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0引言

家用小型柑橘包裝機設(shè)計思路如下：用于包裝的材料事先安裝在傳動裝置上；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)運動,通過向下運動的沖擊力將保鮮膜切 斷;切斷裝置中間留有直徑50cm的圓孔，柑橘從 上方下落帶動切斷的保鮮膜降落到托盤裝置上； 夾緊裝置位于切斷裝置和托盤裝置中間，由步進 電機帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，先后使兩組移動桿、移動板 交叉運動，將保鮮膜夾緊；最后托盤轉(zhuǎn)過一定角 度,柑橘滾落至包裝箱內(nèi)完成包裝過程6-4。

1結(jié)構(gòu)組成

圖1為該包裝機實物圖，以下通過三維建模 形式介紹各部分結(jié)構(gòu)和工作原理。

 

圖1柑橘包裝機實物

1.1傳動裝置

傳動裝置由主動軸、傳動軸、軸承座、步進電 機和聯(lián)軸器等組成（見圖2）。主動軸和傳動軸均 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。主動軸長 530mm，與電機配合處，經(jīng)車床加工出軸徑 22mm， 長30mm的圓柱，并加工5 x5mm的鍵槽。 傳動軸長500mm，未經(jīng)過其他加工。主動軸與傳 動軸X軸方向間距500mm，Z軸向間距300mm， 軸承座水平內(nèi)間距450mm。傳動裝置在安裝時 要充分減少軸的平行度誤差。

圖2傳動裝置示意

1 -主動軸2 -傳動軸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、電機 座、連桿、曲柄，及聯(lián)軸器等組成（見圖3）。

圖3切斷裝置

1-托刀具2 -上刀具3 -滑塊4 -電機

5 -電機座6 -連桿7 -曲柄

托刀具為漏斗狀結(jié)構(gòu)，通過螺栓固定在機架 上，水平端面對刀具起到支撐作用。保鮮膜被刀 具切斷后，水果經(jīng)過托刀具，在重力作用下，帶動 保鮮膜下落,漏斗狀結(jié)構(gòu)可以使保鮮膜在下落過 程維持周圍豎起的狀態(tài)，便于對其夾緊。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 機構(gòu)。步進電機通過聯(lián)軸器與曲柄相接，提供原 始機械動力。當(dāng)電機得到脈沖指令時，帶動曲柄 旋轉(zhuǎn)，與曲柄相連的連桿發(fā)生一定角度的擺動，并 拖動光軸在滑塊中往復(fù)運動，進而帶動刀具往復(fù) 運動。

1.3夾緊裝置

夾緊裝置由偏心輪、移動桿、移動板、擋板，及 彈簧等組成，安裝在切斷裝置的正下方。其整體 裝配圖見圖4。偏心輪通過平鍵將偏心輪軸孔直 接與電機相連。為了平衡軸孔兩側(cè)的重力，在遠 離旋轉(zhuǎn)中心一側(cè)切割出一個橢圓孔。移動桿一端 與移動板通過圓柱銷連接，另一端固定在機架上。 擋板固定在機架上，作用是確定移動板的運動終 止位置，并使之轉(zhuǎn)過一定擺角。

圖4夾緊裝置

1 -電機2 -移動桿3 -偏心輪

4-擋板5 -移動板

圖5為移動桿和移動板的運動示意圖，以 — 側(cè)為例說明。

圖5偏心輪驅(qū)動移動桿、移動板運動示意圖

電機得電以逆時針方向轉(zhuǎn)動，帶動偏心輪轉(zhuǎn) 動，偏心輪推動移動桿向右側(cè)擺動,移動板隨著移 動桿移動。移動板逐漸靠近擋板，并與之接觸，并 在擋板的限位作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，最終與擋板面接 觸，起到夾緊的作用。偏心輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，移動桿在 彈簧力的作用下復(fù)位，移動板在擋板的限位作用 下復(fù)位，與此同時，另一側(cè)的移動板和移動桿運動，并在移動到極限位置時將保鮮膜夾緊。偏心 輪轉(zhuǎn)動一周，兩側(cè)移動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托盤裝置

托盤裝置安裝在夾緊裝置的正下方，由電機、 電機座、托盤圓柱和托盤組成（見圖6）。電機通 過平鍵與托盤圓柱連接，托盤圓柱和托盤以焊接 方式連接。柑橘隨保鮮膜下落至托盤，靜止等待 夾緊裝置運動，柑橘完成夾緊工序后，托盤在電機 帶動下轉(zhuǎn)過60°，水果滾落，完成包裝的全過程， 隨后電機反轉(zhuǎn)60°，托盤復(fù)位，完成整個周期的運 動過程。

 

1.5機架結(jié)構(gòu)

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

 

圖7機架結(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，傳動裝置電機啟動，帶動保鮮膜移動 0.6m距離后停止；隨后刀具電機轉(zhuǎn)動一周，刀具 將保鮮膜切斷;水果從刀具上方落下，帶動保鮮膜 經(jīng)過托刀具降落到托盤上；隨后夾緊電機工作，轉(zhuǎn) 動一周將保鮮膜夾緊并使夾緊裝置復(fù)位；最后托 盤電機工作，傾轉(zhuǎn)60°角，水果依靠重力滾落完成 整個運動周期。

3設(shè)計特點

3. 1巧用重力

該設(shè)計兩次巧妙利用重力作用。其一，依靠 柑橘的自重拖動保鮮膜下落到托盤等待夾緊包 裝;其二，托盤轉(zhuǎn)過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，在偏心 輪轉(zhuǎn)過一周后，實現(xiàn)保鮮膜由面到線、由線到點的 順次夾緊動作^05-6。

3.2成本低、小型化，適合個體果農(nóng)使用

市場上的包裝機價格昂貴，雖然功能多，但體 積龐大，不適合家庭使用。該款包裝機整體成本 控制在5000元以內(nèi)，價格相對低廉，此款包裝機 長約650mm，寬約500mm，高約900mm，體積小于 1m³，節(jié)省空間，便于移動。

表7結(jié)果顯示，干燥、烘烤效果的影響關(guān)系大 小排序為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 行驗證研究，并對結(jié)果進行評分，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

如上所述，設(shè)計并研發(fā)了一款小型柑橘包裝 機，結(jié)構(gòu)簡單，小巧輕便，操作方便，價格較低，適 合小規(guī)模農(nóng)戶使用。浙江地區(qū)廣泛種植橘樹，該 包裝機的市場需求很大，具有較廣的推廣空間。

 

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