水果自动套袋装置的设计

毕业设计(论文)水果自动套袋装置的设计年月日摘要在现如今的水果市场中，对水果进行套袋操作成为了一个不可或缺的步骤，将水果进行套袋，首先就是可以很大程度上保证水果的品质，还有就是是可以使得外表更加美观，最后就是能使得运送途径变得更加多样。所以，为了能够让水果在摘取下来之后，避免在交通运输和存放过程中所受到的碰撞而损伤，这样就需要一种可以保护水果的装备，所以，对水果进行套袋就成为一个最好的解决方法。目前，对水果套袋操作还停留在传统的手动操作阶段，这样会使得套袋的效率特别的低，而且套袋操作需要大量的劳动力，是对劳动资源的一种浪费，提高了果农的经济成本，所以，设计一种水果自动套袋装置就十分必要。本次设计，主要是对设计的水果自动套袋系统进行一个整体结构的介绍，同时也规划了整个套袋过程的步骤。关键词：水果；自动套袋；装置；设计；整体结构AbstractIntoday’sfruitmarket,baggingoffruitshasbecomeanindispensablestep.Baggingoffruitscanfirstlyensurethequalityofthefruitstoalargeextent,andalsomaketheappearancemorebeautiful.,Finally,itcanmakethetransportationroutemorediverse.Therefore,inordertopreventthefruitsfrombeingdamagedbycollisionsduringtransportationandstorageafterbeingpickedoff,adevicethatcanprotectthefruitsisneeded.Therefore,baggingthefruitsisthebestSolution.Atpresent,thefruitbaggingoperationisstillinthetraditionalmanualoperationstage,whichwillmaketheefficiencyofbaggingparticularlylow,andthebaggingoperationrequiresalotoflabor,whichisawasteoflaborresourcesandimprovestheeconomicsoffruitfarmers.Therefore,itisverynecessarytodesignanautomaticfruitbaggingdevice.Thisdesignmainlyintroducestheoverallstructureofthedesignedfruitautomaticbaggingsystem,andalsoplansthestepsoftheentirebaggingprocess.Keywords：Fruit;automaticbagging;device;design;overallstructure目录TOC\o"1-2"\h\u179301引言 水果自动套袋装置的设计1引言1.1设计的目的及意义水果包装，作为水果销售过程中的一个重要环节，得到了果农的重视。对水果进行套袋，不但能够很好的保证水果的质量，提高水果的保鲜程度，延长水果的贮藏时间，而且在运输过程中，能够避免水果的损伤。而现如今的水果套袋操作，大多还停留在了人工套袋的阶段，那么自动套袋装置，就是水果市场所必要的，在未来的水果销售市场上的地位十分重要。对于水果的套袋，贯穿于从水果的采摘到放于超市货架的整个过程。果园中刚刚被采摘的水果进行包装，能够保持水果的新鲜，以便水果进行长距离的运输，而在运输过程中，水果的套袋能够减少水果之间的碰撞和摩擦所带来的损失，而在水果放到货架上销售过程中，水果的套袋将会使得外观变得十分的美观，能够提高水果的销量。所以，针对水果套袋操作而研发一款套袋机就变得十分的重要。其中，对水果自动套袋装备的研发，可以更进一步的开发销售的市场，使得水果市场越来越成熟，在水果的销售过程中，可以可以避免因为水果的损伤而带来经济的损失。在我国，水果的生产和销售市场十分的大，而这些水果的生产基地呈现着规模小、分散的特点，这样的特点，为水果市场带来的是发展的强大的阻碍，对于水果的套袋，也就还停留在手工的阶段。我们知道，一旦设计到手工，就必定会需要大量的劳动力，这样生产成本也就会提高，而且手工套袋的效率十分的低，延误了水果尽快到市场的时间。而水果自动套袋机的研究和普及，在很大的满足这个市场的同时，也为果农带来更大了更大的经济保障，应用和发展前景十分的广。1.2国内外研究现状在20世纪70年代，在一些例如美国英国等这样的发达国家中，水果生产的过程中已经开始逐渐开始使用一些套袋技术，在不断的改进过程中，这项技术也越来越成熟，到目前为止，对于这项技术也还在不断的探索当中。在我国，对于这项技术的探索，处于刚刚起步的阶段，但是在我国果农的不断尝试过程中，这项技术也有了一定的提高。在现如今的套袋过程中，根据市场上现存的材质，主要分为塑料装和纸袋装这俩种。根据材料的不同，所用的套袋技术也就不同。到目前为止，水果的销量也不断的提升，但是随着水果销量的不断提升，水果损伤量也逐渐提升。所以，国内外都开始着手采用水果的套袋技术，其中，果农和一些农业科技工作者在这项技术种做出了巨大的贡献。为水果进行套袋实验，可以发现，既可以保证水果在采摘之后的保鲜，而且还能保证在运输过程中的一些挤压摩擦损伤，国内外研究这项技术，也就具有十分重要的意义。而纵观国内外的水果套袋操作，大多还停留在了手工套袋，自动套袋装置操作没有得到很好的普及，而且，现存的自动套袋装置，也不能做到十分的完美。综合上述，国内外对于自动套袋装置的研究，也就需要去继续推进，进而研究一款完美的水果套袋装置。随着现如今计算机技术的发展，自动化成为了水果套袋技术的一个要求，水果自动套袋技术的革新就变得十分的重要，研究这样的装置，已经成为了水果市场的首要任务。1.3设计的主要研究思路为了解决现实生活中的水果套袋的问题，在研究了国内外现存水果套袋装置的基础上，于是有了设计这款水果自动套袋装置的思路。首先，就是分析和设计了这个水果自动套袋装置的整体布局，规划整个设计的布局。然后就是参考相关的文献，构思论文。主要的分配如下：阅读相关的文献，然后了解水果自动套袋装置的发展的趋势，关注市场最新的需求动态，了解市场的一些标准，确立符合市场需求的设计。然后参考一些部件设计的参数，选择合适的部件。掌握水果套袋装置的工作的原理，了解各个部分之间的工作原理、联系以及作用。通过对比前人所提出的方案，改进设计，使得设计更加人性化。通过CAD进行绘制，将设计模拟出来，然后详细的设计，对设计进一步的改进，让方案更加的实用。2整体方案设计2.1设计分析水果自动套袋机，针对的对象是各类需要套袋的水果，而不是针对某一种特定的水果，而在实际的套袋过程中，不管是同种类的水果，还是不同种类的水果，我们的设计都难以用一个统一的一个标准来约束套袋的工艺。所以，在我们对水果套袋机进行工作原理分析时，首先考虑的就是如何才能让设计出来的设备能够满足各种水果的不同的特性，因为不同的水果在水分、外形和大小等方面都有着不同的差别，所以这是我们应该考虑的一个重要因素。本次我们的设计，主要就是以圆形的水果为研究对象，比如苹果、梨这样半径相差不多的水果，这样的水果，产量较大，销量也较大，所以针对这样水果的设计，将会有十分重要的性价比和使用价值。整个系统应该趋向于自动化，零件虽然比较多，但是，在后期维护方面，也轻松了不少，一旦后期零件出现了问题，直接更换即可。这样，就可以很好的实现我国的水果产业的机械电子化。而且，在传统的水果套袋操作中，我们通常使用的是塑料的套袋，所以，本次设计，我们依旧考虑的是塑料套袋的方式。在实际设计的过程中，从水果的形状、和套袋材料这俩个方面进行考虑，综合考虑之后，设计出一款能满足这些设计要求的水果自动套袋装置。通过对自动套袋装置布局的分析，符合现如今的市场需求，设计的水果套袋装置，需要满足以下几个因素：（1）由于在套袋操作中，这种自动套袋装置的工作地点一般是户外，这样受到的自然环境的影响就比较直接，例如空气中的湿度、地面的情况等等这些直接的外界环境的因素，所以在设计中，必须得将这些自然因素考虑在内，使得设备能够更加高效、可靠的工作。（2）由于很多的水果生产基地都是在农村，劳动人员的组成比较复杂，大多属于没有接受过教育的劳动者，所以对于所设计的装置，应该考虑到这个因素，在设计过程之中，应该使得设备操作简单一些，不需要复杂的技术培训，就能够直接上手操作。（3）水果套袋的操作，工作地点也多变，不固定，有时候需要更改地点进行作业，所以，设计的设备就必须得尽量小，具有很好的可移动性。（4）价格，也是设计过程中应该考虑的问题，由于这些果农的购买力不是足够强，所以水果的套袋装置应该考虑到购买群体的经济实力，主要以个体为主，所以价格应该合理一些，这样也方便设备进行推广。（5）由于水果的操作对象，有时候是一些较为嫩的水果，作业过程中，很容易受到损伤，所以，在设计套袋装置时，对设备的组成材质等应该进行充分的考虑。

2.2总体布局根据现如今需求的多变性，水果套袋装置也应该灵活多变，我们可以根据实际的情况，选择一个比较优的套袋装置布局，从操作人员的安全、方便、效率等这些方面进行考虑，我们可以发现，机械传送的方式，是相对比来说较好的选择。通过对所套袋的水果的特征进行分析，然后分析出需求，使得这个套袋机能够符合套袋的要求，而且符合当代的科技发展。水果套袋机的使用，极大的提高了水果的套袋质量，而且提高了水果的保鲜期，给水果市场带来了巨大的行业利润，在运输过程中，极大的减少了水果的损伤率，实现了我国的水果套袋产业的生产自动化，但是，在生产过程中，不能止步于此，而是要顺应科技的发展，不断去提高以及改进套袋技术，为水果产业带来更大的经济效应。不止如此，而且所设计的套袋机应该满足人性化的设计，要求是要在整个生产过程中能高效便捷，而且还需要操作起来安全，后期维护也方便。还有就是，在套袋过程中，能够将套袋的过程实时的将套袋的信息完整的反馈回来，这样方便操作人员对生产的整个进程进行实时的控制，机械的工作方式，能够更加方便人工操作。在生产过程之中，操作应该简单一些，让整个工作能够不需要过多的人工干预，保证工作安全可靠一些。水果套袋机，在装备的设计过程中，还得考虑到经济这一个因素，这样，使得设计出来的装置，能够消耗的成本最低，符合我国的整个水果的市场要求，有实际的实用价值。根据以上的装置的设计要求，能够确定整个设计的总体的布局，如下图2.1所示：图2.1整体结构设计关于整个设备的控制，我们采用的是PLC作为整个控制系统的中央控制，然后控制这些设备之间协调进行工作。我们知道，PLC，也被称为可编程逻辑控制器。如下图所示，即是一个PLC的外部接线图，通过PLC控制，既减少了设备的制造成本，又能够使得控制工作更加的高效和自动化。图2.2PLC外部接线图

2.3整个工作过程分析在进行水果套袋之前，首先要做好准备，选择一个合适的加工对象，其中，所加工的对象，就应该像苹果、梨这样类型的水果，这样可以保证整个机器能够顺利的运作，然后就是，接通电源并且打开，检查电机是否处于正常工作的状态，如果电机处于一个正常工作的状态，那么电机主轴高速运转，此时，由于速度过高，不能够直接应用于驱动运输带，防止过快的转速导致水果受到损伤，所以，此刻就需要一个二级减速器，对速度进行减速，这样才能满足传输过程的要求，在二级减速器的驱动之下，表面有一个个凹槽的运输带将水果带动，继而水果慢慢运动起来，然后，操作人员只需要将果物置放到过斗之中，然后运输带自动于过斗中提取需要运输的水果。其中，过斗装置，是整个操作中的一个必须的装置，将水果放置于过斗，这个操作需要人工进行，所以，此装置的设计，需要满足的是能够高效置物，方便快捷添加水果，能够保证更加高效的工作，其中，下图2.3就是过斗的示意图：图2.3过斗装置设计从上图，我们能够看出，过斗中加入水果之后，水果从下端的出口，进入到传输带上，然后，应该注意的是，水果有大有小，所以，下方的出口设计也应该按照最大的尺寸进行设计，应该近似于圆形，但是，设计也不能过大，防止拥挤现象的出现，所以设计的大小，应该能顺利保证水果一个一个通过。大量的水果在过斗中时，也会产生拥挤的现象，所以这里需要有一个隔离装置，将一堆一堆的水果从中分离出来，避免出现这些堵塞的现象。由图中，我们能够直观的看出，传输带并不是沿着水平方向，而是与水平方向有一定角度的，所以，此时就需要克服一定的重力来进行工作，所以，经过第二级的减速器，其速度就必须得满足这个要求。其中电机和减速器是固定的，而且是固定在同一个平台上的，电机和减速器的调节，就是通过这个平台来进行实现的，然而，运输带的控制，却不受该平台来实现。本次的设计，我们分析了该水果自动套袋机的整体的结构以及组成部分，同时也对水果套袋机的工作步骤进行一个规划，过程相对来说比较清晰。包装袋，在水平运输带的带动下开始运作，在引导机制的整合下，包装袋和水平运输带开始同步进行工作，当操作人员将水果放入过斗之后，水果一开始由传输带运送到水平的运输带上，然后袋口封合装置将口封好之后，包装好的水果被传输带运输到箱内。下图2.4就是原理：图2.4工作示意图

2.4本章小结本小节，主要就是着重讲解了水果自动套袋装置的工作方式，然后就是分析了水果自动套袋装置的工作原理，对整体的布局进行一个分析，更加明确了设计这款水果套袋装置的工作过程。使得设计出来的装置工作方式能够更加清晰，进而使得使用者使用起来能够更加的方便，操作也能更加便捷。3工作装置设计本章，着重就是从该水果自动套袋装置的中央控制系统，以及套袋过程中的封口退网装置进行一个介绍。3.1中央控制系统本次设计，我们采用的是PLC控制下的水果自动套袋装置设计，其中，PLC是整个设计的核心的环节，利用PLC，不仅能够对水果套袋装置的各个单元之间进行一个联控，而且还能对输入的信号进行一个实时的分析与处理。这样，能够提高装置的可控性，而且通过PLC能够实现该水果自动套袋装置的自动化。通过设备上的一些传感器模块，来对水果自动套袋机进行一个实时的监控，避免出现空套袋、或者多套袋等现象的出现，确保一果一袋。以下就是一个PLC：图3.1PLC实物图其中，可编程逻辑控制器（PLC），它主要采用的就是一类可编程存储器，用在其内部进行程序的存储，然后执行逻辑的运算、定时与算术操作等这些直接面向用户的指令，并通过数字或者是模拟输入/出控制各种类型的机械或生产过程。PLC实际上就是一种专门用于机械控制的计算机，硬件方面的结构和微机相同，基本组成为：1、电源；2、中央处理单元（CPU）；3、存储器；4、输入输出接口电路；5、功能模块（如计时定位）；6、通信模块。其中，CPU是其控制的中枢。按照PLC的程序赋予的功能，将用户程序和数据接收并存储;对电源、存储器、I/O和定时器的状态进行一个检查，诊断程序出现语法错误。当PLC运行的时候，首先它将会以扫描的方式，接收各种输入装置的状态以及数据，并分别存储到I/O映象区，然后，逐条去读取用户程序，将命令进行内部解释之后，就按照指令，将运行的结果送入I/O映象区或者数据寄存器内部。最后，等到所有的用户程序执行完，就会将映象区的各输出状态，或者输出寄存器内部的数据传送到相应的输出装置，如此循环，直至停止。我们使用PLC来作为此次设计的中央控制系统，主要有以下几点优势，首先就是使用比较方便，编程也相对来说较为简单；其次，就是功能性很强，性价比比较高；再然后，就是硬件配套齐全，用户使用比较方便，适应性较强；还有就是可靠性也很高，抗干扰能力强；最后就是对系统进行安装调试时候工作量很少，而且维修的工作量小，维修起来方便。3.2封口和退网装置设计此水果自动套袋机的封口装置，采用的是一种相对来说比较特殊的封合技术，主要原理就是使用高温，来使包装袋发生形变，然后外力挤压，使其黏合。此过程较为复杂，大多数的封口装置，都是由调节螺母、调节套筒、齿轮、轴承、弹簧、电热丝以及压紧装置等这些组成，如下图3.2所示：图3.2封口装置其中，封口装置种的热封，采用的是连杆的转动。俩个连杆机构控制压板移动，进而完成封口这一个过程。封口，主要是在高温状态下进行，所以对温度的要求比较高，在热封结构上，也会安装一个温度传感器，然后对工作的温度进行实时的监控，然后将检测到的温度，实时的统计下来，反馈给操作人员。如果温度太高，那么将会导致封口损伤，继而发生封口不闭合，这样将会影响保鲜性；但是如果温度太低，将会导致的是闭合性不好，也会影响包装。所以，需要这样一个温度的传感器，来对温度进行实时的监控，然后对温度进行一个恒温的控制，保证封口的稳定性。而恒温的控制，全都是依靠PLC来完成。除了温度以外，施加的压力，也会产生一定的影响，所以，对于压力的控制，也是设计过程中需要去考虑的，而对于压力的控制，就是依靠控制电流的大小来控制，人工进行干预，也是不合理的，所以，依靠PLC进行控制是最合适的。在袋口封合完成之后，接下来就是对包装袋进行切断分离，而这一过程，是在通电高温条件下才能正常进行的，但是单面加热过程中，为了避免加热过程中，电热丝温度升高而发生的崩裂，我们采用反面通电加压，来进行保护操作。这样，通过这一方法，来避免这个情况的发生。通过封口装置，使得整个设计更加高效便捷。而退网装置，如下图3.3所示，其工作原理十分的简单：图3.3退网装置其中，退网装置，主要作用就是提供包装，并将水果的包装输送到其该处于的位置，其不具有独立完成输送包装的能力，需要依靠运输带拉动，才能提供动力。3.3本章小结本小节，主要就是对套袋过程中的一些装置进行一个详细的叙述，其中，主要就是从其中央控制系统的选用，以及封口和退网装置设计这俩个主要的方面进行一个叙述，使得套袋过程能够更加满足日常的需求，也让套袋过程变得更加清晰明了。4传动装置设计本小节，主要就是叙述以下整个装置的几个主要的传动装置，主要就是在电机的选择、传动装置的设计、运输带的设计、转轴的设计这三个方面进行一个叙述。4.1电动机的选择水果套袋机的运转，需要一个合适的电动机的配合，所以，选择电动机必须得谨慎一些，而电机的选择，需要满足以下条件：电动机的转速，要满足包装时候的正常的工作要求，电动机作为整个动力系统的重心，而转速，决定的是套袋机的功率的大小；2、电动机的机械特性，输出的功率和动力，不但需要满足水果自动套袋装置的基本的工作要求，同时还得保证电动机的正常使用寿命，以及正常的工作状态；3、运行的经济性，电机在运行时，需要满足低功耗的特点，而且还得满足低成本的特点，由于不是工作在特殊的场合，所以选择标准的电动机即可，也方便后期的维护。目前存在的电机中，使用最为广泛的就是三相异步交流电机，如果没有特殊的要求，我们就使用这种三相电机，这种电机，符合我们的工作场景要求，而且产生的噪声少，工作效率高，使用的寿命也很长。本次设计中，我们要求电机的功率为5.5kW，即可满足我们的设计。如下图4.1，就是我们选择的电机：图4.1三相异步电机4.2带式传动装置如下图4.2，即是本次设计的水果自动套袋机的带式传动装置的设计图，其中，本次设计中，我们要求带速为0.8m/s，传动比为20.95。图4.2带式传动装置其中，如上图所示，1为V带传动，2为电动机，3为圆柱齿轮减速器，4为联轴器，5为传输带，6为滚筒。4.3运输带的设计在水果自动套袋机运行过程中，会涉及到俩个运输带，一个是将未加工的水果从过斗送到包装处，另外一个就是就是运输包装袋的运输带。实际工作过程中，这俩条运输带之间需要相互之间有很好的配合，良好的配合，将会大大的提高工作的效率。而传输带的设计需求如下：需要考虑人工填果到过斗的时间，所以运输带的速率不能超过工人实际的操作效率。需要考虑到运输带不是全都在水平方向上运动，而是其中一个运输带是以一定的倾角来运动的，所以需要考虑到这个因素。在选材和性能方面需要综合考虑这个因素。还需要考虑到成本、维修等这些问题，在设计过程中，一定得保证整个设计成本降到最低，而且还得方便更换和维修。尽量在选材方面选择合适的运输带，能够提高运输带的使用寿命。倾斜运输带上的槽，需要依据加工水果的大小来进行设计。其中，倾斜传输带的实物参照如下图4.3所示：图4.3倾斜传输带而平行传输带的设计如下图4.4所示：图4.4平行传输带4.4转轴的设计转轴，作为设计的核心部件，主要功能就是为各类旋转的零件提供一个支撑以及定位，参与转动这一个过程，同时，也能够参与到传递动力的作用。转轴，根据轴线形状和轴承受载荷，主要可以分为俩大类：按照轴线，可以分为直轴、曲轴和钢丝软轴；而根据受载荷，可以分为心轴、转轴以及传动轴。而综合考虑到本次设计，对比以上所述的一些转轴性能