熊震1 胡瑞*
1. 南昌工程学院 江西省精密驱动与控制重点实验室，江西 南昌 330099）
摘要： 为了实现对脐橙大小快速分类，本文设计了一种多级筛分螺旋输送式脐橙量控包装装置，包括传送带机构、支架、分筛槽、包装机，传送带机构的出料端对准分筛槽，分筛槽的出料端对准多个包装机，支架由横向端面以及位于该横向端面两侧的竖直框架构成，自动实现脐橙外形与大小的有效分类，大大地提高了农民的劳动效率，且设备简单容易操作，投入成本低。
关键词：脐橙；大小分类；量控
1前言
赣南脐橙，江西省赣州市特产，中国国家地理标志产品[]。赣南脐橙年产量达百万吨，原产地江西省赣州市已经成为脐橙种植面积世界第一，年产量世界第三、全国最大的脐橙主产区。赣南脐橙产量大，在包装时需要按照个头大小进行分类包装，因此在包装前需要通过筛分装置对其进行分类。果园管理方式粗放,人力操作多,机械应用较少,影响果园的生产管理,致使脐橙生产成本增高、经济效益下降，产业人才队伍缺乏。传统的筛分装置在分筛的过程中，容易出现脐橙堆积、卡料的情况，从而导致部分脐橙难以通过筛分装置进行分筛。随着脐橙种植的产业化，脐橙采摘朝着自动化、智能化的方向发展是个必然的趋势。为了克服上述技术的缺点，本文设计了多级筛分螺旋输送式脐橙量控包装装置，对于提高脐橙分类、降低劳动强度、促进果业采摘自动化和智能化具有较大意义。
2多级筛分螺旋输送式脐橙量控包装装置结构设计
2.1工作原理
脐橙通过传送带机构被输送至分筛槽内，在惯性作用下脐橙在多个分筛筒上依次滚过，按照脐橙的个头大小从分筛筒上相应大小的分筛孔中漏至支架的横向端面上，多个分筛筒上的分筛孔的孔径依次递增，分筛出来的脐橙大小依次递增。脐橙在分筛筒上滚动时将带动分筛筒也进行转动，从而使分筛筒上凸条缠绕成的螺旋状突起也进行螺旋转动，实现将分筛筒表面的脐橙快速不打滑地传递给下一级的分筛筒，有效阻止脐橙滞留在分筛筒上。脐橙经过分筛之后，分别落至不同分筛筒所对应的不同出料通道上，借助支架横向端面的坡度，这些出料通道上的脐橙依次滚落至不同出料通道所对应的不同包装机上，并借助包装机对它们一一进行包装，并且脐橙在滚出出料通道时借助光电计数器对它们进行一一计数，实现脐橙的多级筛分以及量控包装。
2.2支架结构设计
支架由横向端面以及位于该横向端面两侧的竖直框架构成，整体呈H型，支架的横向端面上固定安装有两个呈方拱型的加强框，两个加强框与支架两侧的竖直框架等高，支架靠近传送带机构一侧的竖直框架上转动连接有呈方拱型的翻转框，翻转框与支架另一侧的竖直框架以及两个加强框配合使用，支架的横向端面上还设置有多个光电计数器，支架的横向端面上远离传送带机构的一端设有两个通过电机驱动的凸轮机构，并且两个所述凸轮机构与翻转框远离传送带机构的一端配合使用。
支架靠近传送带机构一侧的竖直框架上转动连接有呈方拱型的翻转框，翻转框与支架另一侧的竖直框架以及两个加强框配合使用，支架的横向端面设有朝向包装机的坡度，支架的横向端面上平行排列有多块挡板，多块挡板两两配合构成多条出料通道。光电计数器对应安装在每条所述出料通道的出料端，并且每条所述出料通道的出料端处还安装有导向板，出料通道的顶部与多个分筛筒一一对应，且多条出料通道的出料端与多个包装机一一对应。
2.3分筛槽设计
分筛槽呈上下开口的方框状，其内部转动设置有多个分筛筒，多个分筛筒两端对齐且平行设置，每两个相邻的分筛筒之间均设置有同时与该两个分筛筒平行且贴近的防塞板，防塞板的两端固定安装在分筛槽的内壁。分筛筒两端均同轴固定安装有安装轴，分筛筒通过两根安装轴转动设置在分筛槽的内壁，且借助凸轮机构驱动分筛筒所在的分筛槽做反复翻转运动，从而有效避免了脐橙在分筛过程中聚集在分筛槽内的某一处，进而使绝大部分脐橙都能顺利通过分筛筒进行分筛。凸轮机构包括有顶杆、凸轮和驱动轴，所述驱动轴的一端与电机的动力输出端连接，另一端与凸轮固定连接，顶杆的一端固定连接在翻转框远离所述传送带机构的一端，另一端与凸轮配合使用。
分筛筒的外表面螺旋缠绕有凸条，并且还开设有若干分筛孔，分筛孔沿着所述凸条的缠绕方向螺旋分布，并且从靠近传送带机构的一端到远离传送带机构的一端，多个分筛筒上的分筛孔的孔径依次递增。分筛槽内的脐橙被反复抛起，使得脐橙难以堆积在一起，从而有效避免了脐橙在分筛过程中聚集在分筛槽内的某一处，进而使绝大部分脐橙都能顺利通过分筛筒进行分筛。脐橙在滚出出料通道时借助光电计数器对它们进行一一计数，实现脐橙的多级筛分以及量控包装。
3.结论
本文设计了一种实现脐橙多级筛分螺旋输送式脐橙量控包装装置能够实现脐橙大小准确分级,提高了脐橙分类的自动化程度,能够有效的提高对脐橙的分类速度, 区分出不同大小等级的脐橙，显著提高了降低生产成本、生产效率和经济效率。
参考文献
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[5]陈臻阳. 赣南脐橙四足采摘机器人结构设计与研究[D].江西理工大学,2020.
基金项目：国家（江西省）大学生创新创业训练计划资助项目（201635）
作者简介格式
作者姓名：熊震
性别：男
出生年月：1994，10
籍贯：江西
单位名称：南昌工程学院330099
学历/职称：研究生
研究方向：摩擦副外电磁场设计及其电-磁耦合应用研究
通讯作者简介格式
作者姓名：胡瑞
性别：男
出生年月：1979.
籍贯：江西
单位名称：南昌工程学院330099
学历/职称：博士、副教授
研究方向：现代机械设计理论及方法