一种适于多级分选的自动苹果分拣机

王晓雷+甘新基+吴爱强+王炎

摘 要：本文对苹果分拣技术进行深入的研究，设计出一种多级分选的自动苹果分拣机。该机采用一种节能的重力辅助动力倾斜分拣机构，利用传送带输送的方式保证苹果坐姿的稳定状态，利用流利条分叉分拣结构对直径大小不同苹果进行快速分拣，实现苹果的多级分拣。实验结果表明：该苹果分拣机可以进行苹果高效自动的多级分选。

关键词：苹果；分拣；自动

1引言

中国苹果年产量居世界首位，但是由于分级技术、产后处理能力缺乏的影响，严重制约着中国苹果产品附加值的提升。现在已有的机械分拣方法有辊轴分选法、滚筒式分选法、回转带分选法、筛子分选法；经过调研分析，现在的机械结构主要存在对苹果损伤大、会出现造成堵塞滑道、分拣效率低下的问题；相对新型的分拣方法。

2工作原理

该机器由传输单元及分拣单元两部分组成。传输单元由电机、辊子、传送皮带、联轴器、进料斗等组成；分拣单元由三组流利条、支架、转轴等组成。每组对置渐开的流利条形成一条分拣槽通道，下方放置有四个滑道以完成苹果的分拣。机器工作时，进料斗的苹果靠重力滚落到传送带上，传送带的平稳运输可使得各种不同形态的苹果由初始的翻滚状态逐渐过渡到稳定坐姿状态。苹果经过分拣槽轨道时，会在分拣轨道上利用流利条的滑动以及本身重力作用逐渐滑下，并一直保持原坐姿的状态，当苹果下滑到大于其直径的位置时，苹果将从滑道下落到下方的滑道中，每个滑道对应一个规格的苹果分拣等级，由此达到分拣苹果的效果。

3主要技术参数

基于苹果果径大小的多级无损自动分拣机技术参数如表1所示。

3.1实验研究

实验依据国家GB/T 10651—2008《鲜苹果》标准及相关规定，以苹果分拣效率和准确率为评价指标，对基于苹果果径大小的多级无损自动分拣机进行性能实验测试。

3.2实验准备

实验仪器：角度测量仪、数字式石英电子秒表（0.0001～99999s）、游标卡尺（0～200mm）。

电机动力：选用MY1025直流电机，额定功率250w，采用电机支架进行支撑固定。

实验对象：随机选取同一种类、不同直径大小的苹果100个，进行对苹果去除软包装的处理，使苹果恢复刚采摘的状态。

机具准备：组装一台可靠的、性能稳定的基于苹果果径大小的多級无损自动分拣机样机，要求各部分工作稳定，机器安装平稳。

4评价指标测试方法

4.1苹果分拣效率

将100个苹果在30秒内倒入苹果料斗中，开启机器开关，并用秒表计时，计100个苹果完成分拣的时间，在林地不同的区域进行5次试验，计算苹果的分拣效率。取5次实验的平均值。

苹果分拣效率为：

C=n；C——苹果分拣效率（个/s）；n——试验苹果个数（个）；t——100个苹果完成分拣的时间（s）。

4.2苹果分拣准确率

将100个苹果根据果径大小进行分类，并进行A、B、C、D记号笔标记处理，打开机器，将标记好的100个苹果放入料斗中，待分拣完成后，进行分类统计，连续进行5次试验，记录每次实验分拣苹果出错的个数，进行计算苹果分拣的准确率。取5次试验的平均值。

苹果分拣的准确率为：

；Y——苹果分拣准确率（100%）；n——标记的试验苹果个数（个）；p——分拣中出现错误苹果的个数（个）。

4.3实验分析

影响基于果径大小的多级无损苹果自动分拣机的主要因素有：①分拣轨道的角度α。根据理论分析计算α在5°左右；②分拣轨道的角度β。根据理论分析计算β在15°左右；③分拣轨道的角度γ。根据逆向建模分析设定γ在58°左右；④传送带的速度V。根据理论计算，V的大小在1.0m/s左右。实验因素水平值选取表2所示。

实验采用变量分析法，分别对角度α、β、γ及速度V进行单一变量实验，实验结果表明各因素优化组合后，其分拣效率为1.89个/s，分拣准确率为95.4%。

5结论

设计的多级分选的苹果自动分拣机采用传送带输送来辅助实现苹果消除翻滚而达到稳定状态，大大降低苹果分拣的随机性；流利条分拣轨道能够实现苹果的无损分拣，效率高、准确率高。该机结构紧凑，操作简单，提高了分拣效率与准确率，减少了苹果损伤，适合广大果农在果园现场操作进行分拣，切实解决了果农的需求。

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作者简介：

作者：王晓雷：男，22岁，山西怀仁人，本科，北华大学机械工程学院，机械制造及其自动化专业。

通讯作者：甘新基，男，48岁，广东省高要县人，副教授，主要从事机电一体化研究。