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河北农业大学学报 2024年第1期47卷 115-121页

作者：黄庆阳姜海勇索雪松张博江东博河北农业大学机电工程学院河北保定071000

针对‘皇冠’梨采摘后人工剪柄、去袋劳动强度大等问题,设计了1种‘皇冠’梨断柄去袋装置。通过Matlab软件拟合出了纸袋撕裂曲线并计算出了撕袋机械手撕袋运动路径;为优化装置结构参数,设计了3因素Box-Behnken试验,利用Design-Expert软... 详细信息

针对‘皇冠’梨采摘后人工剪柄、去袋劳动强度大等问题,设计了1种‘皇冠’梨断柄去袋装置。通过Matlab软件拟合出了纸袋撕裂曲线并计算出了撕袋机械手撕袋运动路径;为优化装置结构参数,设计了3因素Box-Behnken试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,建立了显著参数的回归模型,获得了‘皇冠’梨断柄去袋装置的最优结构参数:切割间隙为0.89 mm,定位板“V”形定位口角度为36.5°,旋转平台转速为7.8 r/min。此组合下断柄率为90.15%,纸袋撕口平均宽度为50.63 mm,研究结果可为‘皇冠’梨断柄去袋装置设计与改进提供理论基础。

关键词：皇冠梨断柄去袋结构设计参数优化

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皇冠梨断柄去袋装置设计与试验研究

皇冠梨断柄去袋装置设计与试验研究

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作者：黄庆阳河北农业大学

学位级别：硕士

商品化处理是水果采收后的再加工再增值过程。皇冠梨采后商品化处理与加工是延长梨产业链的重要方式。采收后皇冠梨果实上套有纸袋,其商品化处理过程包括断柄、去袋、套网等环节。目前各环节均由人工操作,工作效率低、工人劳动强度大。... 详细信息

商品化处理是水果采收后的再加工再增值过程。皇冠梨采后商品化处理与加工是延长梨产业链的重要方式。采收后皇冠梨果实上套有纸袋,其商品化处理过程包括断柄、去袋、套网等环节。目前各环节均由人工操作,工作效率低、工人劳动强度大。实地考察中发现,人工断柄、去袋、套网时由多人依次作业,皇冠梨果肉脆嫩、表皮易损,容易受人为原因影响,出现减损严重、加工增值低等问题,导致果农的收益受损。为了实现皇冠梨采摘后断柄、去袋的自动化加工,减少商品化处理过程中人为因素造成的损坏,本文设计了一种皇冠梨断柄去袋装置,可实现采摘后皇冠梨的断柄、去袋任务。本文的主要研究内容如下:（1）对皇冠梨采收后商品化加工现场进行实地考察,了解了人工作业流程与加工要求。测定与分析了皇冠梨横径、高度、端面直径和梨柄长度等几何参数,研究分析纸袋纤维方向与纸袋撕裂特性。阐明了断柄去袋机理并提出了皇冠梨断柄去袋装置整体方案（2）对皇冠梨夹持机构进行设计,通过支撑板上表面和V形定位口实现定位,利用旋转压紧气缸驱动压头实现对梨身的压紧和释放。该机构占用空间小,能够提供足够的夹持能力以保证梨身的稳定性。通过分析计算各工序作业时所需夹持力和对皇冠梨进行有限元仿真分析,确定了旋转压紧气缸的工作气压。（3）设计了锯切式断柄机构,实现对梨柄、纸袋及纸袋内部铁丝的锯切。锯切式断柄机构与机架相固定,利用旋转平台工位变换过程中的旋转运动实现锯切作业时的进给。对断柄机构进行试验,通过响应面分析法确定锯切机构最佳结构参数。此外,为避免在断柄机构激励下造成装置的共振,对装置关键部件进行了模态分析。（4）设计了撕袋机构和去袋机构,并对撕袋机械手进行撕袋路径规划。参照人工去袋的方法实现对皇冠梨的无损伤去袋任务,采用硅胶材料制成的真空吸盘对梨身进行吸附,利用导流套吹出的空气实现对纸袋的吹离,整个过程只有柔性材料与梨身发生直接接触,减少了去袋过程对梨身造成的损伤。（5）完成样机和控制系统的搭建并进行试验,梨身直径7 cm～10 cm时,装置断柄率均值为93.75%,去袋率均值为81.25%,试验表明装置具有较强实用性,满足装置设计要求。

关键词：皇冠梨无损伤结构设计断柄去袋

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