哈密瓜自动分级装置的设计与研究.pdf

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1、DesignandResearchofHamimelonAutomaticClassificationDeviceADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByDongDong-dong（Mechanicalelectricalengineering）DissertationSupervisor:Prof.MaBen-x

2、ueJune,2018本论文受以下项目资助（1）国家地区科学基金项目：基于高光谱成像技术的哈密瓜成熟度快速无损检测技术研究（NO.61263041）（2）国家科技支撑项目：西部特果精选关键技术装备研发与集成示范（NO.2015BAD19B03）摘要哈密瓜是新疆的名优特果，针对新疆哈密瓜分级主要依靠人力和分级效率低下等问题，本研究以哈密瓜基本物料特性为基础，结合现代机械设计方法及技术手段，设计了一种集哈密瓜上料、输送、定位、大小检测及分级功能于一体的翻转式哈密瓜自动分级装置。完成了上料装置、承载哈密

3、瓜装置和分级执行机构的设计与研究，确定了整机参数及性能，增加了哈密瓜传输的稳定性，降低了分级过程中的机械损伤，该装置能实现哈密瓜上料、输送、定位、大小检测和分级功能。论文主要研究内容如下：（1）通过对哈密瓜样本的基本物料特性研究，建立了哈密瓜基本物料特性数据库。在此基础上完成了哈密瓜自动分级装置的整体结构和参数设计。通过分析凸轮类型和常用运动规律，将凸轮与哈密瓜托盘接触处廓线分为正弦加速度、等速和正弦加速度减速运动三段。根据凸轮与托盘的相对位置和托盘的转动轴心确定托盘与凸轮接触处的竖直上升高度为1

4、83.0mm。结合凸轮运动方式对凸轮廓线进行研究，并计算出凸轮廓线尺寸。（2）根据实地调研和目前哈密瓜的分级需求，本研究确定哈密瓜自动分级装置的试验产量为2、3、4、5吨/小时。哈密瓜上料支撑杆间距为203.2mm，承载装置间距为406.4mm，根据其间距分别计算哈密瓜不同产量下的上料速度、链条运行线速度、链轮速度和分级执行机构工作时间。对哈密瓜横径-质量数据进行拟合，建立横径-质量模型，根据数据拟合结果可知哈密瓜横径-质量线性拟合相关系数R-square为0.8546；由线性拟合方程计算出传感器

5、的安装位置数据，根据哈密瓜输送过程触发传感器的对数确定哈密瓜的等级。对动力输出主轴和承载装置支撑轴进行有限元分析和模态分析可知其满足设计要求。（3）根据控制系统要求，设计了分级控制流程图和电路图，并从系统软件设计方面，阐述了传感器、人机界面、PLC与步进电机的通讯方式。编写了PLC程序和人机界面程序，并对控制系统程序进行仿真分析。（4）完成了试验验证试验台的制作，并进行实验。通过哈密瓜自动分级装置运行速度与分级稳定性关系试验，确定了当链条运行速度在81.3~115.15mm/s区间时，装置运行平稳

6、；通过哈密瓜自动分级装置分级执行机构的动作试验，验证了本文所设计的分级执行机构的可行性，并确定了哈密瓜自动分级装置的产量范围为2~3吨/小时。本文通过对哈密瓜自动分级装置的设计与研究，完成了试验验证试验台的制作与试验，确定了该装置的整体结构及参数。为哈密瓜分级装备的整机研制提供了理论依据和技术支持。关键词：哈密瓜；分级；PLC控制；参数设计；承载托盘IAbstractHamimelonisthefamousfruitofXinjiang,theclassificationofHamimelonin

7、Xinjiangmainlydependsontheproblemsoflowefficiencyofmanpowerandclassification.ThisstudywasbasedonthebasicmaterialcharacteristicsofHamimelon,andcombinedwithmodernmechanicaldesignmethodsandtechnicalmeans,anautomaticgradingdeviceforoverturningHamimelonwas

8、designed，whichintegratedthefeeding,transportation,positioning,sizedetectionandclassificationfunctions..Incombinationwithmodernmechanicaldesignmethodsandtechnicalmeans,aflip-typecantaloupeautomaticgradingdeviceisdesigned.thedesignandresearchoff