一款新型紅棗自動(dòng)分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

紅棗含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，既可食用，又可入藥，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，紅棗及其制品深受消費(fèi)者的青睞。分級(jí)是紅棗進(jìn)入流通市場(chǎng)前首要的、關(guān)鍵的基礎(chǔ)加工環(huán)節(jié)，其結(jié)果直接關(guān)系到后續(xù)的精深加工產(chǎn)品質(zhì)量，并對(duì)紅棗產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響較大。本文設(shè)計(jì)的紅棗自動(dòng)分級(jí)機(jī)構(gòu)分為三個(gè)區(qū)域：進(jìn)料區(qū)域、常規(guī)落料區(qū)和精細(xì)篩選區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)紅棗快速精準(zhǔn)分級(jí)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)篩選。

一、紅棗分級(jí)的必要性

紅棗有優(yōu)劣之分，不同紅棗的形狀、大小和著色程度具有較大的差異性，部分紅棗甚至有碰傷和病蟲傷害等。不同的紅棗采摘后混在一起既不便于貯藏和運(yùn)輸，也不便于以質(zhì)定價(jià)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷售、大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易均離不開標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)紅棗的快速精準(zhǔn)分級(jí)是實(shí)現(xiàn)商品標(biāo)準(zhǔn)化的第一步。

二、紅棗分級(jí)的依據(jù)

紅棗在分級(jí)的過(guò)程中實(shí)際依據(jù)的是紅棗腰徑方向的最大尺寸。紅棗的簡(jiǎn)化模型如一個(gè)橢圓體，長(zhǎng)徑為紅棗沿長(zhǎng)軸方向的最大尺寸，腰徑為紅棗沿短軸方向的最大尺寸。沿短軸方向的相互垂直的兩個(gè)尺寸，定義為腰徑1和腰徑2。調(diào)研結(jié)果表明，各種形態(tài)特征的紅棗其腰徑最小為l0毫米，最大為35毫米，紅棗長(zhǎng)徑最小為15毫米，最大為50毫米（極少的超過(guò)50毫米）。

選取不同等級(jí)的紅棗進(jìn)行隨機(jī)抽樣測(cè)量，測(cè)量紅棗腰徑1與腰徑2的平均值?？紤]到紅棗自身大小對(duì)其腰徑尺寸的影響，依據(jù)紅棗長(zhǎng)徑的大小將紅棗分為3組，分別為15～25毫米、26～35毫米、36～45毫米。分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 紅棗腰徑差分布

由3組腰徑差值分布圖可以看出，紅棗的腰徑截面的形狀具有不規(guī)則性。長(zhǎng)徑在15～25毫米的紅棗腰徑平均差值基本在1.5～2毫米之間。長(zhǎng)徑在26～35毫米的紅棗腰徑平均差值基本在3～3.5毫米之間。長(zhǎng)徑在36～45毫米的紅棗腰徑平均差值基本在5～6毫米之間。

三、新型紅棗分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

筆者設(shè)計(jì)了一款紅棗自動(dòng)分級(jí)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)分為三個(gè)區(qū)域：進(jìn)料區(qū)域、常規(guī)落料區(qū)和精細(xì)篩選區(qū)。紅棗通過(guò)這三個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)分級(jí)，達(dá)到精細(xì)篩選。

圖2 紅棗自動(dòng)分級(jí)機(jī)構(gòu)1-進(jìn)料區(qū)域；2-常規(guī)落料區(qū)；3-精細(xì)篩選區(qū)

圖3 進(jìn)料區(qū)域結(jié)構(gòu)圖1-振動(dòng)器；2-料斗；3-振動(dòng)運(yùn)輸臺(tái)；4-振動(dòng)篩網(wǎng)；5-塵污箱

采摘的果實(shí)從料斗倒入，果實(shí)因自身重力作用在料斗處堆積，料斗處設(shè)計(jì)有振動(dòng)器，避免物料卡阻，實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)料，并且可以調(diào)整其振動(dòng)頻率進(jìn)而控制進(jìn)料速度。果實(shí)從料斗落入振動(dòng)運(yùn)輸臺(tái)，因振動(dòng)運(yùn)輸臺(tái)作用而充分平鋪，避免果實(shí)堆疊，均勻送料。振動(dòng)運(yùn)輸臺(tái)后端設(shè)計(jì)有振動(dòng)篩網(wǎng)。篩網(wǎng)用于篩選掉附著于果實(shí)上的雜質(zhì)、塵污以及不用于后續(xù)篩選銷售的小棗，使其落入下方塵污箱。進(jìn)料區(qū)域的末端將得到用于后續(xù)篩選銷售的“干凈”果實(shí)。此區(qū)域，可將雜質(zhì)篩掉并集中處理，以免影響后續(xù)的成品清洗和包裝工序，也可以將進(jìn)料后的大棗均勻平鋪，提高后續(xù)篩選效率，縮小常規(guī)落料區(qū)的長(zhǎng)度尺寸，進(jìn)而降低成本。

干凈的紅棗平鋪在落料帶上，落料帶的間距依據(jù)紅棗的腰徑設(shè)置，可以落下 “小棗”。落料帶靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)送物料的同時(shí)，使大量的“小棗”下落至成品筐1，實(shí)現(xiàn)“小棗”與“中、大棗”的分級(jí)篩選功能，“中、大棗”進(jìn)入精細(xì)篩選區(qū)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的分選。

圖4 常規(guī)落料區(qū)結(jié)構(gòu)圖1-落料帶；2-導(dǎo)料板；3-成品筐1（小號(hào)棗）

圖5 精細(xì)篩選區(qū)結(jié)構(gòu)圖1-“中棗”軌道；2-“大棗”軌道；3-擋板；4-地面料框；5-成品筐2（中棗）；6-成品筐3（大棗）

進(jìn)入精細(xì)篩選區(qū)的紅棗都是高附加值的“中棗”和“大棗”，果實(shí)通過(guò)預(yù)設(shè)的軌道，落入地面料框，在精細(xì)篩選區(qū)實(shí)現(xiàn)中棗與大棗分級(jí)篩選功能。選料皮帶設(shè)有傾斜角度，上面設(shè)置有“中棗”軌道和“大棗”軌道，如圖6所示。兩軌道相對(duì)于皮帶平面也有一定的傾斜角度，皮帶通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)循環(huán)動(dòng)作時(shí)，軌道猶如鏟子，將匯聚于地面料框的果實(shí)鏟起，隨著高度增加，超過(guò)擋板后，果實(shí)通過(guò)設(shè)置的大小棗軌道，落入成品筐。根據(jù)軌道的角度設(shè)計(jì)，兩種果實(shí)分別落入圖示左右兩個(gè)成品筐。

圖6 精細(xì)篩選區(qū)軌道

“中棗”軌道，上部設(shè)計(jì)有一個(gè)帶離去邊的擋料板。尺寸大于擋料板和軌道間距的果實(shí)，會(huì)順著離去邊落下，重新落入地面料框。滿足尺寸要求的“中棗”順利通過(guò)軌道落入中棗成品筐3。

“大棗”軌道，上部設(shè)計(jì)有擋料板。將重疊的果實(shí)剔下。軌道上設(shè)計(jì)有落料條孔。小于落料條孔寬度的果實(shí)落回地面料框。滿足尺寸的“大棗”順利落入大棗成品筐2。實(shí)現(xiàn)“中棗”與“大棗”分級(jí)篩選功能。

四、新型紅棗自動(dòng)分級(jí)機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1．進(jìn)料斗設(shè)置有振動(dòng)器，可均勻進(jìn)料，并實(shí)現(xiàn)進(jìn)料速度的控制。

2．振動(dòng)篩網(wǎng)的設(shè)置，可使進(jìn)料均勻平鋪，提高后續(xù)篩選效率和準(zhǔn)確率，可有效縮減后續(xù)篩選設(shè)備的長(zhǎng)度。

3．雜質(zhì)去除設(shè)置為后續(xù)的清洗包裝工序節(jié)省時(shí)間、降低難度，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)集中收集。

4．精細(xì)篩選區(qū)，采用從下往上的皮帶傳動(dòng)，大大減少篩選設(shè)備的空間占用。

5．選料皮帶上設(shè)置有帶斜度的軌道，軌道上設(shè)置有擋板，擋板設(shè)計(jì)有導(dǎo)向。擋板可使符合尺寸要求的棗繼續(xù)通過(guò)斜度軌道落料。擋板導(dǎo)向設(shè)計(jì)可使不符合尺寸要求的棗快速落入下面料框，再次進(jìn)入選料循環(huán)。

6.此設(shè)備的篩選方案，可以用于其他類型產(chǎn)品的篩選。