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一种干果分选机卸料装置的设计
一种干果分选机卸料装置的设计邹智鹏，张建瓴，邓继忠，可欣荣华南农业大学工程学院，广州510642摘要设计了一种以电磁铁为执行器的干果分选机卸料装置，由贯通式推拉电磁铁、翻板和复位弹簧等部分组成，可依据分选机控制信号的要求完成对合格及不合格果品的分类卸料。当检测系统如机器视觉等发现不合格果品时，由控制信号触发控制推拉式电磁铁动作并适时打开翻板，使不合格果品从卸料架落到卸料挡板上，通过缓冲材料后落入不合格果品箱内，而合格果品则沿翻板落入到合格果品收集处。该卸料装置具有结构简单、控制容易等特点，特别适合小型多通道分选机的物料分离。试验结果表明，所设计的卸料装置工作可靠、灵敏性较高，能满足实际使用要求。关键词分选机卸料装置干果电磁铁中图分类号S226．5文献标识码A文章编号－050引言我国是干果生产大国，干果种类繁多，但果品采后分级处理落后的问题严重制约着干果产业的发展。近年来，随着人们生活水平的提高和需求的多样化，人均消费干果量及总需求量也在逐年上升［1］。果品釆后分级分选及深加工延长了水果的产业链，提高了产品的附加值和果农的收入，因而受到人们的高度重视［2］。干果的产业化发展是推动水果产业发展和增加果农收入的重要手段之一，而分级分选则是干果产业化过程中贮藏保鲜、加工及流通等关键环节之一。水果产品种类较多有的果品皮薄质脆，极易损伤而有的形状不规则，增加了果品的分级难度。目前，主要采用人工筛选方法，虽然具有对果品损伤较小的优点，但分级精度不稳定、成本高、效率低、劳动强度大，无法适应产业化大规模生产方式。果品的机器分级方法具有误差小、分级精度稳定、成本低及效率高等特点，特别是随着计算机技术和机器视觉技术的发展，基于机器视觉的分级分选设备逐渐得到了广泛应用。基于机器视觉的分级方法，可综合大小、颜色、形状和表面损伤等多方面情况对收稿日期基金项目国家星火计划项目“十二五”国家科技支撑计划项目2011BAD20B08作者简介邹智鹏1988－，男，广州人，硕士研究生，E－MAILQQ．COM。通讯作者张建瓴1965－，男，河南灵宝人，副教授，硕士生导师，E－MAILJLINGZHANG163．COM。果品进行分级分选，具有速度快、精度高、不损伤果品质量和适应性广等优点［3－6］。分选卸料装置是自动分选机的核心硬件之一，作用是对已判定是否合格的干果和物料等实施自动分级卸料，使合格、不合格等级的果品在不同分级出口脱离果品输送线。现有的卸料方式有气动式、推挽式和组合式输送卸料等［7－11］。气动式卸料装置的缺点是需要增加气源及速度较慢推挽式分级机构一般用步进电机为执行器，需要增加独立的控制装置［9］组合式卸料装置能够实现果品的平稳卸料，但需要设置独立的卸料台，适合大中型的果品分级设备［11－12］。本文设计了一种以电磁铁为执行器的卸料装置，并将其应用于所研制的基于机器视觉的小型干果分选机中。该卸料装置中各部件参数的选择对其动作性能有较大影响。笔者主要针对卸料装置的各个参数进行了设计选择。试验结果表明，该卸料装置具有结构简单可靠、容易控制等优点。1卸料装置的结构和工作原理所研制的基于机器视觉技术的小型多用途干果分选机主要由进料箱、控制系统、视觉检测部分、物料提升输送部分、物料水平输送部分、卸料装置和机架等部件组成。其中，控制系统实现信号的传输和对各个部分的协调控制视觉检测部分由CCD摄像机、图像处理系统等组成，实现物料干果图像的采集、分析和处理提升输送和水平输送系统用来实现果品的进料、排队、疏离和输送卸料装置用来实现对果品的分类分级输送和对不合格果品的剔除。月农机化研究第4期DOI1013427/JCNKINJYI所设计的物料输送系统通过挡板设置为6通道输送方式，对应每条通道都有一个卸料机构，实现对合格、不合格果品的分离收集。目前，分选机的卸料方式一般有翻板卸料、推挽式卸料和压缩空气分离等方式，而卸料方式又往往与物料输送方式相关联。为了满足小型化、低成本的设计目标，选择由电磁铁为执行器的翻板卸料方式，其结构示意图如图1所示。1．卸料固定支架2．连杆3．推拉式电磁铁4．复位弹簧5．调速电机6．驱动链7．水平输送带8．缓冲挡板9．翻板图1卸料装置结构示意图FIG．1THESKETCHCHARTOFSTRUCTUREOFTHEDISCHARGEDEVICE卸料装置主要由电磁铁、连杆、翻板、复位弹簧、卸料挡板和支架等部分组成。电磁铁通过连杆与翻板的一端铰接，由电磁铁的吸合来打开或闭合翻板，电磁铁的动作由控制器进行控制。输送带上有序排列的干果经过检测系统，当有不合格果品时，检测系统会发出一个电信号给控制器，使电磁铁适时动作，通过电磁铁的推杆拉动连杆，并使翻板打开，不合格果品通过卸料挡板掉落入回收箱中，而合格果品则通过翻板导槽落入成品箱中。电磁铁的持续通电时间决定了翻板处于开启状态的定位时间，为了使不合格果品能顺利落入回收箱而不影响下一个果品的分选卸料，电磁铁的通电时间设定为0．5S左右。通电结束后，翻板靠自重复位闭合。为了使翻板能快速复位，增加了一个复位弹簧，以保证翻板复位的可靠性。卸料挡板的作用是通过其表面的缓冲材料降低果品的损伤率，另一方面也隔断了果品与电磁铁的相碰和接触，可避免影响电磁铁的正常工作。2卸料装置的设计2．1电磁铁的选择电磁铁的设计选择主要依据其行程、推/拉力、安装位置和尺寸等要求，本文选择型号为DSU－1564Z的贯通推拉式电磁铁，属贯通式框架型，通电吸、断电复位，最大实际行程H25MM。表1为电磁铁的主要参数。表1电磁铁DSU－1564Z参数TABLE1THEPARAMETERSOFTHEELECTROMAGNET－DSU－1564Z属性单位参数安装尺寸MM303864工作电压V24功率W30产品自重KG0．34初始推/拉力N3最大推/拉力N30单次通电工作时间S0．1～10最大行程MM25寿命万次302．2卸料翻板的尺寸设计图2为电磁铁未动作时卸料装置的结构示意图，此时翻板处于初始位置。其中，AC为翻板总长O点为翻板转轴EO为复位弹簧的安装尺寸BO为电磁铁的安装尺寸BD为连杆长度AG为固定通道长度。翻板的材料可选金属材料或硬塑料等，宽度和分选机的输送通道宽度相对应，同时取AO＞CO，以保证翻板打开后能靠自重复位闭合。加装复位弹簧的目的是提高翻板的复位速度和可靠性但弹簧会影响到翻板的打开，因此应根据果品的尺寸大小、翻板在闭合和打开时受力关系合理设计弹簧的刚度、长度、安装位置尺寸和翻板的其他一些结构参数，如AO、CO段的长度等。1．电磁铁2．连杆3．翻板4．卸料架固定通道5．物料6．缓冲挡板7．复位弹簧图2卸料翻板闭合状态结构示意图FIG．2THESKETCHCHARTOFSTRUCTUREOFTHECLOSEDDISCHARGEFLAP图3为卸料翻板处于开启状态时的结构示意图。月农机化研究第4期其中，D和D＇点分别对应电磁铁推杆在通电前后的两个极限位置。翻板打开时，为保证果品能顺利落入回收箱中，应满足条件为AOSINΒ＞D1式中D果品的最大外径尺寸MMΒ圆盘半径翻板打开的最大角度RAD。取果品的尺寸D60MM，翻板打开角度Β30～35，式由1可得AO＞104．61～120．0MM，取AO140MM。图3卸料翻板开启状态结构示意图FIG．3THESKETCHCHARTOFSTRUCTUREOFTHEOPENDISCHARGEFLAP考虑翻板的受力情况，在电磁铁未动作、翻板闭合时如图2所示，忽略连杆BD的质量和电磁铁的推/拉力，则12M1GAOCOSΑKL0EO＞12M2GCOCOSΑ2式中M1翻板AO段的质量KGM2翻板CO段的质量KGK复位弹簧的刚度N/MML0复位弹簧的初始伸长量MM。Α翻板安装时的斜面倾角，由空间位置决定，取Α30G重力加速度M/S2。为简单起见，取L00，即假设弹簧初始拉力为0，同时M1和M2分别正比于AO和CO，因此由式2可得CO＜AO，取CO60MM。翻板的打开角度Β由电磁铁的安装位置BO、电磁铁的行程H和连杆BD的长度等决定见图3和图4B。其中，DD’H，BDB’D’，根据图中的几何关系，得约束方程为BD2BDH22BOSINΒ22－4BOBDHSINΒ2COSΒ23在式3中，取连杆长度BD30MM，电磁铁行程H25MM，由Β30～35可得BO45．60～51．62MM，取BO50MM。贯通式电磁铁的推/拉力与其行程的平方成正比关系，因此在通电过程中电磁铁的推/拉力是变化的［13］，大约从最小的3N变化到最大的30N。根据电磁铁的主要参数，电磁铁初始推/拉力FMIN3N最大行程时对应最大的推/拉力FMAX30N。因此，当卸料装置接收到打开命令的控制信号时，在翻板打开的初始时刻，要能使翻板能顺利打开，应满足12M2GCOCOSΑFMINBO＞12M1GAOCOSΑKL0EO4其中，M1和M2可根据翻板得材料45钢，调制处理、宽度和AO、CO的长度分别计算出M10．0476KG、M20．0204KG。一般情况下，由于安装误差等原因，复位弹簧的初始拉力不为零，即L0≠0。当翻板打开至最大位置时，必须满足12M2GCOCOSΑΒFMAXBOCOSΦ2Β≥12M1GAOCOSΑΒKL1EOCOSΦ1Β25式中L1复位弹簧的最大伸长量MMFMAX电磁铁的最大推/拉力，FMAX30N。翻板开启状态时的几何关系如图4所示。Φ1和Φ2分别由下式确定，即SI
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缓冲条主要用途及适用范围.doc 19页
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缓冲条主要用途及适用范围.doc
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缓冲条主要用途及适用范围
主要用途：
应用于带式输送机的受料（装料点）部位，是缓冲托辊的换代产品。其主要作用是支撑和保护输送带，可靠有效的避免下落物料对输送带的冲击损害和割裂，预防输送带跑偏。
适用范围：
适用于各类带式输送机，特别适用于长距离、高运速、大运量、高强度、工况恶劣的带式输送机。
适用工况：
阻燃型：广泛应用于有可燃性气体的工况环境（如有瓦斯的煤矿井下等）
非阻燃型：广泛应用于低瓦斯矿井、洗煤厂、电厂、矿山、钢厂、化工、水泥建材厂及港口等。
德斯普缓冲床产品特点
1.德斯普缓冲床是由一组耐磨，弹性部件（缓冲条）及抗冲击高强度支架并通过紧固件连接构成。
2.缓冲条耐磨表层是由高分子聚氨酯材料制成，它具有高耐磨性、低摩擦系数和高抗冲击韧性。
3.高弹性的橡胶缓冲层吸收装料时下部物料对输送和输送机架的冲击能量；高强度的金属估价可承受大装载冲击不会变形。
4.阻燃型缓冲条具有阻燃抗静电的作用，适用于有可燃性气体的工况环境。
5.架构简单紧凑、安装简便、免维护、使用寿命长，它不损伤输送带和机械接头。
6.高分子聚氨酯。
缓冲条优点：1.缓冲条是用于输送机的进料口处，替代传统的缓冲托辊，高能吸收和低摩擦地缓解进料端落料的冲击力，输送条和输送带的面接触有效防止了对输送带的损伤。2.缓冲条表面材料摩擦系数小、耐磨性好、橡胶弹性高吸收冲击能量强、独特钢结构设计。缓冲条接触面的两端成弧形，有效地保证了输送带的平滑运行，独特的配方和施工工艺确保了缓冲条表层和橡胶的粘接强度，牢固可靠，永不分离。3.缓冲条的使用，输送带在落料口受力均匀,大大降低了日常的修补和维护费用。4.输送带在装载时的均匀受力大大降低了其所需的维护及修补，将停工时间缩至最短，从而有效提高生产效率。5.缓冲条配合清扫器、防溢裙边，提高清扫器使用寿命及清扫效果，提高防尘环保效果，有效消除因输送带非均匀受力而导致物料飞溅及散漏。任何一个产品做到精致和优质，并不是很多厂家认为的那样简单，非常容易生产出来，就如全世界很多国家都能生产轿车但是最好是德国生产，全世界很多国家都都能生产手表，但是最好是瑞士生产，缓冲床和缓冲条也同样如此，很多输送机械厂见到缓冲床样式都很嗤之以鼻，觉得太简单了，但是自己加工生产时却无从开始，或者是有很长历史缓冲床生产时间却不懂得缓冲床生产应该满足那些条件和要求，如何能够满足客户的使用要求，这样给客户带来很多麻烦。缓冲床生产厂家特点初次接触缓冲床市场，没有相关的设计和现场经验，只是复制其它厂家图片和相关资料，模仿其它厂家的表面设计方式，这种厂家目前在市场为多数；进入缓冲床市场较早，只是模仿国外一些厂家，没有自家设计理念和设计方式，通用设计方式很难满足市场的多样化需求；没有专业的力学分析软件和计算机辅助设计，只是通过简单图纸勾画和焊接，这样大大降低了缓冲床原有的功效；以上厂家只是条件不足或者是观念意识不足问题，但是也有部分厂家，为了短期的利益，没有站在客户角度思考问题，在设计的过程中故意增加其易损件和更换件的损耗。缓冲床设计错误容易造成的问题：没有达到替代缓冲托辊，降低输送带维护成本目的，缓冲床自身也成为一个很大的安全隐患和维护成本；没有相关的技术和科学的支撑，生产缓冲床抗冲击力要求不能满足实际使用要求；设计不合理导致更换件（缓冲条）和易损件更换频繁；设计时考虑因素不够完善导致维护成本较高，诸如缓冲床的安装对于一些厂家也是个难题（除去使用用户将缓冲床安装错误的位置上）；品质优秀的缓冲床应该满足使用高效、耐用、简便和低维护成本，但是仅仅这几条要求，并不是所有的厂家都能够达到要求，专业缓冲床售后服务队伍，始终坚信只有品质优秀，始终站在客户角度思考问题，乐于为客户解决问题的厂家才能真正赢得客户，赢得市场
德斯普人员同技术人员一同深入井下煤矿，了原有缓冲托辊改造和缓冲床改造项目，之前分析过一些缓冲条较快磨损和更换的主要问题和原因，但是随着市场对缓冲床认可不断提升，导致市场上增加了一些不合格的缓冲床生产厂家，同时也增加了缓冲条磨损较快的其它因素，经过这次分析和汇总，再次梳理整合以帮助更多的客户发现问题，从而解决问题
为什么有很多缓冲床厂家未提供安装指导????由于很多缓冲床生产商多数不够专业也不能提供系统性的服务，很多厂家并未提供现场安装指导和相对应的产品维护概要，导致维护人员对其缓冲床的使用原理和维护方法不清楚，导致缓冲床错误的安装和使用也降低了缓冲床的使用寿命和增加了缓冲条的磨耗。提高输送机运行效率
2.将所有落煤点导料槽和输送带皮子加长，并增设3—5M的网式导料护网，大块煤矸落下后便被护网挡住顺着输送带运行方向前移，而不致卡住或掉到托辊架与回程段输送带之间。
3.在两组托辊架中间添加一组金属加固支架（又叫缓冲床，缓冲滑槽），缓冲床各个
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1.工作零件：是完成冲压工作的零件；包括凸模和凹模等零件。2.定位零件：是保证送料时有良好的导向和控制送料的进距；主要包括挡料销、定位销、侧刃等零件。 3.压料、卸料、顶料零件：这些零件的作用是保证在冲压工序完成后将制件和废料的排除；主要包括卸料板、顶料器、气动顶料装置等零件。4.导向零件：是保证上模与下模相对运动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙，提高冲压件的质量；包括导柱、导套、导板等零件。5.安装、固定零件：这些零件的作用是使上述四部份联成整体，保证各零件间的相对位置，并使模具能安装在压力机上；包括上模板、下模板、模柄、固定板、垫板、螺钉、圆柱销等。6.缓冲零件：包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等。7.安全零件及其它辅助零件：主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制器、上下料架、废料滑槽、起重棒、吊耳等。安全侧销：主要作用是防止上模压料板紧固螺钉松动或断裂，导致压料板落下，造成人员、工装的重大损失。存放限制器：主要作用是防止模具弹性元件长期受压而失效和防止刃口长期接触影响刃口的寿命。（一般采用聚氨脂橡胶）工作限制器：主要作用是限制凸凹模的吃入深度。
采纳率：46%
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