机械毕业设计(论文)-栅条滚筒干果分级机结构设计(全套图纸)

1 绪论全套图纸加174320523 各专业都有1.1 引言我国是干果生产大国，干果年产量达近千万吨，居世界之首，占世界总产量的14%。

但干果出口比例低，采后处理能力不到总产量的15%，多数干果以原料形式出售，附加值低，竞争处于劣势。

干果分级检测技术落后，缺乏先进有效地分级系统，外销干果混等混级，良莠不齐已成为制约我国干果出口的重要原因之一。

选出整齐、均匀、美观的高品质干果，形成系列化、规格化的干果产品，既易于包装，又能增强国际竞争力，提高产品价格，无论是对农民生产积极性还是销售，都大有益处。

虽然我国干果生产数量大，但国内干果价钱比较低，卖果难的问题经常出现，严重影响了干果生产快速发展的势头，而且中国干果以本国消费为主，参与世界市场的比例较低，出口量不到国际干果贸易的3％，这就造成了大量干果在产销旺季价格低廉，难以出售，平均损耗率达20%～25%，有时甚至高达50%。

这种越是丰产价格越低，果农丰产不丰收的现象严重影响了果农的种植积极性，有的地区甚至出现了不摘果、不管理、挥泪砍树的现象。

因此，必须重视干果的采后处理工作，实现机械化、自动化作业，提高干果的拣选标准和均一性，减小损耗。

我国目前采后商业化处理技术比较落后，干果机械化分级仍然是个空白，人工分级劳动强度大，效率低，成本高且不准确。

干果分级机是干果加工必不可缺的初级设备，该设备的研制成功对我国干果加工具有重要的意义。

一台干果分级机每年可加工干果20吨，比人工分级效率高10倍以上。

栅条滚筒式干果分级机主要用于红枣、核桃、杏干、巴旦杏、无花果等不同干果制品的分级。

干果分级机的研制和推广，对于提高干果业的发展水平，增加广大农户的收入，促进干果业的可持续发展，都将具有重大的意义。

1.2 国内外分级机械的研究与发展1.2.1 国外分级机械发展状况国外的干果加工业已经相当成熟并且形成了一定的规模。

美国、欧洲以及澳大利亚等发达国家，干果几乎100％的都经过机械化的分级、清洗、烘干、包装等生产线，进行分级、商品化处理后，再投放市场。

德国研制了较先进的微机控制重量分级机，其采用最新电子仪器测定重量，可按需要进行准确的分级，分级精度较高;其使用了结构特别的滑槽，落差小，果实不受冲击、无损伤;分级、装箱所需时间仅为传统的1/2。

美国Penwalt公司研制的Decco。

型分级机是一种新型果实分级机，具有速度快、性能好、通用性强的特点。

它根据“体积”分级的原理进行工作，不仅综合了大小和重量分级机最突出的优点，而且还消除了二者的缺点，使分级作业真正得以柔和平缓地进行。

分级过程中果实既没有摔落，也没有其他任何典型的引起果实损伤的动作，分级柔和，效果好。

美国俄勒冈州的Allen Electronics公司生产出分选果实、蔬菜、果仁及各种小食品的装置。

该装置采用高晰像度的CCD摄像机，能识别以每分钟580英尺速度在传送带上移动的产品上仅1mm大小的变色部分和缺陷部分。

在进料传送带与接取传送带之间用空气输送产品，计算机使次品排除器工作，排除次品，几乎不发生错误排除现象。

该分选装置能按产品的色泽或大小进行分选，并能将特定产品的分级参数编成程序预先储存在存储器内。

美国Auto line公司的水果分级设备在世界上处于领先地位，其产品已经系列化(5个型号)，能够按照重量、颜色、形状分级，传送通道可以多达9道，出口可达60个，每道的最高传送速率为12个/秒，其传输系统可以容纳不同尺寸的水果，其视觉系统采用两架单色相机，能计算出水果的三维尺寸。

日本三菱电器公司研制的水果成熟度分级机，是利用传感器综合测出梨的表面颜色、对特定光的透光率、形状和大小，并与事先贮存在计算机中的优良梨的数据进行对比，推算出成熟度和含糖量，但是大小分级是其基础。

意大利最新研制的Italy-001-A型分级机，可将果实大小进行无级分级，其主要是利用一条带有网眼的分级传送带，在这条传送带上，从左到右，其网眼的孔径是无级变化的，网眼在最左边时，孔径最小，传送带向右运行时，网眼孔径也就随之增大，到达最右边时，孔径最大。

当传送带从下端向回运行时，网眼孔又由大变小。

就是说，传送带上的网眼孔径就像照相机的快门那样，随着传送带的运行方向不同，可以由小变大或由大变小。

果实最先落在传送带左边时，小的果实漏下来，随着传送带的向右运行，大的果实开始落下，这样就将果实由小到大进行了多级分级。

1.2.2 国内分级机械发展状况我国对于分级技术的研究经历了如下三个阶段：20世纪70年代末，以引进国外技术及设备为主，国内对此基本上是空白的；20 世纪80 至90 年代，我国加工技术逐步发展起来，人们逐渐认识到了分级技术的重要性，于是开始引进、学习国外先进技术，并开始进行新设备的开发工作，国内开始出现分级设备的研究机构和生产厂家，20世纪90年代中期以来，由于市场对分级技术及设备的要求越来越高，并且此时国内对分级技术的研究积累也达到了一定程度，且取得了显著进步，并开发出了诸多具有自主知识产权的新技术、新设备。

但尽管如此，与发达国家相比，中国目前在分级领域仍然存在大型设备不足、工艺控制技术落后、磨耗和单位产品能耗偏高、特殊粒形的生产工艺和设备落后等问题。

我国的水果分级研究已经有三十年时间，已经取得一批研究成果，分级性能指标已经超过目前市场上的水果分级设备产品。

水果分级机器人的研究成功，将有利于改变国产水果和农产品的外观质量较差，同一批产品中良莠不齐，混等混级等现状。

若以我国苹果产量的50％(约3000万吨)通过自动分级处理来说，每公斤大概可以增值0.2 元，那么总量即能够增值6 亿元。

可想而知，这对提高我国水果的品质，增强参与国际竞争的能力，并大大降低工人的劳动强度，具有重要的理论意义和实际意义，并能创造巨大的经济效益和社会效益。

1.3 课题研究意义我国对于干果分级机械的研究较晚，并且多以小型设备为主。

上海市已经研制出6GZ4.0 智能瓜果精选分级机。

其主要设备包括:瓜果外部品质、大小判别系统(图像识别);瓜果自动传输、分选机械装置;瓜果精选、分级设备的电气控制系统;智能学习模块等。

山西农机研究所也研制成功了6ZF-0.5 型红枣分级机。

但是同发达国家相比，我国仍是干果加工落后的国家。

其中存在的主要差距有：（1）干果分级、商品化处理滞后。

我国的干果处理量仅在15％左右，而绝大部分的干果加工都采用人工分级、挑选，采用普通纸箱或网袋、塑料袋、编织袋包装，基本上以初级产品形式进入市场。

在同等干果的条件下，我国干果价格低于国际市场价格 4 至7 成；（2）加工转化量小。

先进干果生产国的加工能力在40％～70％，而我国企业加工能力只有10％左右。

考虑到实际情况，我们将干果分级机的消费者定位在中小农户上。

这就要求我们必须研制出一款技术性能好，价格低廉的机型。

因此我们选择了栅条滚筒式分级机。

它与目前普遍采用的振动滚筒式分级机相比具有以下一些优点：①结构简单；②效率高；③价格低廉；④功耗小；⑤伤果率低；栅条滚筒式分级机存在的缺点是分级精度不高。

干果分级机的研制和推广，对于提高干果业的发展水平，增加广大农户的收入，促进干果业的可持续发展，都将具有重大的意义。

因此，我们所进行的干果分级机的试验研究是非常必要的。

1.4 课题研究内容（1）重点研究干果分级机的工作原理和核心部件的结构参数；（2）通过替换核心部件筛筒，用以达到对于不同物料进行分级的目的；（3）物料特性的研究，测定不同品种、不同地区主产红枣、核桃、杏干形状及外形尺寸，根据相关标准确定分级筛尺寸。

1.5 本章小结我国是干果生产大国，干果年产量达近千万吨，居世界之首，但采后处理能力不到总产量的15%，干果分级机的发展已经成为制约我国干果业发展的主要原因。

本章详细的分析了干果分级机械的国内外研究与发展的清况，阐述了课题研究的目的和意义，并明确了本课题的研究内容。

2 栅条滚筒式分级机总体方案分析2.1 分级装置的类型（1）锥辊式分级装置锥辊式分级装置采用的是一对相对转动的锥形辊，如图2.1（图中各参数的单位为mm），干果在两锥形辊的带动下不停地上升和下落，同时，干果在重力和上端干果对其侧向挤压力的共同作用下沿锥形辊向下移动，直至两锥形辊的间隙大于干果的直径时，干果通过间隙落下。

1．锥辊2．干果图 2.1 锥辊式分级原理图该装置分级效果不好，因为：①干果大量喂入时，上层的干果无法及时地与下层干果进行交换，造成前一级干果在后一级甚至后几级才被分离出去，出现分级混杂、混级率增大的现象。

②由于有相当一部分干果是椭球形的，这些干果在下滑的时候，会因下滚姿态的不同，而在不同的位置下落，从而造成分级误差。

（2）圆孔筛分级装置图2.2是圆孔筛分级原理图，该圆孔筛与水平线的夹角为α。

筛孔由右往左逐渐变大，干果在重力和离心力的共同作用下沿筛壁下滑并通过合适的孔口落下。

该圆孔筛的转速范围为：R—干果半径m，n—圆孔筛转速r/min1.滚筒2. 干果图 2.2 圆孔筛分级原理该装置的一个缺点是：在分级的过程中，有时会出现干果堵塞筛孔的现象，尤其是在干果大量喂入时。

（3）平面振动筛分级装置图2.3 为平面振动筛装置简图。

该振动筛分级装置是由三个筛子组成。

筛子振动时，干果与筛面产生相对滑动，尺寸小于筛孔的干果有可能通过筛孔，掉入下筛，其余的留在筛面上，并沿筛面流向一侧，由集料口收集。

通过干果分级试验表明这种分级装置分级效果差，基本不能实现正常分级。

1.喂料斗2.3.4. 筛子5.滑板6.吊杆7.集小干果口8.第二次集干果口9.第一次集干果口10. 集大干果口图 2.3 平面振动筛装置简图（4）栅条滚筒式分级装置如图2.4所示，筛分部分由三段滚筒组成，每段滚筒的栅条间隙不同，第一级到第三级栅条的间隙逐渐增大。

干果在筛筒内轴向随着滚筒一起做圆周运动；轴于干果具有弹性而且筛筒与水平面有一定的夹角所以作曲线或直线运动。

当干筛筒时，厚度尺寸小的干果在离心力的作用下从第一级被分离出来，厚度尺寸干果在滚筒的带动下运动到下一级继续筛选，如此重复直到第四级干果从侧面分出为止。

1.进料斗2. 出料斗3.栅条滚筒图 2.4 栅条分级滚筒结构图2.2 滚筒式分级机2.2.1 工作原理滚筒式分级机由进料机构、滚筒筛体、卸料斗和传动机构等组成，滚筒体倾斜角β可调。

栅条滚筒式分级机的筛分部分由三段滚筒组成，每段滚筒的栅条间隙不同，第一级到第三级栅条间隙逐渐增大。

干果在筛筒内轴向随着滚筒一起做圆周运动；轴向上由于干果具有弹性而且筛筒与水平面有一定的夹角所以作曲线或直线运动。

当干果进入筛筒时，厚度尺寸小的干果在离心力的作用下从第一级被分离出来，厚度尺寸较大的干果在滚筒的带动下运动到下一级继续筛选，如此重复直到第四级干果从侧面出料斗分出为止，从而达到分级的目的。