn)品的情況下，通過測(cè)定透過光的強(qiáng)度來推斷產(chǎn)品中的糖和酸及其他成分的含量。果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)包括很多方面，如成熟度、糖分含量、酸度、空心爛心等。如果僅靠人的視覺、觸覺是很難進(jìn)行準(zhǔn)確的選別的。目前應(yīng)用較為廣泛效果較好的是透光檢測(cè)法檢驗(yàn)果品內(nèi)部是否腐爛的情況。如圖 1-10 所示，馬達(dá)帶動(dòng)濾光器以一定的速度回轉(zhuǎn)，濾光器上的干涉濾光片僅讓某種波長(zhǎng)的光通過，經(jīng)透鏡集光后照射到被測(cè)物上，被測(cè)物置于海綿質(zhì)的下緩沖墊上，操縱手柄使下托架上升至被測(cè)物上部與上緩沖墊相接觸，借助下緩沖墊上的檢驗(yàn)眼測(cè)出透光量。這種利用透光率的方法精確度高，所以應(yīng)用廣泛。
圖1-10 光電式大小分級(jí)機(jī)示意圖
1-馬達(dá) 2-光源 3-濾光器 4-透鏡 5-緩沖墊 6-被測(cè)物 7-檢驗(yàn)眼 8-增幅計(jì)算器
9-顯示儀 10-被檢測(cè)物上下移動(dòng)裝置
1.2.2國(guó)內(nèi)外果蔬分級(jí)機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r
德國(guó)開發(fā)出了更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制體重分級(jí)機(jī)，采用先進(jìn)的電子設(shè)備測(cè)定其重量，可能需要被精確分級(jí)，高分類精度; ;使用專用滑槽，一個(gè)小缺口，從影響水果，不損壞結(jié)構(gòu)分類，僅需要對(duì)常規(guī)集裝箱1/2的時(shí)間。
美國(guó)Penwalt公司研制Decco分級(jí)機(jī)是一種新型水果分級(jí)機(jī)，高速，良好的性能和多功能性特點(diǎn)。它按照“音量”的分類，對(duì)分類器的最突出的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，不僅體積和重量的原理工作，但它也消除了兩者的缺點(diǎn)，以使軟實(shí)時(shí)分級(jí)執(zhí)行的操作順利進(jìn)行。水果分級(jí)過程既不是丟棄或任何其他典型的行為造成損害的水果，分級(jí)溫和有效。
美國(guó)自動(dòng)線水果分級(jí)設(shè)備在公司處于世界領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品已系列化（五款） ，按照重量，顏色，形狀分類，傳輸多達(dá)九個(gè)頻道可以輸出高達(dá)60 ，每位的最大轉(zhuǎn)讓的12 / s的速率，傳輸系統(tǒng)可以容納不同尺寸的果實(shí)，它使用兩個(gè)單色相機(jī)視覺系統(tǒng)可以計(jì)算出三維的水果。
意大利，意大利- 001 -A型分類的最新發(fā)展，可以無(wú)級(jí)調(diào)速果實(shí)大小分類，這是對(duì)這個(gè)輸送帶使用輸送帶用網(wǎng)分級(jí)，由左到右，網(wǎng)格尺寸為網(wǎng)格的無(wú)級(jí)變化在左，最小直徑，輸送帶的向右移動(dòng)，一個(gè)網(wǎng)孔也增加，到達(dá)最右邊，最大孔徑。執(zhí)行從傳送帶的背面的下端，并從大的到小網(wǎng)眼孔時(shí)。這就是說，在傳送帶網(wǎng)孔狀它照相機(jī)快門的，與帶的運(yùn)行的不同方向可以由一個(gè)或大或小從大至小來改變。當(dāng)果實(shí)落在第一輸送機(jī)的左側(cè)，一個(gè)小果血本無(wú)歸，隨著傳送帶運(yùn)行到右邊，一個(gè)大果開始下跌，所以果實(shí)會(huì)從小到大的多級(jí)分類。水果和蔬菜分級(jí)機(jī)開發(fā)特別是干果分級(jí)機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展起步較晚，但近年來發(fā)展迅速。如果云南農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的雙輥平地機(jī)：通過對(duì)保持有一定的傾角β與水平面，并且它們之間有一定的角度α的結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)滾柱分層組織的光滑圓柱體的反轉(zhuǎn)構(gòu)成簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)設(shè)備分類。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的多輥年級(jí)學(xué)生，主要來自進(jìn)料機(jī)構(gòu)，三滾筒篩，出料斗和傳輸?shù)炔考?，缸體可調(diào)傾斜角β ，三個(gè)不同直徑的滾筒篩體的篩鼓集的一部分固在一起，根據(jù)水果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為四級(jí)。篩長(zhǎng)孔，兩個(gè)水平和兩個(gè)垂直交錯(cuò)孔寬度的大小是由內(nèi)層的厚度是通過以下步驟大小減小確定為材料分級(jí)的外層。安裝兩個(gè)圓柱形滾筒篩尾錐背板之間。小內(nèi)滾筒篩材料進(jìn)入體內(nèi)，通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，當(dāng)變速機(jī)構(gòu)通過鼓體，除各篩篩篩材料較小其落入下部篩后的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)。不能過篩的材料開始與流出層篩鼓的端部，進(jìn)入階段排出料斗體。從篩材料，錐體向后穿過下篩板返回到中心體的每個(gè)尾部隔開，在下層中的材料，以增加屏幕的停留時(shí)間，增加篩的概率，篩分精度可以得到改善。當(dāng)被帶到外層后兩個(gè)滾動(dòng)滾筒篩，篩之間的材料落在內(nèi)篩，該材料在此部分的材料的內(nèi)層上以連鎖反應(yīng)的篩子，所以在插入內(nèi)從篩子篩材料迅速，在一定程度上，內(nèi)網(wǎng)，以防止堵塞。外屏幕可以通過刷蓋篩固定在及時(shí)處理。
農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究院研制的圍墻倒下干果分級(jí)機(jī)，篩分部分年級(jí)輥由三節(jié)，每一種不同的攔污柵輥的間隙，第一階段逐步增加攔污柵的第三階段的差距組成。果的篩筒用的滾筒做徑向圓周運(yùn)動(dòng)中;在軸向方向上，絲網(wǎng)滾筒的水果和具有水平靈活并具有一定的角度，所以做曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)果實(shí)進(jìn)入篩筒，小果實(shí)大小寬度與厚度降低離心力從第一階段出厚尺寸較大的水果在鼓驅(qū)動(dòng)機(jī)芯分離到一個(gè)新的水平，以繼續(xù)審查。如此反復(fù)，直到四年級(jí)分離的水果從料斗的側(cè)面為止。
光電檢測(cè)，浙江大學(xué)，誰(shuí)應(yīng)該宜賓蘋果，柑橘，梨等水果更深入的研究提出了一個(gè)連續(xù)的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)圖像采集場(chǎng)掃描法，設(shè)計(jì)了水果動(dòng)態(tài)圖像采集硬件和軟件系統(tǒng)，以及一個(gè)重要特征;表面缺陷和損傷，大小和農(nóng)產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的圖像處理方法，探索農(nóng)產(chǎn)品快速，準(zhǔn)確的檢測(cè)提出了自己的解決方案的質(zhì)量利用機(jī)器視覺技術(shù)的表面的顏色中國(guó)農(nóng)業(yè)劉禾和王茂清華大學(xué)提前開始蘋果圖像分割的自動(dòng)分級(jí);陳曉光，王江峰，張?zhí)X還研究了水果分級(jí)條款，并于2005年研制成功的果實(shí)的第一個(gè)實(shí)時(shí)檢測(cè)和分級(jí)線的機(jī)器視覺品質(zhì)。
也有對(duì)核桃的分類專門的研究。水果河北綠嶺有限公司李寶國(guó)，宋俊杰核桃，誰(shuí)設(shè)計(jì)了一個(gè)分級(jí)機(jī)，主體是分級(jí)篩筒的排序，篩筒內(nèi)壁分揀過濾器分為若干段，打開不同的過濾器的過濾器各段大小孔中，并在管的內(nèi)壁也涂有橡膠螺旋形螺線，環(huán)形擋板是過濾器部分的相鄰段之間提供，底部設(shè)有相應(yīng)的過濾器匹配的餾分收集槽，它的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)核桃分級(jí)，節(jié)省時(shí)間，大大提高了工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.3存在的問題
上述國(guó)內(nèi)外的分級(jí)設(shè)備能為果蔬的分級(jí)提供一定的幫助，并為后續(xù)分級(jí)機(jī)械的研制開發(fā)提供一定的工程基礎(chǔ)，但并不能完全滿足我國(guó)果蔬特別是核桃的分級(jí)要求，主要原因有：
1. 目前我省贛南臍橙主要采用混級(jí)銷售，對(duì)臍橙的加工要求并不高，對(duì)臍橙的分級(jí)設(shè)備并不多。
2. 我省的贛南臍橙的品種優(yōu)良，銷路廣，并已經(jīng)銷往國(guó)外，這就要求對(duì)臍橙的加工要求提高。
3. 我省對(duì)贛南臍橙的分機(jī)設(shè)備大多采用柵條滾筒式，這種設(shè)備的分級(jí)精度不高，這對(duì)我省贛南臍橙在國(guó)外的銷售有一定的影響。
根據(jù)我國(guó)果蔬分級(jí)設(shè)備的現(xiàn)狀，吸收國(guó)內(nèi)外分機(jī)設(shè)備的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)適應(yīng)農(nóng)戶和中小企業(yè)使用要求的輥軸式贛南臍橙大小分級(jí)機(jī)。
1.4主要研究的內(nèi)容
由于我省是贛南臍橙的主要產(chǎn)地，對(duì)高精度的贛南臍橙大小分級(jí)機(jī)的需求也越來越大，急需設(shè)計(jì)分級(jí)精度較高的輥軸式贛南臍橙大小分級(jí)機(jī)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
1.臍橙輥軸式大小分級(jí)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)課題要求，確定臍橙分級(jí)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，包括整機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)原則等；
2.主要工作部件的設(shè)計(jì)，包括不等螺距螺桿的設(shè)計(jì)、分級(jí)輥的設(shè)計(jì)、鏈條的設(shè)計(jì)、主動(dòng)輪、張緊輪的設(shè)計(jì)。
第2章 臍橙分級(jí)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1臍橙分級(jí)機(jī)的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)要求
2.1.1臍橙的物理特性
贛南臍橙果大形正，橙紅鮮艷，光潔美觀，可食率達(dá)74%，肉質(zhì)脆嫩、化渣，風(fēng)味濃甜芳香，含果汁55%以上。贛南臍橙已被列為全國(guó)十一大優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品之一，為國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，榮獲“中華名果”等榮譽(yù)稱號(hào)。贛南臍橙年產(chǎn)量達(dá)百萬(wàn)噸，原產(chǎn)地江西省贛州市已經(jīng)成為臍橙種植面積世界第一，年產(chǎn)量世界第三、全國(guó)最大的臍橙主產(chǎn)區(qū)。紐荷爾臍橙。紐荷爾臍橙由美國(guó)加利福尼亞州Duarte的華盛頓臍橙芽變而獲。我國(guó)于1978年引入，生產(chǎn)臍橙的省（直轄市、自治區(qū)）已有較多的種植。樹體生長(zhǎng)較旺，樹勢(shì)開張，樹冠扁圓形或圓頭形，枝梢短密，葉色深，結(jié)果較朋娜臍橙和羅伯遜臍橙晚。果實(shí)橢圓形至長(zhǎng)橢圓形，較大，單果重200~250克，果面光滑，果色橙紅，多為閉臍。果肉細(xì)嫩而脆，化渣，汁多，可食率73%~75%，果汁率49%左右，可溶性固形物12%~13.5%；每100毫升糖含量8.5~10.5克，酸含量1.0~1.1克，維生素C含量50.3毫克，品質(zhì)上乘。
2.1.2技術(shù)要求
根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，臍橙大小分級(jí)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)設(shè)置為：
外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高） 7400×1840×600
配套功率 1.5kw
分級(jí)尺寸范圍4695mm
加工效率（10-27）t/h
分級(jí)床面尺寸(長(zhǎng)×寬)5952×1100
分級(jí)數(shù) 6
2.1.3臍橙分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求
該機(jī)采用輥軸橫向并列布置，縱向水平滾動(dòng)推進(jìn)變間隙設(shè)計(jì)，由機(jī)架、外罩、圓柱輥軸、変節(jié)距螺旋軌道軸、二級(jí)減速器傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。
圖2-1 螺旋軌道軸與分級(jí)輥安裝示意圖
其主要部件螺旋軌道軸及分級(jí)輥的運(yùn)動(dòng)形式如圖2-1所示，分級(jí)輥的兩軸端件與螺旋軌道軸配合。
2.1.4臍橙分級(jí)機(jī)的工作原理
為達(dá)到物料果實(shí)在分級(jí)輥軸間穩(wěn)定滾轉(zhuǎn)定向并按最短橫徑準(zhǔn)確分級(jí)的要求，由機(jī)具兩側(cè)一對(duì)縱向軸上的変節(jié)距螺旋軌道旋轉(zhuǎn)推動(dòng)不銹鋼輥軸在水平軌道上平穩(wěn)滾動(dòng)縱向推進(jìn)，并精確的控制輥軸分級(jí)間隙的連續(xù)平穩(wěn)變化，果實(shí)在兩側(cè)輥軸的滾動(dòng)帶動(dòng)下反向穩(wěn)定滾轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)定向，并在最短橫徑與輥軸間隙匹配時(shí)，下落至相應(yīng)分級(jí)隔板間的接料口中。
2.2整體設(shè)計(jì)原則
1.結(jié)合我省臍橙的品質(zhì)和物理特性，需設(shè)計(jì)出一種滿足農(nóng)戶和中小企業(yè)需求的臍橙大小分級(jí)機(jī)。
2.該機(jī)應(yīng)具有分級(jí)精度高、可靠性高、分機(jī)效率高等特點(diǎn)。
3.為了降低分級(jí)機(jī)的制造成本，滿足各項(xiàng)要求的前提下，從零件的互換性和可裝配性出發(fā)盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，易于操作、拆裝，讓農(nóng)戶操作上手更為容易。
4.分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了能滿足功能要求以外還要盡量使作業(yè)方便，應(yīng)減輕分級(jí)機(jī)的重量和減小其體積，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊。
5.合理利用資源跟能源，提高工藝水平和制造質(zhì)量，提高分級(jí)機(jī)質(zhì)量和使用壽命，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
2.3臍橙分級(jí)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一種可變間隙輥軸式臍橙分級(jí)機(jī)，如圖2-2所示包括在機(jī)架上通過軸承座安裝的主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在鏈條上橫向均布設(shè)置著分級(jí)輥，使上層鏈條上均布的分級(jí)輥輥面構(gòu)成平面分級(jí)床，其特征是：在每根分級(jí)輥軸的兩端位于鏈條)外側(cè)的分級(jí)輥軸的兩軸端件與螺旋軌道軸的軌道配合，位于鏈條內(nèi)側(cè)的分級(jí)輥軸上固裝著與水平導(dǎo)軌相配合的導(dǎo)向滾輪，在機(jī)架上縱向兩邊分別通過軸承座安裝著相互平行的具有變螺距螺旋推進(jìn)槽的螺旋輸送軸，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置使兩根螺旋輸送軸轉(zhuǎn)速一致，轉(zhuǎn)向相反，螺旋輸送軸螺旋推進(jìn)槽的螺距分為二段，其中Ⅰ段的螺距大于Ⅱ段的螺距，位于平面分級(jí)床的分級(jí)輥軸上的推進(jìn)滾輪與螺旋輸送軸的螺旋推進(jìn)槽相配合，螺旋輸送軸Ⅱ段的螺距大小，以運(yùn)行到螺旋輸送軸Ⅱ段的分級(jí)輥之間的間隙大于應(yīng)選果品的直徑。
2.3.1機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)架部分由電動(dòng)機(jī)、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、減速器、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、傳動(dòng)軸、圓錐齒輪、水平導(dǎo)軌等。機(jī)架的設(shè)計(jì)決定了部件的安放位置及傳動(dòng)方式，有著至關(guān)重要的地位。下面將介紹機(jī)架的參數(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2-2.
圖2-2 臍橙分級(jí)機(jī)分級(jí)部分示意圖
2.3.1.1電動(dòng)機(jī)的選用
根據(jù)設(shè)計(jì)原理的說明，分級(jí)機(jī)的電機(jī)同時(shí)為螺旋軌道軸和主動(dòng)鏈輪提供動(dòng)力，所以需要兩部分的的功率相加。
P=P＋P
P=
=
=
經(jīng)查表和設(shè)計(jì)計(jì)算得V=0.3m/s
在后面螺旋軌道軸的設(shè)計(jì)中我們求得：
F=1143.575N T=8.51NM ；
n=96r/min
=0.6 =0.99
P=P＋P=0.613kw+0.15kw=0.76kw
查表選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y100L-6 額定功率為1.5kw，轉(zhuǎn)速為940r/min，效率=0.775。
2.3.1.2減速器的選用
因?yàn)殡姍C(jī)需要同時(shí)向螺旋軌道軸和主動(dòng)鏈輪提供動(dòng)力，所以需要兩個(gè)減速器。因?yàn)殡姍C(jī)的安裝位置和傳動(dòng)方向的需要，所以需要CW圓弧圓柱蝸桿減速器。根據(jù)使用效果和計(jì)算功率，所選的兩個(gè)減速器是CW-100-10，CW-100-5。
-計(jì)算功率
-載荷功率
-減速器公稱輸入功率
-工況系數(shù)
-可靠度系數(shù)
-啟動(dòng)系數(shù)
經(jīng)查=1，=1，=1，依據(jù)該條件，為了使螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速時(shí)鏈輪的5倍，根據(jù)分級(jí)輥的移動(dòng)速度是0.3m/s，我選取減速比分別為10,5的CW-63-10，CW-63-5。
2.3.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
圖2-2 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
1-從動(dòng)鏈輪 2-螺旋軌道軸 3-鏈條 4-減速器1 5-減速器2 6-與螺旋軌道軸相關(guān)的主動(dòng)鏈輪 7-鏈條 8-圓錐齒輪
如圖2-2所示，該分級(jí)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是通過電機(jī)向減速器1提供動(dòng)力，減速器1有將動(dòng)力分配到減速器2和6主動(dòng)鏈輪，一方面減速器2通過聯(lián)軸器將速度傳到主動(dòng)鏈輪，鏈條帶動(dòng)分級(jí)輥運(yùn)動(dòng)，另一方面6主動(dòng)鏈輪帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪，從動(dòng)鏈輪帶動(dòng)與其相連接的螺旋軌道軸，又通過圓錐齒輪的傳動(dòng)帶動(dòng)另一根螺旋軌道軸。從而實(shí)現(xiàn)兩根螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)向相反，同樣起到帶動(dòng)分級(jí)輥的效果。使用一個(gè)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了螺旋軌道軸每旋轉(zhuǎn)一周鏈條上的分級(jí)輥都將進(jìn)入螺旋軌道軸從而實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)的精準(zhǔn)，保證了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確性。
第3章 主要工作部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
不等螺距螺桿的主要作用是使分級(jí)輥沿著螺旋軌道傳遞，從而使分級(jí)輥之間的間距隨著分級(jí)輥的移動(dòng)而逐漸增大，而達(dá)到臍橙大小分級(jí)的效果。所以此處需要計(jì)算螺旋軌道軸的彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的綜合效果。
3.1分級(jí)輥的設(shè)計(jì)
分級(jí)輥在分級(jí)機(jī)的作用主要是承載和傳遞臍橙，分級(jí)輥直徑大小決定著分級(jí)裝置螺旋長(zhǎng)度，分級(jí)輥直徑過小，分級(jí)輥產(chǎn)生的自轉(zhuǎn)速度過快，對(duì)物料起不到有效的摩擦滾動(dòng)作用；分級(jí)輥直徑過大，分級(jí)輥間的有效分級(jí)間隙過小，使得螺旋螺距過大，導(dǎo)致整個(gè)螺旋的工作長(zhǎng)度過長(zhǎng)，所以分級(jí)輥直徑初定為D節(jié)=75mm，螺旋直徑定為D1=100mm，鏈節(jié)距尺寸P=44.45mm，為了鏈節(jié)在L段內(nèi)實(shí)現(xiàn)折彎，每根分級(jí)輥之間間距設(shè)計(jì)為4個(gè)鏈節(jié)。所以在這里主要需要校核分級(jí)輥的彎曲應(yīng)力。
3.1.1分級(jí)輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-1 分級(jí)輥結(jié)構(gòu)示意圖
如圖3-1所示，分級(jí)輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示。分級(jí)輥的中間部分是由壁厚為1.6mm的不銹鋼管。分級(jí)輥的兩端部分是由45號(hào)鋼做成的。分級(jí)輥的兩端是直徑為12mm的球體，之后是直徑為10mm的圓柱體，其間有安裝鏈條，之后是直徑為30mm的圓柱體它的作用是安裝導(dǎo)軌輪。
3.1.2分級(jí)輥的校核
首先我們要對(duì)分級(jí)輥進(jìn)行受力分析。
圖3-2 分級(jí)輥受力分析圖
F1與F1’都是分級(jí)輥所受螺旋軌道軸所給的升力，F(xiàn)2與F2’是指水平導(dǎo)軌所給的支撐力，F(xiàn)a與Fa’是指螺旋軌道軸所給的水平力。
==10
查的m=220g G==22N
q=
在后面的螺旋軌道軸的設(shè)計(jì)中，我們會(huì)算的Fa與F,Fa=7.475N,F=6.73N。經(jīng)計(jì)算得F2=F2’=23.17N。
圖3-3 分級(jí)輥彎矩圖
圖3-4 分級(jí)輥彎矩圖
根據(jù)第三強(qiáng)度理論校核分級(jí)輥
= =1.507MPa<[]
校核結(jié)果說明分級(jí)輥的結(jié)構(gòu)符合要求。
3.2分級(jí)部分鏈條的設(shè)計(jì)
3.2.1分級(jí)部分鏈條的選擇
根據(jù)臍橙物理特性和分級(jí)輥的直徑，我們初步選擇美標(biāo)28A。
根據(jù)后面螺旋軌道軸的設(shè)計(jì)我們初步確定一共有81根分級(jí)輥，
由于該結(jié)構(gòu)的作用完全是帶動(dòng)分級(jí)輥從而帶動(dòng)臍橙，所以兩個(gè)鏈輪的傳動(dòng)比是1.
查得工況系數(shù)=1, 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.2，多排鏈系數(shù)=1，P傳遞的功率。根據(jù)與鏈輪的轉(zhuǎn)速查得選用型號(hào)28A的鏈條。
初選中心距，根據(jù)后面螺旋軌道軸的設(shè)計(jì)與鏈條中心距的關(guān)系，確認(rèn)=5951.8mm。由于開始已經(jīng)初步確定的鏈條的速度為0.3m/s，所以該鏈條的潤(rùn)滑方式為定期人工潤(rùn)滑。
為有效圓周力，為壓軸力系數(shù)，經(jīng)查表得=1.15
=2348.3N
3.2.2鏈條結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
外鏈板安裝及外鏈板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-5所示。
圖3-5 鏈條及外鏈板示意圖
3.3主動(dòng)鏈輪的設(shè)計(jì)
3.3.1鏈輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
?鏈輪分度圓的確定
mm
d為分度圓直徑，p為節(jié)距，z為齒數(shù)，在前面我們初步確定了鏈條的參數(shù)為28A，p=44.45，初步確定鏈輪的齒數(shù)z=20。
?齒頂圓直徑的確定
?齒根圓直徑的確定
④齒側(cè)凸緣直徑
<
為內(nèi)鏈板高度，=42.24mm
主動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖圖3—6所示采用輪輻的形式，鏈輪的軸向固定采用緊固螺釘固定。
圖3—6 大鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖
為中間輪轂的后度，
為鏈輪孔徑的尺寸，=40mm，為輪彀的直徑。
3.4螺旋軌道軸上的鏈輪設(shè)計(jì)
3.4.1鏈輪機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定
在螺旋軌道軸上的鏈輪主要是與減速器上的鏈輪用08A的鏈條連接傳動(dòng)，其主要作用是帶動(dòng)螺旋軌道軸轉(zhuǎn)動(dòng)。從而使分級(jí)輥在螺旋軌道中運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的變螺距，實(shí)現(xiàn)精確地臍橙分級(jí)。
?鏈輪分度圓的確定
85.2mm
d為分度圓直徑，p為節(jié)距，z為齒數(shù)，在前面我們初步確定了鏈條的參數(shù)為28A，p=12.7，初步確定鏈輪的齒數(shù)z=21。
?齒頂圓直徑的確定
?齒根圓直徑的確定
④齒側(cè)凸緣直徑
<
為內(nèi)鏈板高度，=12.07mm
初始設(shè)計(jì)為36mm
3.4.2鏈條潤(rùn)滑方式的選擇及壓軸力的計(jì)算
經(jīng)查圖表應(yīng)選擇定期人工潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。
經(jīng)查得，所以得。
3.5 鏈輪軸的設(shè)計(jì)
3.5.1鏈輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈輪軸本機(jī)器中主要涉及主動(dòng)鏈輪軸和從動(dòng)鏈輪軸，兩者在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是主動(dòng)鏈輪軸多了一處于聯(lián)軸器相連的的部分。在強(qiáng)度的校核方面，只要主動(dòng)鏈輪軸在強(qiáng)度方面符合要求，從動(dòng)鏈輪軸也應(yīng)該符合要求。主動(dòng)鏈輪軸在結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)主動(dòng)鏈輪安裝位置，兩個(gè)軸承安裝位置和一個(gè)聯(lián)軸器安裝位置。結(jié)構(gòu)如圖3-7所示
圖3-7 主動(dòng)鏈輪軸（上）及從動(dòng)鏈輪軸（下）結(jié)構(gòu)示意圖
由于該軸我們初步選取45號(hào)鋼作為軸的材料，查取A=115，根據(jù)分級(jí)輥的水平運(yùn)動(dòng)速度的設(shè)計(jì)要求0.3m/s，求得鏈輪軸的轉(zhuǎn)速為19.2r/min。所初步確定軸段直徑為40mm。
3.5.2鏈輪軸的強(qiáng)度校核
主動(dòng)鏈輪軸主要受鏈條的壓軸力和軸承的作用反力，以及聯(lián)軸器的所給的扭矩。其受力分析圖，鏈輪軸的彎矩圖，鏈輪軸的扭矩圖如圖3-8所示。根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核。由于前面我們已經(jīng)計(jì)算的到了壓軸力的大小為2348.2n.m。通過計(jì)算方程組，
得,
通過前面的設(shè)計(jì)我們的聯(lián)軸器所提供的轉(zhuǎn)矩T=170.4N.M.
<[]
所以該鏈輪軸的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。
圖3-8 主動(dòng)鏈輪軸受力分析、彎矩、扭矩圖
3.6傳動(dòng)中間軸的設(shè)計(jì)
3.6.1傳動(dòng)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)中間軸的作用主要是通過圓錐齒輪與螺旋軌道軸傳動(dòng)，從而帶動(dòng)另一個(gè)螺旋軌道軸使兩個(gè)螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速相同但轉(zhuǎn)向相反從而使分級(jí)輥的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，減小機(jī)器本身的震動(dòng)。所以我們?cè)O(shè)計(jì)的傳動(dòng)中間軸的結(jié)構(gòu)如圖3-9所示
圖3-9 傳動(dòng)中間軸結(jié)構(gòu)示意圖
選取軸的材料為Q235，許用應(yīng)力為40MPa。mm所以初步確定d=20mm。通過計(jì)算傳動(dòng)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)通過設(shè)計(jì)要求。
3.7螺旋軌道軸的設(shè)計(jì)
在分級(jí)機(jī)中螺旋軌道軸起到至關(guān)重要的作用，其主要作用是使分級(jí)輥在螺旋軌道中精準(zhǔn)傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變間隙的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)臍橙的大小分級(jí)。
3.7.1螺旋軌道軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
根據(jù)臍橙可加工尺寸分布和分級(jí)輥不同工作段工作狀態(tài)要求（如圖3-10）、分級(jí)輥直徑大小，確定螺旋螺距的尺寸分布，為了各工作段分級(jí)輥運(yùn)動(dòng)速度的平穩(wěn)性，各工作段的螺距變化呈線性分布。臍橙橫徑尺寸分布統(tǒng)計(jì)為66mm～96mm，將螺旋工作段L2劃分為30個(gè)螺距，工作段L2螺距計(jì)算式為：P=D+K +ΔSm (ΔS=1,m取整) ,(D為分級(jí)輥直徑，K為最小分級(jí)尺寸66mm) 螺旋螺距的初始螺距為177.8mm，逐漸變化至分級(jí)工作段初始螺距141mm，為了保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，螺距設(shè)計(jì)變化值△s=4.6mm，則分級(jí)輥分級(jí)準(zhǔn)備段L1螺距計(jì)算式為：() 。
圖3-10 物料、分級(jí)輥位置分析示意圖
根據(jù)分級(jí)要求，我們將工作段分為6級(jí)，其螺距范圍如下表3-1所示
等級(jí)
1
2
3
4
5
6
螺距范圍
142-144
145-149
150-156
157-163
164-168
169-172
表3-1 螺距、分級(jí)精度分布圖
根據(jù)臍橙的物理特性及分級(jí)輥的直徑，以及我們查得的文獻(xiàn)資料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在等螺距的情況下，如果螺旋軌道軸的直徑過大，導(dǎo)程角就會(huì)越小，就會(huì)影響機(jī)器的大小，如果螺旋軌道軸的直徑過小，分級(jí)輥在螺旋軌道中就會(huì)容易卡死，所以我們初步確定螺旋軌道軸的直徑為100mm，軌道的截面為邊長(zhǎng)為15mm的正方形。由于臍橙的直徑和分級(jí)精度決定了，螺旋軌道軸的長(zhǎng)度。由于螺旋軌道軸的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，所以在螺旋軌道軸的加工工藝上，我們才用分部加工，然后焊接的工藝。由于螺旋軌道軸的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，如果采用實(shí)心的軸就會(huì)造成重量過大，影響機(jī)架的承載。所以我們用直徑102，壁厚18 的鋼管加工制成。最后將兩軸端件焊接起來，但在焊接時(shí)一定要保證其同軸度。所以該螺旋軌道軸的加工成本高，也是該機(jī)器的關(guān)鍵部件。兩軸端件分別如圖3-11,3-12所示，螺旋軌道軸如3-13圖所示。
圖3-11 螺旋軌道軸軸端件1
圖3-12 螺旋軌道軸軸端件2
圖3-13 螺旋軌道軸結(jié)構(gòu)示意圖
根據(jù)螺距的設(shè)計(jì)要求，L1段為準(zhǔn)備階段，L2段為工作階段，有兩段的螺距的變化規(guī)律，求得，。在安裝螺旋軌道軸與鏈輪的時(shí)候一定要注意相位的變化，就是鏈輪的鏈齒必須對(duì)準(zhǔn)螺旋軌道軸的開頭。目的就是使螺旋軌道軸每旋轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)分級(jí)輥進(jìn)入螺旋軌道中。
3.7.2螺旋軌道軸扭矩及軸向力分析
圖3-14 分級(jí)輥在螺旋軌道軸上的受力分析圖
由上已知 ，為摩擦系數(shù)為0.25，為螺旋升角為28°為摩擦角為14°，mm。求得，, 。
3.7.3螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速的確定
我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)選用了選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y100L-6 額定功率為1.5kw，轉(zhuǎn)速為940r/min。以及確定了螺旋軌道軸與鏈輪的轉(zhuǎn)速比為5，及兩個(gè)減速器分別為CW-100-10，CW-100-5，所以求得螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速為96r/min。鏈輪轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分級(jí)輥的運(yùn)動(dòng)速度0.3m/min求得的。
3.8.3螺旋軌道軸的校核
螺旋軌道軸受力分析圖，彎矩圖如圖3-15，圖3-16所示
圖3-12 螺旋軌道軸彎矩圖
圖3-13 螺旋軌道軸彎矩圖
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經(jīng)過計(jì)算所以說，螺旋軌道軸的結(jié)構(gòu)及其材料符合設(shè)計(jì)要求。
3.9圓錐齒輪的設(shè)計(jì)
3.9.1圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
圓錐齒輪在本設(shè)計(jì)中主要是安裝在傳動(dòng)中間軸和螺旋軌道軸上從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)方向的變化以及是兩個(gè)螺旋軌道軸的轉(zhuǎn)速相反。由于螺旋軌道軸與傳動(dòng)中間軸是正交的，所以此處的圓錐齒輪的錐角是45度，其結(jié)構(gòu)如圖3-14所示
圖3-14 圓錐齒輪結(jié)構(gòu)示意圖
初步確定圓錐齒輪的Z=24，
參考文獻(xiàn)
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總結(jié)
本設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)內(nèi)外水果分級(jí)機(jī)的研究現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用，在了解我國(guó)現(xiàn)有市場(chǎng)上的分級(jí)機(jī)械和我國(guó)的國(guó)情的前提下，進(jìn)行了分級(jí)的整機(jī)設(shè)計(jì)，主要結(jié)論如下；
（1） 對(duì)于小型水果的分級(jí)方法，多采用大小分級(jí)且一般都以機(jī)械式進(jìn)行大小的鑒別，篩選。主要是由于小型水果質(zhì)量輕，體積小的原因。質(zhì)量小，用稱量的方式分級(jí)，分級(jí)的精度不易保證。用光電式分級(jí)方法的成本高，且對(duì)光電設(shè)備的要求高，目前光電式主要應(yīng)用于像荔枝這種容易損傷的水果分級(jí)。
（2） 使用固定間隙的分級(jí)機(jī)械，分級(jí)過程必須對(duì)水果進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移，才能實(shí)現(xiàn)分級(jí)過程。對(duì)于易損的水果必然會(huì)對(duì)水果造成損害。減小水果轉(zhuǎn)移的次數(shù)，是這種分級(jí)機(jī)械的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)在同一水平面實(shí)現(xiàn)間隙的動(dòng)態(tài)變化，很好的解決了這一問題。
（3） 設(shè)計(jì)中注意到實(shí)際勞動(dòng)者的需求，講人性化的理念考慮其中，減少勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
（4） 面對(duì)小型農(nóng)戶這樣的市場(chǎng)主體，水果分級(jí)機(jī)的體積小，操作簡(jiǎn)單，分級(jí)較為精準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。這樣的設(shè)計(jì)將會(huì)有很好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本設(shè)計(jì)存在的問題：
（1） 變距螺桿的設(shè)計(jì)過于粗狂，加工后的螺距固定，功能有局限性。通過精巧的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)螺距可根據(jù)需要調(diào)整。
（2） 變距螺桿的直徑大小的確定需要優(yōu)化，直徑過大，圓周線的速度過大會(huì)產(chǎn)熱，直徑過小導(dǎo)程角過大，不利于分級(jí)輥向前運(yùn)動(dòng)，需要經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)確定最優(yōu)值。
致謝
在論文結(jié)稿之際，向幫助過我的老師、領(lǐng)導(dǎo)、同事、同學(xué)、朋友、家人表示我最誠(chéng)摯的感謝。首先，非常感謝我的指導(dǎo)老師曾一凡教授。本文是在他的悉心指導(dǎo)下完成的。在這四年的學(xué)習(xí)生涯中，曾老師在學(xué)術(shù)上給予我精心的指導(dǎo)，在生活上給予我細(xì)致的關(guān)懷。曾老師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、孜孜不倦的科研精神、謙虛的處事作風(fēng)及高尚的品格無(wú)時(shí)無(wú)刻不督導(dǎo)著我，使我受益終生。
在他的幫助下，我順利的進(jìn)行了課題研發(fā)，完成了論文撰寫，這篇論文也是他們的智慧結(jié)晶。感謝本課題組的同屆同學(xué)，感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活中給我的幫助。感謝同寢室的宋科輝，陳武武，余高鋒等同學(xué)，他們的歡聲笑語(yǔ)給我?guī)砹溯p松和諧的學(xué)習(xí)氛圍。感謝我的父母，在我成長(zhǎng)的每一個(gè)步伐中，都包含著他們對(duì)我無(wú)私的愛，我所有的榮譽(yù)都獻(xiàn)給他們。
最后向每一位在百忙之中抽出時(shí)間來審閱論文和參加答辯的老師表示衷心的感謝。
作者簽名：徐慧強(qiáng)
日 期：2014.05.02
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