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NEO-068

时间:2020-07-14 13:51  编辑:杭锦旗水务局

NEO-068

大学

课程论文

题目:椰子轮廓自动修剪机的设计学号:

姓名:

年级:级

学院:学院

专业:机械设计制造及其自动化指导教师:老师

完成日期:年月日

椰子轮廓自动修剪机的设计

摘要:一台椰子自动修剪机原型已经完成了设计,建造,测试和评估。使用功能的机制为,尖斜刀在垂直平面平移运动来修剪被夹紧和绕着垂直轴旋转的椰子。机组件包括1个主框架,1个侧面修剪台,1个脊顶修剪台,1个底部切割台,1个旋转底座,3个椰子固定夹,电气连接滑环,电源驱动器和可编程序电子控制。在实验中,未切边的椰子不断被送入三个分开的椰子固定夹。它们交替传送着通过侧面修剪、脊顶修剪和底部修剪的椰子。椰子固定夹按顺序,不断围绕着每个修剪机构装置旋转。

关键词:椰子、物理特性、修剪平台

1、前言

“Namhom”椰子深受国际喜爱。椰子由一个封闭的外壳,里面含有果肉、果汁。通常情况下,为了方便搬移椰子,椰子都被手动修剪成一个五边形轮廓。手动修剪需要相当的体力和一个非常大的锋利刀,因而是一个危险的过程。与手工修剪相关的其他问题还有:熟练劳动力的短缺和需要相当长时间的修剪过程。

该机器基于车床切削机原理,由侧面修剪刀、脊顶修剪刀、底部修剪刀和夹紧机构的车床机组成。为了享用椰子的肉和汁,无论手动还是机械加工,椰子都必须被打开。修剪过程中,手动开启需要使用大而锋利的刀、大量体力,并增加了受伤的风险。机器切口的理念是通过一固定不动的刀来剪切旋转中的椰子。椰子自动修剪机的进一步发展的挑战是工作相比于手动操作更好更快。因此,本研究旨在开发

一个新型的椰子轮廓自动修剪机,可以快速有效地处理椰子。

2、材料和方法

2.1 未修剪的及已修剪的椰子的物理特性的测定

2.1.1 椰子样品的物理特性

准备大量完全成熟的“Namhom”品种椰子。使用游标卡尺(图1和图2)来测量每一个完整椰子的直径D和高度H 。然后测量每个被修剪的水果样品的物理特性(水果高度h1,脊顶高h2,脊顶边缘直径dh,底部直径db)。完好未被修剪的和已被修剪的样品切片沿轴干,用锯子和一个大型的锋利的刀剖开(图2)。在此之后,将一半选定出的并水平安放的样品测量椰子的尺寸。测量未修剪的椰子时,步骤类似于已修剪的椰子。以上所述的物理特性的知识对于椰子自动修剪机的设计是必不可少的。

完整名单的特点如下:

对于未被修剪的椰子(单位:mm)对于已修剪椰子(单位mm)

H=外表面高度h

1

=高度

D=外表面直径h

2

=脊顶边缘平均高度

h=外壳高度d=外壳直径

d=外壳直径h=外壳高度

b

1

=底部到外壳的垂直距离dh=脊顶边缘直径

b

2

顶部到外壳的垂直距离db=底部直径

a 1左侧到外壳的水平距离j

1

=脊顶尖到外壳的垂直距离

a 2右侧到外壳的水平距离j

2

=底部到外壳的垂直距离

k=脊顶边缘到外壳的平均水平距离

l=侧面到外壳最薄处平均水平距离

m=脊顶到外壳最薄处平均垂直距离

n=脊顶边缘到底部的平均距离

γ=脊顶角

β=基角

图1 未修剪的椰子图像(a)和已修剪的椰子图像(b)

图2 未修剪椰子剖面尺寸(a)和已修剪的椰子剖面尺寸(b)。

图3 椰子轮廓自动修剪机原型

在确定相关的物理特性后,机械修剪过程是根据在Solid Works 软件(达索系统公司的SolidWorks )模拟完成的。

2.2 设计。 设计概念是通过在一个垂直平面倾斜平移的道具来修剪被夹紧和垂直旋转的椰子。

原型(图3)包括三个相隔120°外壳修剪平台,这三个平台安装在固定的沿着旋转底座(转盘)外围的主框架上的,侧面修剪平台、脊顶修剪平台与底部修剪平台。在安装转盘上每隔120°安装三个相编号 名称

1

主架 2

侧面修剪平台 3

脊顶修剪平台 4

输入输出及底面修剪平台 5

旋转底盘 6

椰子固定夹 7

椰子压紧套 8

电气连接滑环 9

电动马达 10 电气控制

同的椰子固定夹。每个椰子固定夹包括一个顶部夹套和底部夹套。

底部中间由一个圆形平台组成,底部四周被三个可移动的爪包围。每个爪内衬泡沫橡胶,用以减少对椰子的伤害。爪可以打开或关闭,以便于侧面修剪和脊顶修剪的刀具修整。顶部夹套是用于固定椰子固定夹上的椰子。顶部夹套包括轴,弹簧,限位开关,以及直流电动机驱动的传动轴。

弹簧,限位开关和电机安装在尾端覆盖着橡胶锥的轴上。这个锥的功能是收紧椰子顶部,或修剪椰子的脊顶。弹簧用来压缩椰子,而限制开关控制压缩过程。每个水果固定夹可以自动改变水果位置,以促进水果从一工位移动到另一工位时,不同部位得到修剪。例如,在侧面修剪平台和底部修剪平台上,顶部夹套和底部夹套一起压缩水果。脊顶修剪过程中,三爪紧紧固定住位于底部夹套上的椰子,此时,顶部夹套松开。

椰子固定夹也起传动轴的功能,在修剪操作过程中,使椰子绕着垂直轴进行旋转。机床部件所有运动和同步过程被电机、开关和一个可编程逻辑控制器(PLC)控制。鸟笼形状的主框架宽为1m、长为1.7m、高为1.7m,坐落在底部安装有4个小轮子的钢板平台上。主框架由50mm的L型钢梁做。含有修剪刀的侧面修剪平台安装在送料机构上,由直流电动机驱动,限位开关来控制。脊顶修整平台,在原理上类似于侧面修剪平台。安装在类似于其他两装置送料机构上的底部修剪平台的最大特色是安装了一把鲜明的直刀。对被传送进来的未被修剪的椰子底部的修剪工艺是自动进行的,而在底部修剪平台上,已修剪完

毕的椰子的搬运需要靠人工完成。

椰子在旋转平台上,从一个平台被传输到另一个平台,直到叶子被修剪完成。这期间,旋转平台以8.8rpm的转速转动。为此,配备了一个37.5mm的传动轴,以便于为椰子固定夹提供300rpm的转速。

导电连接上的电气连接滑环是由聚氯乙烯管制成。内管配有14个黄铜圈,而外管配备碳刷。碳刷和黄铜圈在安装过程中首先应该考虑的是在旋转过程中电线的纠缠情况。转盘是由一个马力为3hp,电压为380v的制动电机驱动并得到一个每分钟8转的转速,而椰子固定夹是由一个马力为3hp,电压为380v的电机通过轴驱动的,并得到一个每分钟300转的转速。动力传输是通过齿轮来传递,同时所有的机构都是由两个PLC来控制的。

图4 转盘底座上的椰子固定夹(a)及其全貌图(b)

依据于剩余绿色区域、纤维区域、和成功修剪的椰子数量三方面的修剪性能测量和分析的: 100%⨯=椰子外表面总面积

未修剪绿色区域面积)剩余绿色区域比率( (1) 100叶子外表面总面积

剩余纤维区域面积)%纤维区域比率(⨯= (2) 修剪时间机器工作效率1=

(3) 100⨯=被修剪的椰子数量

子数量椰子壳完全被修剪的椰S 3.结论

每个椰子固定夹高效的运送未修剪的椰子通过侧面修剪平台,脊顶修剪平台和底部修剪平台。所有的机械部件在程序电子控制下交互并且有效地运作。

4.参考书目:

1.Jarimopas B;Ruttanadat N (2007),《Development of a young coconut fruit trimming machine 》,食品工程杂志,79, 752–757。

2.Jarimopas B; Kuson P (2007),《A young coconut fruit opening machine 》,生物系统工程,98(2),

185-191。

。

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