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0. 引 言

塑料發(fā)泡網(wǎng)套能有效降低運(yùn)輸過(guò)程中球形水果發(fā)生機(jī)械損傷的概率，而且材料成本低。目前市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有水果網(wǎng)套自動(dòng)包裝的機(jī)器。蘋果、臍橙等球形水果的網(wǎng)套包裝只能通過(guò)人工的方式進(jìn)行。而人工包裝勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。為了解決這一問(wèn)題，急需研制一種能對(duì)蘋果、臍橙等球形水果進(jìn)行自動(dòng)快速網(wǎng)套包裝的機(jī)器。

國(guó)外在果蔬包裝機(jī)械方面研究起步較早，設(shè)備大多 針對(duì)多種對(duì)象進(jìn)行包裝，自動(dòng)化程度比較高，速度快，而 且維修方便。而國(guó)內(nèi)果蔬包裝設(shè)備的研究起步較晚， 其技術(shù)含量也在逐漸提高，自動(dòng)化趨勢(shì)愈加顯著。趙 寧等設(shè)計(jì)了一種球形水果自動(dòng)包裝機(jī)，采用“水平送料，長(zhǎng)卷包裝，橫縱封口”的包裝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)普通卷筒 膜的自動(dòng)制袋、高質(zhì)薄膜的單個(gè)封口功能，智能化程度較 高。李如虎等設(shè)計(jì)了一套對(duì)柚子進(jìn)行清洗、分級(jí)和包 裝的自動(dòng)包裝生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化處理。2016 年由江西某科技有限公司生產(chǎn)一種大型水果自動(dòng)包裝機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是既能對(duì)水果進(jìn)行套袋包裝，也可以對(duì)水果進(jìn)行套網(wǎng)包裝，但是套網(wǎng)包裝連續(xù)性較低，包裝效果差。

本文在分析蘋果和臍橙生物力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，提出了一種柔性擴(kuò)膜錐體擴(kuò)膜、倒刺卡筒下膜的包裝工藝方案，確定了關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)了部件組合運(yùn)行控制時(shí)序，并加工了試驗(yàn)樣機(jī)，樣機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性。

0. 球形水果網(wǎng)套包裝機(jī)的組成與工作原理
   1. 球形水果網(wǎng)套包裝機(jī)的組成

球形水果網(wǎng)套包裝機(jī)外形尺寸為800 mm×526 mm× 1 240 mm，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠和同步帶線性模組傳動(dòng)。其主要由主機(jī)架、網(wǎng)套膜轉(zhuǎn)盤、進(jìn)料裝置、下膜裝置、擴(kuò)膜裝置、切膜裝置和出料滑道等部分組成。

主機(jī)架由40 mm×40 mm×3 mm 的方管焊接而成，其他部件通過(guò)螺栓連接固定在機(jī)架上。擴(kuò)膜錐體固定在豎直固定在滾珠絲杠滑臺(tái)上；倒刺下膜卡筒、托盤、水果分離裝置相互固連，整體構(gòu)成懸臂結(jié)構(gòu)，由滾珠絲杠滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)；夾子與舵機(jī)相連，舵機(jī)可帶動(dòng)夾子夾緊與閉合；推切機(jī)構(gòu)固定在水平滾珠絲杠滑臺(tái)上。動(dòng)作部件的位置控制通過(guò)固定在機(jī)架上的霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。

1. 2. 球形水果網(wǎng)套包裝機(jī)的工作原理

球形水果網(wǎng)套包裝機(jī)啟動(dòng)前，夾子處于張開(kāi)狀態(tài)， 擴(kuò)膜錐體在上止點(diǎn)并支撐擴(kuò)膜圓柱筒，下膜卡筒和托盤 在上止點(diǎn)。開(kāi)啟機(jī)器，下膜卡筒、托盤向下運(yùn)動(dòng)，下膜卡 筒內(nèi)壁的倒刺勾住網(wǎng)套沿下膜卡筒和擴(kuò)膜錐體運(yùn)動(dòng)，托盤向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，水果從分離裝置進(jìn)入托盤。夾子閉合，夾住網(wǎng)套及擴(kuò)膜圓柱筒，擴(kuò)膜錐體下降從擴(kuò)膜圓柱筒下端移出。托盤將水果托送至擴(kuò)膜錐體內(nèi)的固定位置，同時(shí)下膜卡筒向上復(fù)位。擴(kuò)膜錐體下降，由于錐片為柔性材料，水果撐開(kāi)錐體進(jìn)入網(wǎng)套中。推切機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)，電熱絲切斷網(wǎng)套，已包好的水果順勢(shì)沿滑道滑出。最后，擴(kuò)膜錐體復(fù)位，運(yùn)動(dòng)至擴(kuò)膜圓柱筒孔中，支撐擴(kuò)膜圓柱筒，夾子張開(kāi)為了保證水果能從錐片中穿出，擴(kuò)膜錐片必須具有一定柔韌性。因此把錐片的變形簡(jiǎn)化為細(xì)長(zhǎng)懸臂梁，并對(duì)其撓曲變形進(jìn)行分析。

0. 包裝機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
   1. 球形水果力學(xué)特性分析

為了確定網(wǎng)套包裝機(jī) ，利用高度尺（ 量程為 0~ 250  mm，精度為 0.02 mm）對(duì)市場(chǎng)上隨機(jī)選取的 30 個(gè)紅富士蘋果樣品和30 個(gè)贛南臍橙樣品的果徑、果高進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明，臍橙樣品的果高主要分布在80~100 mm 區(qū)間范圍內(nèi)，最大值為 118.22 mm；果徑主要分布在 75~ 85 mm 之間，最大值90 mm；蘋果樣品果高主要分布在

3. 結(jié) 論
   1. 本文研制了一種能對(duì)蘋果、臍橙等球形水果進(jìn)行自動(dòng)快速網(wǎng)套包裝的機(jī)器，該機(jī)器采用柔性擴(kuò)膜錐體擴(kuò)膜，倒刺卡筒下膜的方式，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)包裝功能，網(wǎng)套包裝效果好。
4. 2. 樣機(jī)包裝試驗(yàn)表明，樣機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，包裝成功率100%，損傷率均 0，平均單果的包裝時(shí)間為 25 s，工作效率為35 kg/h，下膜長(zhǎng)度主要分布在104~110 mm 范圍內(nèi)，約占樣本總數(shù)的 76.6%，果面包覆能夠起到減小其受到機(jī)械碰撞時(shí)所受到的損傷的功能。
5. 3. 樣機(jī)包裝效率低于人工包裝效率，可以優(yōu)化包裝流程，采用多組同時(shí)包裝的方式提高效率。設(shè)計(jì)的機(jī)器可為后續(xù)球形水果網(wǎng)套包裝設(shè)備的研制和優(yōu)化提供參考。
   4.  

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