草莓自动去蒂装置的设计研究.pdf

第 60 卷 第 6 期 Vol 60 No 6 2022 年 6 月 June 2022 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT removal of strawberry stalks water cutting efficiently 收稿日期 2021 05 14 121第60卷第6期 送管安装在草莓给料支架上 输送管的上端与草莓 料箱的上沿平齐并位于草莓料箱中间位置 水切割 枪安装在切割支架上 切割支架安装在水槽中 承 接托均匀地安装在皮带中间位置 皮带安装在两个 皮带轮上 皮带轮通过带轮支架安装在水槽中 草 莓箱放置在水槽外侧并位于皮带中间位置 草莓蒂 箱安装在皮带轮正下方并与水切割枪上下对齐 步 进电机安装在步进电机支架上 步进电机支架安装 在水槽内 步进电机输出轴与皮带轮配合在一起 1 1 给料机构 给料机构主要实现对草莓的送料 安装时 异步电机支架安装在底座上 异步电机安装在异步 电机支架上 草莓给料支架安装固定在底座上 凸 轮安装在草莓给料支架的横梁上 异步电机输出轴 与凸轮配合 4 5 草莓去蒂装置的给料机构主要是由异步电机 支架 异步电机 草莓给料支架 凸轮 草莓托板 草莓料箱 输送管 销轴组成 如图 2 所示 操作过程 将采摘完的草莓倒入草莓料箱中 异步电机输出的动力通过凸轮传递给草莓托板 使 草莓托板绕着销轴转动 当草莓托板到达草莓料箱 底端时 草莓进入草莓托板中 凸轮继续转动 带 动草莓托板向上移动到达草莓料箱上沿时 草莓在 自身重力作用下进入输送管 此时光电对射管开始 工作 每当检测到草莓下落 给气管指令 对即将 从出口送出的草莓进行短暂吹气 气体在管内流动 会使运动物体受到阻力 这样草莓在下落过程中的 加速度减小 使草莓落到草莓承接托时的速度接近 于 0 从而防止输送出的草莓被跌坏 6 整个过程 将草莓快速单个运送到传输带上的草莓承接托 保 证后续过程的完成 1 2 输送结构 如图 3 所示 草莓去蒂装置的输送结构主要由 皮带 承接托 第 1 圆柱孔和第 2 圆柱孔 4 部分构 成 承接托均匀安装在皮带中间 承接托为锥形结 构 底部开有第 1 圆柱孔 圆柱直径为 8 mm 皮 带上开有均匀的第 2 圆柱孔 圆柱直径为 8 mm 被切割掉的草莓蒂通过第 1 圆柱孔和第 2 圆柱孔进 入到草莓蒂箱 输送结构主要实现对送料机构输送来的草莓 单个运输到切割水枪 并将切割完的草莓输送到草 王波 草莓自动去蒂装置的设计研究 1 水槽 2 底座 3 异步电机支架 4 异步电机 5 草莓给料支架 6 凸轮 7 草莓托板 8 草莓料箱 9 输送管 10 销轴 11 水切割枪 12 切割支架 13 承接托 14 皮带 15 草莓箱 16 带轮支架 17 草莓蒂箱 18 皮带轮 19 步进电机支架 20 步进电机 图 1 草莓自动去蒂装置的整体设计图 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 皮带 2 承接托 3 第 1 圆柱孔 4 第 2 圆柱孔 图 3 输送结构 Fig 3 Conveying structure 4 3 2 1 1 异步电机支架 2 异步电机 3 草莓给料支架 4 凸轮 5 草莓托板 6 草莓料箱 7 输送管 8 销轴 图 2 草莓去蒂装置的给料机构 Fig 2 Feeding mechanism of strawberry pedicle removing device 6 5 4 3 2 1 7 8 122 农业装备与车辆工程 2022 年 莓箱 在输送过程中保证草莓在草莓承接托中的姿 态保持竖直 保证后续切割部分的顺利进行 1 3 水切割结构 水切割枪安装在切割支架上 并保证与草莓 承接托对正 排列安装 保证一次切割多个草莓 其结构如图 4 所示 水切割枪上开有 7 mm 的枪口 保证喷出的水流有足够大的压力 高压圆形水注将 草莓蒂切除 2 水切割进行草莓蒂去除的同时 切 割枪喷出的水可对刚采摘的草莓进行初步清洗 1 4 草莓承接结构 草莓承接装置的设计主要考虑了草莓本身质 地较软 在输送过程中易被跌坏的情况 在普通承 接箱的基础上增加了橡胶软舌 其结构如图5所示 当前序水切割完的草莓经过皮带输送到草莓箱时 橡胶软舌 7 起到了缓冲作用 保证输送过来的草 莓不被跌坏 2 草莓去蒂装置的工作原理 草莓去蒂装置的工作原理 草莓进入草莓料 箱 异步电机输出的动力通过凸轮传递给草莓托板 使草莓托板绕着销轴转动 当草莓托板到达草莓料 箱底端时 草莓进入草莓托板中 凸轮继续转动 带动草莓托板向上移动到达草莓料箱上沿时 草莓 在自身重力作用下进入到输送管中 此时光电对射 管开始作用 每当检测到草莓下落时 给气管指令 对即将从草莓出口送出的草莓进行短暂吹气减速 草莓进入承接托中 承接托为圆锥形结构 与草莓 外形相似 此时草莓姿态变为正上正下 水切割枪 喷出圆形高压水柱 将草莓蒂通过第 1 圆柱孔和第 2 圆柱孔进入到草莓蒂箱中 草莓蒂箱底部开有圆 孔 水从圆孔流出 草莓蒂留在箱内 去蒂草莓被 皮带继续传动到端点处 经橡胶舌缓冲落入草莓箱 冲出的水经泄水口流入外接水收集装置 循环利用 3 结论 本文设计的草莓自动去蒂装置 巧妙利用了 水切割这种柔性切割方式 对草莓蒂进行去除 该 装置的设计总结有以下优点 1 充分考虑草莓质地软 易被破坏的特性 输送管上安装气管 使草莓在运输过程中减速 防 止跌落损坏 草莓箱装有橡胶舌结构 有效防止草 莓落入草莓箱之前被跌落损坏 2 草莓承接托采用与草莓外形相似的锥形 结构 底部开有第 1 圆柱孔 草莓落入承接托后 可使草莓自动变为竖直姿态 方便后续的切割 3 草莓蒂箱对产生的草莓蒂及去除废料进 行过滤回收 保证水的循环利用 节省资源 4 采用水切割枪喷出的高压水流去除草莓 蒂 与人工用类似镊子的工具去蒂比 损耗的果肉 少且对草莓其他部位的损伤也相对较少 该装置可快速自动完成草莓去蒂 代替人工 劳动 提高了加工效率 具有广泛的市场应用前景 参考文献 1 刘勇强 草莓系列产品加工技术 J 农村实用技术与信 息 2005 5 56 57 2 薛胜雄 高压水射流技术工程 M 合肥 合肥工业大学出版社 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 刘会英 机械原理 M 北京 机械工业出版社 2007 81 83 5 黄越平 自动化机构设计构思实用图例 M 北京 中国铁道出 版社 1993 101 105 6 李晓伟 理想气体中运动物体的阻力分析 J 赤峰学院学报 自 然科学版 2012 28 23 1 2 7 沈孝芹 李欢欢 张国海 等 一种基于传统压面条机的自动 化挂面上杆 装置 CN105557836A P 作者简介 王波 1991 男 硕士 助教 研究方向 机电一体化设备 工业机器人等 E mail 1318683769 1 水管 2 圆形枪口 图 4 水切割结构 Fig 4 Water cutting structure 2 1 1 橡胶软舌 2 箱体 图 5 草莓承接结构 Fig 5 Strawberry receiving structure 1 2