0引言

家用小型柑橘包装机设计思路如下：用于包装的材料事先安装在传动装置上；切断装置包括 上刀具和托刀具两部分，托刀具固定，上刀具做垂 直往复运动,通过向下运动的冲击力将保鲜膜切 断;切断装置中间留有直径50cm的圆孔，柑橘从 上方下落带动切断的保鲜膜降落到托盘装置上； 夹紧装置位于切断装置和托盘装置中间，由步进 电机带动偏心轮转动，先后使两组移动杆、移动板 交叉运动，将保鲜膜夹紧；最后托盘转过一定角 度,柑橘滚落至包装箱内完成包装过程6-4。

1结构组成

图1为该包装机实物图，以下通过三维建模 形式介绍各部分结构和工作原理。

 

图1柑橘包装机实物

1.1传动装置

传动装置由主动轴、传动轴、轴承座、步进电 机和联轴器等组成（见图2）。主动轴和传动轴均 使用轴径为25 mm的光轴。轴承座内径为25 mm， 材质为锌合金，具有一定调心功能。主动轴长 530mm，与电机配合处，经车床加工出轴径 22mm， 长30mm的圆柱，并加工5 x5mm的键槽。 传动轴长500mm，未经过其他加工。主动轴与传 动轴X轴方向间距500mm，Z轴向间距300mm， 轴承座水平内间距450mm。传动装置在安装时 要充分减少轴的平行度误差。

图2传动装置示意

1 -主动轴2 -传动轴3 -轴承座

1.2切断装置

切断装置由托刀具、上刀具、滑块、电机、电机 座、连杆、曲柄，及联轴器等组成（见图3）。

图3切断装置

1-托刀具2 -上刀具3 -滑块4 -电机

5 -电机座6 -连杆7 -曲柄

托刀具为漏斗状结构，通过螺栓固定在机架 上，水平端面对刀具起到支撑作用。保鲜膜被刀 具切断后，水果经过托刀具，在重力作用下，带动 保鲜膜下落,漏斗状结构可以使保鲜膜在下落过 程维持周围竖起的状态，便于对其夹紧。上刀具 由圆支架和轴径30mm的光轴焊接而成，圆支架 底端固定切割保鲜膜的刀具，光轴与内径30mm 的固定滑块配合。滑块、连杆、曲柄组成曲柄滑块 机构。步进电机通过联轴器与曲柄相接，提供原 始机械动力。当电机得到脉冲指令时，带动曲柄 旋转，与曲柄相连的连杆发生一定角度的摆动，并 拖动光轴在滑块中往复运动，进而带动刀具往复 运动。

1.3夹紧装置

夹紧装置由偏心轮、移动杆、移动板、挡板，及 弹簧等组成，安装在切断装置的正下方。其整体 装配图见图4。偏心轮通过平键将偏心轮轴孔直 接与电机相连。为了平衡轴孔两侧的重力，在远 离旋转中心一侧切割出一个椭圆孔。移动杆一端 与移动板通过圆柱销连接，另一端固定在机架上。 挡板固定在机架上，作用是确定移动板的运动终 止位置，并使之转过一定摆角。

图4夹紧装置

1 -电机2 -移动杆3 -偏心轮

4-挡板5 -移动板

图5为移动杆和移动板的运动示意图，以 — 侧为例说明。

图5偏心轮驱动移动杆、移动板运动示意图

电机得电以逆时针方向转动，带动偏心轮转 动，偏心轮推动移动杆向右侧摆动,移动板随着移 动杆移动。移动板逐渐靠近挡板，并与之接触，并 在挡板的限位作用下发生转动，最终与挡板面接 触，起到夹紧的作用。偏心轮继续转动，移动杆在 弹簧力的作用下复位，移动板在挡板的限位作用 下复位，与此同时，另一侧的移动板和移动杆运动，并在移动到极限位置时将保鲜膜夹紧。偏心 轮转动一周，两侧移动板先后与挡板接触并夹紧， 并且在弹簧作用下先后复位。

1.4托盘装置

托盘装置安装在夹紧装置的正下方，由电机、 电机座、托盘圆柱和托盘组成（见图6）。电机通 过平键与托盘圆柱连接，托盘圆柱和托盘以焊接 方式连接。柑橘随保鲜膜下落至托盘，静止等待 夹紧装置运动，柑橘完成夹紧工序后，托盘在电机 带动下转过60°，水果滚落，完成包装的全过程， 随后电机反转60°，托盘复位，完成整个周期的运 动过程。

 

1.5机架结构

机架结构的基本材料是规格为Z30 x 30 x 3 的等边角钢，通过焊接完成各部分的连接，具体设 计见图7。图中1所指的四根横梁用来安装传送 装置的4根轴；2所指的方形支架用来固定托刀 具;3所指角铁用来安装滑块;4所指角铁用来安 装刀具电机;5所指结构用来安装夹紧装置;6所 指结构用来安装托盘装置；其余支架起到连接 作用。

 

图7机架结构

1 -横梁2 -方形支架3 -角铁4 -角铁

5-夹紧装置安装支架6-托盘装置安装支架

2工作原理

该装置的整体工作流程如图8所示。

图8工作流程图

 

通电后，传动装置电机启动，带动保鲜膜移动 0.6m距离后停止；随后刀具电机转动一周，刀具 将保鲜膜切断;水果从刀具上方落下，带动保鲜膜 经过托刀具降落到托盘上；随后夹紧电机工作，转 动一周将保鲜膜夹紧并使夹紧装置复位；最后托 盘电机工作，倾转60°角，水果依靠重力滚落完成 整个运动周期。

3设计特点

3. 1巧用重力

该设计两次巧妙利用重力作用。其一，依靠 柑橘的自重拖动保鲜膜下落到托盘等待夹紧包 装;其二，托盘转过60°，包装完毕的柑橘依靠重 力作用滚落至包装箱。此外，根据保鲜膜的自身 粘性，夹紧装置施加挤压力即可完成夹紧工作。 再次，夹紧装置的偏心轮、双向推杆设计，在偏心 轮转过一周后，实现保鲜膜由面到线、由线到点的 顺次夹紧动作^05-6。

3.2成本低、小型化，适合个体果农使用

市场上的包装机价格昂贵，虽然功能多，但体 积庞大，不适合家庭使用。该款包装机整体成本 控制在5000元以内，价格相对低廉，此款包装机 长约650mm，宽约500mm，高约900mm，体积小于 1m³，节省空间，便于移动。

表7结果显示，干燥、烘烤效果的影响关系大 小排序为C >A>D>B,最佳干燥、烘烤工艺为 90°C干燥6h，再115°C烘烤20min，碧根果清香、 酥脆并带有淡淡的苦养风味。以上述最优组合进 行验证研究，并对结果进行评分，分别为88,90, 89,91,90分，平均值89.6分，b为1. 14，表明结 果稳定可靠。

4 结束语

如上所述，设计并研发了一款小型柑橘包装 机，结构简单，小巧轻便，操作方便，价格较低，适 合小规模农户使用。浙江地区广泛种植橘树，该 包装机的市场需求很大，具有较广的推广空间。

 

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