食用菌接種機總體設計及總控系統(tǒng)設計

1、食用菌接種機總體設計及總控系統(tǒng)設計摘 要食用菌在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中位居第6位，僅次于糧、棉、油、菜、果。它由于富含蛋白質、維生素及多種人體所必需的氨基酸而日益受到消費者的青睞。食用菌生產(chǎn)為我國的農(nóng)業(yè)結構調整、農(nóng)民脫貧致富和發(fā)展外向型農(nóng)業(yè)發(fā)揮了重要作用。食用菌的生產(chǎn)種植是屬于非耕地生產(chǎn)，是立體、高效的生產(chǎn)，它可利用沙石地、坡地、荒地、鹽堿地、林地、房前屋后等各類非耕地，在我國耕地緊缺，食物安全形勢嚴峻的條件下，充分利用非耕地生產(chǎn)食用菌，增加食物供給，其潛力和意義巨大。就目前的生產(chǎn)狀況而言，在我國食用菌的生產(chǎn)仍是以小作坊、小規(guī)模手工生產(chǎn)方式為主，這種原始的生產(chǎn)方式極大的限制了我國食用菌產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

2、所以結合上述原因，并在考慮食用菌生產(chǎn)的實際與食用菌種植戶的要求的前提條件下，我們將設計一種新型的、實用的食用菌自動接種機。在此次的設計中，我們通過走訪相關的食用菌種植人員，實地考察，市場調查，與種植人員座談等方式，并在結合我國目前食用菌生產(chǎn)的現(xiàn)狀，在參考客戶需求的前提條件下，按照現(xiàn)行的生產(chǎn)流程，設計出一套集消毒、打孔、取種、接種為一體的集成化的食用菌接種設備，用以實現(xiàn)食用菌在生產(chǎn)的主要過程中的機械化，自動化，進而大大減輕員工的勞動量，降低生產(chǎn)成本，增強我國食用菌產(chǎn)品在國內國際市場上的競爭力。關鍵詞：食用菌，接種機，系統(tǒng)設計，機械化，自動控制EDIBLE FUNGUS INOCULATION O

3、VERALL DESIGN AND THE TOTAL CONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTAmong the six edible mushroom in China s agricultural economy , second only to grain, cotton , oil , vegetables , fruit . It is rich in protein , vitamins and a variety of body essential amino acids are increasingly favored by consumers .Mushr

4、oom production and Chinas agricultural restructuring, local farmers and the development of export-oriented agriculture has played an important role . Cultivation of edible fungus production is the production of non-cultivated land , is a three-dimensional , efficient production , it can make use of

5、the sand , the slope , wasteland , saline land, forest land , their houses and other types of non- arable land, shortage of arable land in Chinas food safety the situation is grim conditions , make full use of non - arable land of mushroom , increasing food supply, huge potential and significance .T

6、he current production situation in China s edible fungus production is still small workshops , small-scale artisanal mode of production -based, this primitive mode of production greatly hampered the healthy development of the mushroom industry in China .Therefore, a combination of these reasons, and

7、 consider the actual mushroom production and mushroom growers a prerequisite requirements , we will design a new, practical edible fungus inoculation automatic machine .In the design , through visits related to mushroom cultivation personnel , field trips , a market research, discussion with the pla

8、nting staff , and in combination with the status quo of Chinas current production of edible fungus , in reference to customer needs , conditions , accordance with the existing production process , design a set of disinfection , punching , take the kinds of vaccination as one integrated edible vaccin

9、ation equipment for edible fungi in the production process mechanization and automation , and thus greatly reduce the the amount of labor of employees , reduce production costs , and enhance the competitiveness of China s edible fungus products on the domestic and international markets .KEY WORDS: e

10、dible fungus，inoculators，System Design，Mechanization，Automatic control目 錄第1章 國內外食用菌發(fā)展現(xiàn)狀11.1 國內食用菌發(fā)展現(xiàn)狀11.2 外國食用菌發(fā)展現(xiàn)狀11.3 國內的技術裝備現(xiàn)狀2第2章 設計任務與設計方法32.1 設計任務32.2 設計作用及意義32.3 設計方法32.3.1 總體設計思路42.3.2 整理總結用戶需求42.3.3 用戶需求約束下的初始機構的構思4第3章 設計方案選擇與計算53.1 工作原理53.2 傳送機構的總體設計53.2.1 傳送裝置的布置形式53.2.2 電動機的選擇63.2.3 帶速的選

11、擇73.2.4 總體布置設計73.3 消毒機構的總體設計93.3.1 方案的分析與擬定93.3.2 消毒機構設計簡圖103.4 打孔機構的總體設計103.5 取種、接種機構的總體設計113.5.1 方案構思113.5.2 方案應滿足的基本要求113.5.3 食用菌取種機構上下運動設計方案113.6 食用菌接種機的經(jīng)濟技術分析123.7 機械主要技術數(shù)據(jù)123.7.1 機械的使用條件及使用環(huán)境123.7.2 外形特性及主要技術參數(shù)13第4章 部分主要部件的設計分析和強度校核144.1 傳送裝置電機的選取及電機性能分析144.2 蝸輪蝸桿的參數(shù)計算154.3 傳送帶帶輪尺寸外形的選取16結 論18

12、參考文獻19致 謝21第1章 國內外食用菌發(fā)展現(xiàn)狀1.1 國內食用菌發(fā)展現(xiàn)狀我國食用菌是伴隨著改革開放而迅速發(fā)展起來的，只有30年的發(fā)展歷史。但是，在這30年中，卻經(jīng)歷了房前屋后的庭院經(jīng)濟、特種蔬菜生產(chǎn)、成片的集約化和工廠化生產(chǎn)的4大階段。目前集約化的規(guī)模栽培已經(jīng)占到總產(chǎn)量的80%以上1-3。產(chǎn)區(qū)由70年代的浙江、福建、廣州、廣西等南方產(chǎn)區(qū)逐漸北擴，進入21世紀以來，食用菌生產(chǎn)已經(jīng)遍及全國大江南北，成為我國重要的經(jīng)濟作物。成為世界食用菌生產(chǎn)第一大國，全球總產(chǎn)的70%以上。我國的食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本上還屬于一家一戶的家庭式分散小生產(chǎn)，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和國際市場質量要求的不斷提高，這種一家一戶家庭

13、式分散小生產(chǎn)的產(chǎn)品質量所具有的不穩(wěn)定性，特別是食品安全不能得到有效控制，不能滿足市場對食品安全要求的需要。特別是我國加入WTO后，國際市場農(nóng)產(chǎn)品門檻不斷提高，這種分散生產(chǎn)方式難以建立生產(chǎn)的可追溯體系，國際市場的開拓受到嚴重制約。這種國內外市場要求成為讓我國食用菌生產(chǎn)方式走向組織化、規(guī)?；?、規(guī)范化、標準化的強大推動力4。1.2 外國食用菌發(fā)展現(xiàn)狀從總體上來說，世界各國食用菌生產(chǎn)的發(fā)展模式大體都會經(jīng)歷由分散、粗放的個體生產(chǎn)到機械化、規(guī)?；藴驶笊a(chǎn)轉變的發(fā)展歷程。而對于發(fā)達國家的食用菌生產(chǎn)來說，他們的機械化生產(chǎn)起步早、投入大、發(fā)展快。國際上最早實現(xiàn)工廠化周期生產(chǎn)的食用菌是雙孢蘑菇，距今已有60

14、年的發(fā)展歷史。1947年，荷蘭在控制溫度、濕度和通風的條件下進行工廠化生產(chǎn)，并由此開辟了草腐菌工業(yè)化生產(chǎn)的先河。而此后美國、德國、意大利等國相繼實現(xiàn)了對于雙孢蘑菇的機械化與工廠化生產(chǎn)。近年來，東歐的波蘭等國也在迅猛發(fā)展食用菌生產(chǎn)種植。就亞洲而言，日本在20世紀50年代開始，創(chuàng)立了金針菇等木腐菌瓶栽和袋栽的工廠化周年生產(chǎn)模式。20世紀80年代韓國也引進日本生產(chǎn)模式，并根據(jù)自身條件加以改進，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，栽培技術日臻成熟。現(xiàn)在已實現(xiàn)從拌料、堆肥、裝袋到發(fā)酵、接種、覆土、噴水、采菇及清床等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機械化5。同時，他們還采用空調設備，各種測量儀器以及自動化調節(jié)控制濕度、水分、溫度、通風、光照

15、等設備與設施，創(chuàng)造出最適宜食用菌生長發(fā)育的環(huán)境，實現(xiàn)了對于鮮菇的周年化均衡生產(chǎn)和市場供給。發(fā)達國家在食用菌機械化、工業(yè)化生產(chǎn)方面，其技術積累與沉淀雖已相當深厚。但隨著信息、自動控制等高新技術在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的快速滲透，為鞏固和擴大競爭優(yōu)勢，其技術創(chuàng)新力度還將不斷加大，并向著自動化、智能化、精細化、優(yōu)質化、國際化方向發(fā)展。規(guī)模以及效益還將進一步加大和提高。1.3 國內的技術裝備現(xiàn)狀自改革開放以來，我國在消化吸收臺灣、日本知名食用菌生產(chǎn)企業(yè)先進技術的基礎上，相繼自主研發(fā)出了應用于食用菌生產(chǎn)和加工關鍵環(huán)節(jié)的一些相關設備。這些設備的出現(xiàn)對于推動食用菌的生產(chǎn)向機械化、工廠化和規(guī)模化發(fā)展起到了積極的作用6。但

16、就總體而言，我國目前的食用菌設備的生產(chǎn)設計還是處于比較低的水平，原有的一些食用菌生產(chǎn)設備制造企業(yè)由于自身技術力量的薄弱，還只是能夠生產(chǎn)一些簡單設備，如小型裝袋機、簡易攪拌機等單獨機械，故食用菌生產(chǎn)的自動化程度低，成套性差，耗時長，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，無法滿足我國農(nóng)業(yè)對于食用菌工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。因此，總的說來，對于我國食用菌生產(chǎn)的機械化，無論是對于技術的研究開發(fā)還是技術在生產(chǎn)中的應用均處于起步和發(fā)展的初期階段，與國際先進水平相距較大。第2章 設計任務與設計方法2.1 設計任務整理用戶需求，在綜合考慮到客戶與當前相關技術發(fā)展實情的前提條件下，經(jīng)過認真的分析討論，明確用何種機構去實

17、現(xiàn)相關的功能裝置。并用Solidworks三維繪圖軟件將分析出的構思表現(xiàn)為實體圖，以便于其他同學的設計。最后再對本機器的經(jīng)濟技術數(shù)據(jù)進行簡要的分析，以明確我們的設計在市場上的競爭力。2.2 設計作用及意義經(jīng)過一段時間的考察分析及對鄰近鄉(xiāng)村中種植食用菌的村民的訪問。我們了解到河南省不僅是中國的糧食大省，它的食用菌產(chǎn)量也在全國占有極大的一部分，在我國外貿出口的食用菌中，占有比重最大的就是河南省產(chǎn)的食用菌7。但由于對技術發(fā)展的不重視，河南省甚至我國的大部分食用菌栽培的過程還處于純手工狀態(tài)，這對于擴大食用菌的種植規(guī)模與實現(xiàn)種植過程的機械自動化是相當不利的。我們此次對食用菌的種植過程用自動機械來實現(xiàn)，這

18、一想法與舉動可以說是首次，此前還沒有企業(yè)與團體參與實現(xiàn)食用菌的種植過程的自動化。在實際的設計過程中，我們在結合了我國目前食用菌生產(chǎn)的現(xiàn)狀，并充分考慮客戶需求的前提條件下，按照現(xiàn)行的生產(chǎn)流程，設計出一套集消毒、打孔、取種、接種四大工步為一體的集成化的食用菌接種設備。用以實現(xiàn)食用菌在生產(chǎn)的主要過程中的機械化，自動化，從而大大減輕員工的勞動量，降低生產(chǎn)成本，給我國食用菌種植者帶來巨大的盈利空間，并進而增強我國食用菌產(chǎn)品在國內國際市場上的競爭力。2.3 設計方法1. 與客戶進行一定的交流探討，并對用戶的具體要求進行整理分析2. 再通過采取走訪相關的食用菌種植人員，實地考察，市場調查，與種植人員進行座談

19、等一系列方式，進一步分析如何去滿足用戶需求。3. 在結合了我國目前食用菌生產(chǎn)的現(xiàn)狀，并參考客戶需求的前提條件下，按照現(xiàn)行的生產(chǎn)流程，設計出一套集消毒、打孔、取種、接種四大步驟為一體的集成化的食用菌接種設備。2.3.1 總體設計思路充分考慮用戶需求，在實際條件允許的前提條件下，盡可能的用安全，簡單的機構去實現(xiàn)所需的功能，用以最大限度的降低我們所設計的產(chǎn)品的成本，提高自身產(chǎn)品的市場競爭力，并且我們所設計的機械要可以考慮到用戶自身操作舒適度，讓產(chǎn)品操作舒適，而且要簡便易上手。2.3.2 整理總結用戶需求1. 原始參數(shù)：1) 輸送物品：菌棒（袋裝） 2) 打孔要求：孔徑：2cm；于菌棒上均布四個接種孔

20、，間距1015cm 3) 菌棒質量：2.5kg 4) 菌棒尺寸：長500-600mm;直徑：100-150mm 5) 打孔最大凈壓力：170N 6) 產(chǎn)量：600袋/小時 7) 接種機外形尺寸：大致為190070010002. 其他要求：1) 價格：單價50006000左右 2) 使用壽命：耐用即可 3) 機器要簡單易操作，操作要舒適。2.3.3 用戶需求約束下的初始機構的構思用皮帶輪機構傳導電機的轉動，將菌棒放置于傳送帶上，用V型塊固定住，并隨輸送帶的前行而順序的接受消毒、打孔、取種、接種四大工序；在消毒處，用簡易機構傳導電機的動力，可以考慮采用液壓壓縮汲取消毒液的方法，并采用小噴頭來噴灑消

21、毒液；對于打孔裝置，要考慮到用戶要在菌棒上等間距的打出四個深約3厘米，直徑在2.5厘米左右的空，以便于將取好塊的菌種壓入其中，故我們可以要等間距的安裝四個直徑在2厘米的打孔棒，其打孔的深度應該可以根據(jù)需要人為的設定與調節(jié)，這一切的步驟完成可以考慮用自帶電機去單獨提供動力；對于實現(xiàn)取種、接種這兩個步驟，我們可以采用同一個機械裝置，利用電機的帶動，先移動至菌棒放置處，并設計出齒輪齒條機構，引導取種設備下降取種，接著回復至原來位置并在菌棒到達時，將取好的菌塊用壓力壓至菌棒表面已打好的孔中。第3章 設計方案選擇與計算3.1 工作原理插上電源，按下啟動按鈕，先啟動工作程序，輸送輥道運行，工作人員將已經(jīng)填

22、裝并密封好好的食用菌菌棒袋放置于V型固定塊上，讓其隨傳送帶的一同前行，當菌棒袋按預定時間運動到消毒區(qū)域時，消毒裝置開始噴灑消毒液，對菌棒袋的待打孔接種位置進行消毒殺菌。隨后，隨傳送帶繼續(xù)向打孔裝置運動，在有V塊固定菌袋的情況下，利用打孔裝置打出相鄰間距為1015cm的孔徑為2cm的待接種孔；接著在皮帶輪的帶動下，繼續(xù)傳送到下一個取種接種機構的位置，并在圓筒齒條取種、接種裝置的作用下，將已成塊狀的食用菌接種塊以合適的力度與位置按壓至菌袋中，最后已完成所有的接種步驟的菌袋隨傳送帶運動至尾端，并由工作人員將其取下保管好。如此便完成對一個菌棒接種的工作。如此循環(huán)，可以極大地發(fā)揮接種機自動化的優(yōu)點，減少

23、人員的工作量，提高效率，這樣可以在同樣時間內完成對于大批量菌棒的消毒、打孔、取種、接種，這樣便可以提高產(chǎn)量，創(chuàng)造更多的收入。3.2 傳送機構的總體設計3.2.1 傳送裝置的布置形式輸送機的布置形式可分為：水平型、傾斜型、水平傾斜型、綜合型等。在選擇和確定板式輸送機的布置形式時，我們應從以下幾個方面來考慮：1.必須滿足工藝要求。即應能符合工藝提出的運輸路線、輸送量和需要在其上面完成的工藝作業(yè)等要求。在本次設計中就是要可以將菌棒袋按適當?shù)乃俣纫来谓?jīng)過各個裝置的加工處理過程。2.在滿足工藝要求的前提下，應力求最簡潔的布置形式。布置形式越簡單，輸送機線路的轉折越少，其運行阻力就越小，對各個部分的要求也

24、就越小，因此可降低制造成本，提高輸送機的經(jīng)濟性8。3.在對輸送機布置時，應充分考慮輸送機與各有關工步的關系。要綜合研究各個方面的情況與要求，追求整體布置的合理性和經(jīng)濟性。綜合各方面因素的考慮，在本次設計中選擇水平型板式輸送機。3.2.2 電動機的選擇電動機是輸送機的重要組成部分，應遵循以下原則進行選擇1.功率的選擇原則：選取電動機時必須要明確功率大小、額定轉速以及電動機結構形式等方面要滿足此次機械設計的要求。電動機的功率不能選取過小，否則將難于啟動或者造成勉強啟動，使運轉電流超過電動機的額定電流，導致電動機過熱以致于最終燒損。電動機的功率也不能選擇太大，否則不但提高成本，而且電動機在低負荷下運

25、行，其功率因數(shù)都不高，造成功率浪費9。2.根據(jù)電動機的工作環(huán)境選擇電動機類型原則：例如在煤礦企業(yè)中選取電機，應采用防護式、封閉式、防爆式電動機：這種電動機的轉子，定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內，能有效的防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內部，但它的密封性不很嚴密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機屬于這種防護形式10。3.電動機電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機的類型，功率以及使用地點的電壓來決定。電動機的額定轉速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而決定，一般采用盡量高轉速的電動機。4.在滿足其他條件的前提下優(yōu)先選用結構簡單，運行可靠，維護方便且價格合理的電機。在綜合了本次機械設計課題的具體要求，以及電動機

26、工作環(huán)境等諸多影響因素后，我們決定選用異步電動機來對工作中的動力需求進行滿足。異步電動機具有結構簡單、維修方便、工作效率高、重量較輕、成本較低、負載特性較硬等特點，可以滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)機械的電力傳動需要。因此，在國民經(jīng)濟的各部門特別是工業(yè)電器部門得到廣泛應用，并作為機床、各種膠帶運輸機械、起重運輸機械、輕工業(yè)等設備及其他通用設備的動力源。它是目前各類電動機中應用最為廣泛、需要最多的一類電動機。在本次的設計中選取Y系列異步電動機3.2.3 帶速的選擇 帶速是輸送機的重要參數(shù)，應遵循以下原則進行選擇11：1.長距離，大運量，寬度大輸送機可選擇較高帶速；2.傾角越大，運距越短則帶速亦應越??；3.粒

27、度大，磨琢性大，易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；4.采用卸料車卸料時帶速不宜超過2.5m/s，采用犁式卸料器卸料時，帶速不宜超過2m/s5.輸送成件物品時，帶速不得超過1.25m/s6.手選用帶式輸送機帶速一般為0.3m/s；在本次的設計中為了便于對菌棒進行處理，我們將輸送帶的傳送速度定為0.3m/s。3.2.4 總體布置設計概述：影響帶式輸送機總體布置的因素有：輸送機外形尺寸，驅動裝置位置的設計布局，托輥間距，輸送帶，封閉外殼等。這些因素的變化都會帶來輸送機上面裝置布局的變化。1.輸送機外形尺寸的設計：出于對操作人員的舒適性的考慮，我將此次的設計與人機工程相聯(lián)系起來，充分考慮了對于大多數(shù)

28、人員的舒適度。圖41.坐姿人體尺寸示意圖百分位數(shù)測量項目1510509095991.1坐高8368588709089479589791.2坐姿頸椎點高5996156246576917017191.3坐姿眼高7297497617988368478681.4坐姿肩高5395575665986316416591.5坐姿肘高2142282352632912983211.6坐姿大腿厚1031121161301461511601.7坐姿膝高4414564644935235325491.8小腿加足高3723833894134394484631.9坐深4074214294574864945101.10臀膝距4

29、995155245545855956131.11坐姿下肢高892921937992104610631096表31.男（1860歲）坐姿人體尺寸表（單位：mm）根據(jù)上面的圖表所提供的數(shù)據(jù)，我們可以分析得出：只要可以將接種機的外形尺寸設計的可以滿足95%的用戶需求即可12。此處我們將接種機的操作面高度的設定由坐姿肘高，小腿加足高兩者來大體確定，即操作面高=坐姿肘高+小腿加足高+寬放值。假定寬放值設為200mm，則出于以上的人機工程數(shù)據(jù)分析，我將接種機的外形尺寸大體定為1800（L）650（W）950（H），此外形對于大部分的操作人員來說是比較舒適的。2.驅動裝置位置的設計布局：在此次的設計中出于安

30、全的考慮，將驅動皮帶輪轉動的電機布置于接種機的底部支架板上。并且將電動機的轉軸指向設定為與操作人員的操作方向相同。以此來盡可能讓操作人員遠離危險13。3.托輥間距：托輥間距應滿足輥子承載能力和輸送帶下垂度兩個條件。凸弧段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2。受料段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2-1/3 。因受力過大需加密托輥時，可根據(jù)實際需要，由設計人員確定具體的托輥間距。輸送質量大于20kg的成件物品時，托輥間距不應大于物品長度（沿輸送方向）的1/2；對于20kg以下的成件物品，托輥間距可取1200mm。填裝好的菌棒袋的凈重約為2.5kg，故可以將相鄰托輥的間距適當?shù)姆糯??？梢匀≈?/p>

31、為150mm200mm。4.輸送帶： 輸送帶是帶式輸送機中的拽引構件和承載構件，是帶式輸送機最主要的部件，其價格一般占整機價格的30-40或以上。因而，選擇適用的輸送帶，降低輸送帶所承載的張力，保護輸送帶在使用中不被損傷，方便輸送帶的安裝以及更換和維修，延長輸送帶的使用壽命等成為輸送機設計的核心內容。普通輸送帶的芯層和覆蓋膠可用多種材料制成，為了適應不同的工作條件，要考慮對于輸送帶的規(guī)格的選取14。輸送帶的選用：1) 類型選擇：普通輸送帶一般多采用橡膠覆蓋層，其適用的環(huán)境溫度與輸送機一樣為-20至40。環(huán)境溫度低于-5時，不宜采用維綸帆布芯膠帶。環(huán)境溫度低于-15時，不宜采用普通棉帆布芯膠帶。

32、在環(huán)境溫度低于-20條件下采用鋼絲芯膠帶時，應采用耐寒型膠帶并與制造廠簽訂保證協(xié)議。普通橡膠輸送帶適用的輸送物料溫度一般為常溫。2) 帶寬：取700mm ，層數(shù)：3層 ，上膠厚：3mm，下膠厚：1.5mm5.封閉外殼：封閉外殼式輸送機能夠防止外來污染，提供更可靠的運行保障，其各部分尺寸要按照各部件的運行要求來加工，但在此次設計中沒有此類的技術要求，所以為了節(jié)省成本，采用開放式輸送機。3.3 消毒機構的總體設計3.3.1 方案的分析與擬定經(jīng)過仔細的分析任務書的主要內容與用戶的實際使用要求，可以知道，消毒機構的主要運動是往復運動，而可以實現(xiàn)此需求的機構有：凸輪機構，曲柄滑塊機構，齒輪齒條機構等。再

33、考慮到齒輪齒條運動較簡單，運動銜接性較好，故選用齒輪齒條作為往復運動的機構。在此之前的人工的消毒方法是往復的將消毒藥水擦拭于菌棒上，而如果要用機械來實現(xiàn)往復地蘸藥水這一動作將會很復雜，綜上考慮，在設計消毒機構時選用噴灑藥水的方式來完成，既能較好地實現(xiàn)對菌棒表面的消毒，設計出來的機構也會比較簡單、經(jīng)濟。而且由于輸出的速度很低，故機構的傳動比較大，所以減速器部分用蝸輪蝸桿減速器比用高級齒輪減速器更簡單經(jīng)濟。因此將整個消毒機構的結構大致劃分為：電機蝸輪蝸桿減速器出輪齒條活塞式噴灑裝置3.3.2 消毒機構設計簡圖圖32.消毒機構設計簡圖3.4 打孔機構的總體設計用戶提供的設計要求：1. 打孔階段：在菌

34、棒表面涂擦完消毒液后打孔，每段菌棒均勻打3-4個孔，孔深4-5cm，不能打穿；2. 放種階段：將生產(chǎn)種成錐形塞入孔內，接種口要緊實飽滿（但不能擠壓），防止雜菌從空隙侵入。為節(jié)約設備占用空間，提高設備利用率，盡量減短設備長度，我們在設計時擬采用使菌棒橫向運動，用以保證4孔同時完成等間距、等深度、等直徑的打孔工作。在打孔時我們需要打孔棒往復間歇運動，為實現(xiàn)往復運動，擬采用偏心輪與連桿組合機構15，并通過設計相應的電氣控制來實現(xiàn)其間歇運動。我們可以知道：對不同的食用菌，或對同種食用菌的所采用的不同培養(yǎng)基，所要求的接種量及打孔數(shù)并不完全一致，我們可以設計出可拆卸式打孔棒，并使打孔棒連接在動導軌上以使之

35、與同步運動，且可隨生產(chǎn)需要在導軌上移動來調整打孔棒之間的距離或改變打孔棒數(shù)量，使之具有一定的生產(chǎn)柔性。為節(jié)約成本和節(jié)約空間，擬選用較高轉速的電動機，并設計減速器以保證其較低速度下的工作，擬選用傳動比較大、傳動較平穩(wěn)且經(jīng)濟實用的蝸輪蝸桿減速裝置來實現(xiàn)減速。3.5 取種、接種機構的總體設計3.5.1 方案構思在原有人工取種接種的基礎上，參考其操作的基本流程，考慮實際接種過程的各種因素，集取種接種一體化，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、標準化，從而保證食用菌的質量，以期能夠達到顯著的經(jīng)濟效益。3.5.2 方案應滿足的基本要求 1. 保證該機構有必要的可行性性和經(jīng)濟性。 2. 三個機構能夠按順序作業(yè)，不能出現(xiàn)紊亂。

36、3. 工作可靠。取種接種過程中，不能作業(yè)不到位。除此以外，取種接種機構還應當滿足整體尺寸和質量小，制造成本低，維修方便等要求，操作簡便，有相應的安全保護裝置16。3.5.3 食用菌取種機構上下運動設計方案該部分機構采用的是電動機為Y系列三相籠型異步電動機，三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，電壓380V，其結構簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便；另外其傳動功率大，傳動轉矩也比較大，噪聲小，在室內使用比較環(huán)保。傳動裝置采用單級蝸桿減速器組成的減速器，采用蝸桿傳動能實現(xiàn)較大的傳動比，結構緊湊,傳動平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運動的場合。工作時有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸

37、承可以減小這缺點帶來的影響，但它常用于高速重載荷傳動，所以將它安放在高速級上17。并且在電動機心軸與減速器之間采用聯(lián)軸器聯(lián)接?？偠灾?，此工作機屬于小功率、載荷變化不大的工作機，其各部分零件的標準化程度高，設計與維護及維修成本低；結構較為簡單，傳動的效率比較高，適應工作條件能力強，可靠性高，能滿足設計任務中要求的設計條件及環(huán)境。3.6 食用菌接種機的經(jīng)濟技術分析我們設計的食用菌接種機主要用于袋式栽培食用菌的生產(chǎn)中。在食用菌栽培過程中，接種是個費工、費時的手工活，目前市場上尚未見到與此類似的接種機。我們設計的接種機中的傳送、消毒、打孔、取種接種四大裝置均是用220V的交流電驅動的。讓菌袋在由V型

38、塊固定住的前提下隨著傳送帶運動，并且在運動過程中順序的接受消毒、打孔、接種這三大動作。之后隨傳送帶運動至尾部，并由工作人員將其取下，按要求保存。我們的設計完全按照用戶的需求設計，并且考慮到了用戶的經(jīng)濟承受能力，在一定程度上是非常受廣大食用菌種植者歡迎的。我們的設計簡潔，但功能卻很齊全，操作簡便易上手，而且外形按照人因工程來設計，考慮到了廣大用戶的操作舒適度，減少大家的疲勞度。我們的單個菌棒完成整套處理步驟，所需時間是熟練工人的1/31/2，可以大大提高食用菌的種植量，不論是對于個體接種還是對大中小廠的栽培都能取得良好的效益。市場預測：市場潛力大，因為是個空白，應能超過裝袋機的銷量?？紤]到此設備

39、的生產(chǎn)加工成本，將每臺售價定為35005000元之間。產(chǎn)品適用范圍：個體種植戶或大批量接種的工廠。技術要求：操作簡便易學，要求不高。操作人員數(shù)：1人。生產(chǎn)準備期：0.1-0.2年。投資回收：0.5年。預計年總產(chǎn)值 50萬元。3.7 機械主要技術數(shù)據(jù) 機械的使用條件及使用環(huán)境使用條件：電源：220V/50HZ 使用環(huán)境要求：環(huán)境溫度：040 相對濕度最大值：在40時，相對濕度最大值不能大于90%接種機放置場所： 周圍無火源。 干燥，自然通風良好。 安放空間是無菌房間，裝有排風扇。 地面為硬質混凝土地面。 遠離揮發(fā)性物質和易燃性物質。 外形特性及主要技術參數(shù) 安全類別：I類B型設備功率：0.75K

40、W電 源：220VAC/50Hz行程周期：約為8秒 性 能：約600瓶/小時外形尺寸：1800（L）650（W）950（H）設備凈重：400kg設備毛重：450kg操作人員：1人第4章 部分主要部件的設計分析和強度校核4.1 傳送裝置電機的選取及電機性能分析1. 確定電動機的轉速通過查閱機械設計基礎課程設計中的Y系列（IP44）三相電動機技術數(shù)據(jù)可知，同功率的異步電動機的同步轉速分為3000、1500、1000、750r/min等幾種。一般來說，電動機的同步轉速越高，磁極對數(shù)越少，外廓尺寸越小、價格越低；反之，轉速越低，外廓尺寸越大，價格越高18。故出于經(jīng)濟的考慮，在本次設計中選擇同步轉速為3

41、000r/min的電動機。2. 電動機功率的選擇選擇的原則：功率選的過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，而且功率因素很低，造成浪費。對于長期連續(xù)工作，載荷較穩(wěn)定的機械，可根據(jù)電動機所需的功率Pd來選擇，而不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩，選擇是應該使電動機的額定功率稍大于電動機的所需功率。根據(jù)電動機功率的計算結果，所以本設計初步選用同步轉速為3000r/min,功率初步為0.75KW電動機的。3. 電動機的型號的確定 由于已選取同步轉速為3000r/min，功率為0.75KW，再結合本次機械設計中的已知信息：輸送物品為散

42、狀物。綜合考慮后，符合本次設計的Y 系列（IP44）電動機的技術數(shù)據(jù)見下表。型號額定功率/KW滿載轉速r/min堵轉/額定轉矩質量/kgY801-20.7528302.216Y802-21.128302.217Y90S-21.528402.222Y90L-22.228402.225表41 Y系列（IP44）電動機的技術數(shù)據(jù)由機械設計基礎課程設計可得電動機型號為Y801-2的同步轉速為3000r/min、滿載轉速為2830r/min的Y系列電動機。對于安裝方式的選擇，電動機安裝方式有臥式和立式兩種。臥式電動機價格較立式的便宜，當然有時也要根據(jù)實際的工作環(huán)境來選擇。所以通常情況下多選用臥式電動機，

43、一般只在簡化傳動裝置且必須垂直運轉時才選用立式電動機19，本設計中選用臥式。4.2 蝸輪蝸桿的參數(shù)計算1. 傳動參數(shù)設計時選定蝸桿輸入功率P=0.2475kW，蝸桿轉速為，蝸輪轉速為，理論傳動比i=12.01，實際傳動比i=12，蝸桿頭數(shù)4，蝸輪齒數(shù)為，蝸輪轉速2. 蝸輪蝸桿材料及強度計算減速器為開式傳動，蝸桿選用材料45鋼經(jīng)表面淬火，齒面硬度 45 HRC,蝸輪緣選用材料ZCuSn10Pb1,砂型鑄造。蝸輪材料的許用接觸應力，由機械設計基礎表11-6可知,=250Mpa。估取嚙合效率：蝸輪軸轉矩：載荷系數(shù)：載荷平穩(wěn)，蝸輪轉速不高，取K=1.1。計算值 模數(shù)及蝸桿分度圓直徑由機械設計基礎課程設

44、計中表11-2取標準值，分別為：模數(shù) m=2mm蝸桿分度圓直徑 3. 相對滑動速度與傳動效率蝸桿導程角 蝸桿分度圓的圓周速度 相對活動速度 當量摩擦角，取值為驗算嚙合效率 （與初取值相近）。傳動總效率 參看機械設計基礎表12-8。4.3 傳送帶帶輪尺寸外形的選取估取小帶輪的直徑約為150mm，大帶輪的直徑約為300mm，此時小帶輪應該選用腹板式，而大帶輪應采用孔板式20，其中小帶輪的輪轂的長度是根據(jù)電動機的轉軸直徑所選的即d=42mm,大帶輪的輪轂的長度是根據(jù)減速器高速端軸的直徑選擇的。查閱機械設計基礎課程設計中表3-5普通V帶的結構和尺寸，則可以得到A型帶輪的頂寬b=13mm；節(jié)寬bp=11

45、.0mm；高度h=8mm；帶質量為q=0.10；輪緣尺寸參數(shù)：=2.75mm，=8.7mm，e=15mm，f=10mm，；帶輪外徑；帶輪寬度B=(z-1)e+2f=(1-1)15+210=20mm；21所以 ；l=（1.52d）=（63 mm84mm），可選取為l=64mm；S=0.25B=0.2520=5 mm所以；如下即為帶輪的結構示意圖：圖42小帶輪的示意圖圖43大帶輪的示意圖 結 論本文所作的主要設計工作是針對當前我國大多數(shù)的食用菌種植仍然是人工完成，不僅工作量大，而且費時費力這一現(xiàn)狀所展開的，我們的設計目的就是為了盡我們最大的努力去改變這一情況，改善種植人員的基本工作條件，提高效率，

46、最大化的提升工作質量，給廣大的工作者創(chuàng)造最大限度的盈利22。在本文中主要探討了接種機設計的設計思路與實現(xiàn)方法。在設計過程中借助了Solidworks三維繪圖軟件對我們的設計進行三維造型，給我們以最為直觀的感受，并為接下來對各個工作裝置的具體實現(xiàn)打下基礎。全文主要工作如下：1. 對國內外現(xiàn)狀進行分析只有在明確了我們的設計在國內外所處的位置，才能夠讓我們明確此次設計的重要性，正因為我國在食用菌自動化種植方面仍然處于劣勢，所以我們才有必要去盡我們的努力去改變這一現(xiàn)狀，設計出一個能夠被廣大食用菌種植者所接受的自動化接種機械。2. 各個裝置的大體設計通過對用戶的需求進行討論，明確自己的設計任務，并通過查

47、閱資料去了解如何在滿足用戶需求的前提下實現(xiàn)接種機功能，并且分析對于種植過程中所要實現(xiàn)的各個步驟如何用簡單安全的機構去加以實現(xiàn)。3. 食用菌接種機評價與參數(shù)描述將我們所設計的食用菌接種機的主要特征與現(xiàn)有的一種接種機進行分析對比，明確我們的優(yōu)勢與劣勢，并且列出我們設計的接種機的主要機械參數(shù)，便于用戶了解我們的機器。雖然經(jīng)過長時間的分析設計，我們最終有了一個較為滿意的設計，單可以看出我們的設計還是屬于比較粗糙的，各個環(huán)節(jié)的設計還不是非常詳細和規(guī)范，這還需要在后續(xù)工作中進一步完善。參考文獻1 胡志超，王海鷗，謝煥雄，等.我國食用菌工廠化生產(chǎn)的現(xiàn)狀與發(fā)展，農(nóng)業(yè)裝備技術，2006.10,32(5)，910

48、2 李玉.中國食用菌產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及前瞻，吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2008，30(4)，4464503 Aishverya srivastava , Akanksha singh , R.Balaji Raja ,etc. Shelf-life extension of fresh Mushrooms (Agaricus bisporus) by application of Tomatopaste,International Journal of Engineering Science and Technology, International Journal of Engineering Scienc

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