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半自動蘋果套袋機的設計
蘋果是世界四大水果之一, 同時也是中國第一大水果,其產量和栽培面積均居我國第一。蘋果生產在我國水果業(yè)中占有最重要的地位,其發(fā)展狀況對果區(qū)經濟振興、市場供應和出口創(chuàng)匯影響巨大。
蘋果作為我國栽培面積和產量最大的樹種,在促進農民脫貧致富,改善農村經濟狀況,促進農業(yè)產業(yè)化方面起到了重大作用;蘋果作為我國第一大果品,在繁榮果品市場,滿足消費者需求方面起到了基礎作用;蘋果作為我國少數具有國際市場競爭優(yōu)勢的農產品,無論鮮食蘋果還是蘋果濃縮汁出口均取得了驕人的成績,在國際市場上顯示了舉足輕重的作用。目前,我國蘋果產業(yè)正進入一個由傳統產業(yè)轉變?yōu)楝F代產業(yè)、由世界蘋果生產大國轉變?yōu)樘O果業(yè)強國的重大歷史階段。
根據我國農業(yè)部統計的數據,2005年我國蘋果栽培面積為189萬,蘋果產量達到2400萬t,分別占世界蘋果總量的2/5和1/3,我國已經成為世界最大的蘋果生產國。我國蘋果栽培經歷了自1985—1995年10年大發(fā)展時期,從1997年進入調整階段,非適宜區(qū)和適宜區(qū)內的非適宜品種,以及管理技術落后、長期不結果的果園面積持續(xù)減少,但蘋果優(yōu)生區(qū)及經濟效益較高的地區(qū)蘋果面積穩(wěn)定發(fā)展,單位面積產量持續(xù)增長,由1995年的4.7 t/提高到了近年平均的12 t/。蘋果產量持續(xù)穩(wěn)步增長,10年間蘋果總產量增長了71.5%。
從1995年至2005年我國蘋果產量已連續(xù)13年穩(wěn)居世界首位。近5年來,我國蘋果產量在2 000萬t上波動, 2005年達到24011081t創(chuàng)歷史新高,占世界蘋果總產35.8%以上。近年,我國蘋果生產經調整,面積、產量逐漸穩(wěn)定;果品質量逐年提高,優(yōu)質果率已從30%提高到40%以上;價格回升,出口增加,再現生機,開始步入穩(wěn)步發(fā)展的軌道。
2008年全世界蘋果栽培面積和產量分別為484.76×104和6960.34×104,t僅次于柑橘(871.6×104,12 208.8×104t)、香蕉(481.7×104, 9070.6×104t),居第三位。而中國是世界第一大蘋果生產國,栽培面積和產量分別占世界總面積和總產量的41.09%和42.88%。
近20年來,中國蘋果產業(yè)發(fā)展迅猛。據農業(yè)部統計,2008年全國蘋果栽培面積和產量為199.22×104和2984.66×104.t占全國水果總面積和總產量的18.56%和26.32%,面積和產量均居水果生產的首位。與2007年相比,2008年蘋果面積和產量分別增加3.04×104和198.67×104.t同比增長了1.55%和7.13%。
2010年,中國蘋果生產總量為3326.33萬t,占全國水果總產量的15.54%,是1990年蘋果產量的7.7倍。
2011年,據國家蘋果產業(yè)體系統計,我國蘋果栽植面積和總產量分別達到214萬公頃和3500萬噸,均占世界蘋果面積和產量的50%,居各國首位,已經是世界蘋果生產、出口和消費大國。
隨著蘋果產業(yè)的迅速擴大,中國已成為世界最大的蘋果及蘋果汁生產國和出口國。加入WTO進一步促使中國蘋果走出國門,在世界水果市場上占有愈加重要的地位,對國內外的果品市場均產生了較大的影響。而且,在物質生活水平的不斷提高的今天,人們對蘋果的要求已經從單純的數量轉向質量,求的是“精”,不光是蘋果本身質量上要精,而且要求包裝要精美,攜帶要方便。
因此,給蘋果進行包裝,不僅可以提高蘋果美觀程度,吸引消費者的眼球,更能提高果農的收入,增強我國蘋果在全球市場的競爭力。好的包裝是商品的終身廣告和免費廣告,包裝直接針對產品,能兼起品牌商標、廣告宣傳等作用,是果品質量的有機組成部分。新穎美觀、迎合消費者心理的包裝,不僅能傳達商品內涵,而且能增加產品價值,提高產品附加值。根據權威資料統計,有50%-60%的消費者是受包裝影響而產生購買興趣的。所以,好的包裝對于推廣品牌、增加蘋果附加值具有重要作用。在蘋果銷售中清楚認識到包裝的作用,樹立包裝是商品第二質量的意識,自然有助于蘋果產業(yè)的發(fā)展。
如今,蘋果包裝的有以下幾個顯著特點:
一是方便小巧型。目前,城鎮(zhèn)水果消費已逐步趨向買新吃鮮、少量多次的特點,方便是消費者永恒的追求,因此10公斤以上箱裝的水果已不能滿足消費者的需求,取而代之的是3-5公斤,甚至更少含量的小包裝水果。
二是精美高檔型。國產優(yōu)質水果包裝高檔化將是占領國內市場、走出國門參與國際競爭的必然選擇。
三是信任透明型。在包裝時采用部分透明材料,設計出一些可以透視的窗口,以吸引消費者的眼球,讓消費者能夠對水果的外形、大小、顏色等一目了然,增強了自然親和力,促使消費者在進行同類比較后,較快地做出傾向性選擇,提高了消費者的購買欲和信任感。
四是綠色環(huán)保型。果品的包裝勢必向綠色包裝轉變?;貧w自然,追求健康,不單單是消費者對果品品質的要求,也是對其包裝的必然要求。目前果品包裝材料已突破了普通紙箱包裝的單一格局,向精美竹編、藤制、木制、可回收瓦楞紙箱等綠色環(huán)保、生態(tài)性能的包裝材料發(fā)展。
而想要在低成本的情況下達到以上包裝效果,使用塑料發(fā)泡網無疑是最好的選擇。
塑料網套主要應用于怕擠壓、需隔離的水果、瓜類和蔬菜等包裝。由于其造價低廉,包裝效果好,已逐漸取代紙包裝,成為水果儲運包裝中的潮流。而且塑料網套包裝不僅有利于水果的儲運,對其貨架保鮮期也有較大的貢獻。
塑料發(fā)泡網套在水果包裝特別是單果包裝中應用非常廣泛,主要因其可以改善水果在運輸中的碰撞和擠壓等機械破損。其主要優(yōu)點有:
①具有一定的彈性和柔軟度,可以有效地起到緩沖和防振作用,從而避免水果在儲運中由于碰撞和擠壓造成的破損。
②重量輕,成本低,便于運輸,減少了運輸成本。
③塑料網套的色澤可以選擇潔白色,也可以通過加色料而改變其色澤,這樣有利于與水果形成顏色對比,增加了美觀效果,促進消費者購買。
④塑料網套是由塑料經過發(fā)泡得到的,包裝使用很方便。一般采用發(fā)泡LDPE,因其具有較好的拉伸強度和彈性。
但是,在當前,對如此龐大數量的蘋果進行套袋還是人工套袋,這就大大降低了生產效率,而且增加了人們的勞動,也增加了蘋果的成本,為此,研發(fā)一種全自動套袋機或半自動套袋機勢在必行!
通過對手工套袋過程的研究,本課題提出研究制造一種小型輕便的半自動水果套袋機,簡單并且容易操作。在保證作業(yè)要求(對蘋果無損傷)的前提下,盡量降低成本,讓果農容易接受,以達到減輕工作人員勞動強度,降低勞動危險系數和提高勞動生產率的目的。
本課題研究預采用發(fā)泡LDPE,因其具有較好的拉伸強度和彈性。其顏色為潔白色,這樣有利于與水果形成顏色對比,增加了美觀效果,促進消費者購買;具有一定的彈性和柔軟度,可以有效地起到緩沖和防振作用,從而避免水果在儲運中由于碰撞和擠壓造成的破損;最后,其重量輕,成本低,便于運輸,可減少了運輸成本。
通過查閱相關文獻與資料,發(fā)現目前在半自動蘋果套袋這一塊市場上還是空白,為此,簡要介紹與套袋相關的自動包裝機的國內外發(fā)展現狀,以及自動包裝機存在的問題,以供本課題的參考和研究。
國外袋成型包裝機發(fā)展全面,主要特點有:結構設計標準化、模組化;包裝速度高速化;結構運動高精度化;控制智能化、彈性化;包裝形式多樣化等,其執(zhí)行機構和傳動系統趨于簡單,橫封、縱封等動作的執(zhí)行機構采用氣動元件,包裝動作簡捷快速,整機噪聲小;采用變頻,不僅調速范圍大、平滑性好、低速特性,而且可實現恒轉矩調速,節(jié)調速裝置,實現無級變速電效果也十分明顯。
而我國包裝機械發(fā)展較晚,現有的袋成型自動包裝機有機型立式和臥式兩種,可包裝液體、糊狀物料、粉狀物料、顆粒和固體物料,包裝形式有枕形袋、三封袋、四封袋、磚形袋、屋形袋、角形自立袋等多種類型。并且我國生產的袋成型自動包裝機以普通型、通用型為主,即在同一臺設備上,同一豎直方向上自動完成包裝袋成型、計量、打印日期、充填、封口、切斷、輸出等工序??陀^地說,我國生產的袋成型自動包裝機綜合性能指標與國外先進國家的產品相比還存在著很大差距。
我國袋成型自動包裝機存在的問題是;機械加工工藝技術水平低;機構動作的同步、協調性差;關鍵零部件、易損件、電氣元件壽命短、可靠性差;生產速度一般都比較慢,自動化水平不高,自動化調節(jié)、自動化控制水平低;設備的可操控性差,維護保養(yǎng)較麻煩;充填精度低、速度慢;外觀造型和表面質量差。
本課題主要研究一種半自動蘋果套袋機,組成部分有機架,填充機構,撐袋機構,切袋機構,輸送機構,傳動機動等,本課題主要研究機架,撐袋機構以及切袋機構,其工作原理是,由人手工將蘋果放入該套袋機中(此時撐袋機構已將發(fā)泡網撐開),然后按下切袋按鈕,將發(fā)泡網切開,然后由輸送機構將蘋果送出,同時完成撐袋過程,對下一個蘋果套袋做好準備,所以本課題研究的關鍵問題是如何實現發(fā)泡網的自動撐袋過程,以實現套袋的連續(xù)性。為了解決以上問題,我會查閱大量相關資料,并及時同老師溝通,與同學探討,爭取順利圓滿的完成此設計!
在接受此課題前,我已經學過《機械設計》、《機械原理》、《材料力學》、理論力學》、《農業(yè)機械學》等相關課程,除此之外,本人已配備一臺計算機,并且已連接互聯網,這樣可以方便查找資料,以及相關文獻,并且已安裝word,excle等軟件,可以處理文字與表格等。
為了完成此課題,特制定以下進度計劃:
2012年12月1日—12月20日,查閱相關資料、文獻,撰寫開題報告。
2012年12月21日—2013年1月20日,完成半自動套袋機框架結構的設計。
2013年1月21日—4月17日,對撐袋機構進行設計。
2013年4月18日,中期檢查。
2013年4月19日—5月9日,完成切袋機構設計,撰寫設計說明書。
2013年5月10日,審閱畢業(yè)設計相關資料。
2013年5月11日—5月26日,修改設計,準備答辯。
主要參考文獻:
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