本站小編為你精心準(zhǔn)備了食用菌培養(yǎng)基料裝瓶設(shè)備研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:為滿足食用菌機械化生產(chǎn)需求，設(shè)計了一種食用菌培養(yǎng)基料裝瓶設(shè)備，闡述了該設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)及工作原理，確定了各關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)，并進(jìn)行樣機性能試驗，結(jié)果表明，各項性能指標(biāo)均達(dá)到任務(wù)書要求。

關(guān)鍵詞:食用菌;培養(yǎng)基料;裝瓶設(shè)備

引言

食用菌是高蛋白、低脂肪，富含維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維的優(yōu)質(zhì)美味食物，且具有抗癌、抗菌和抗病毒等作用［1］。中國是世界食用菌生產(chǎn)第1大國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%以上，在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中，食用菌總產(chǎn)值是僅次于糧、菜、果和油之后的第5大類作物，已成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中一項重要產(chǎn)業(yè)［2-4］。目前許多國家已基本實現(xiàn)食用菌生產(chǎn)全程機械化作業(yè)，如韓國的食用菌栽培場通過計算機智能控制菇房，使整個生產(chǎn)過程按一定程序進(jìn)行，僅在少量環(huán)節(jié)加以人工輔助操作［5］。我國食用菌生產(chǎn)仍以人工操作為主，不僅勞動強度大而且生產(chǎn)效益低。為提高食用菌生產(chǎn)效率，設(shè)計了一種食用菌培養(yǎng)基料裝瓶機，可同時完成多個培養(yǎng)瓶的定量裝瓶作業(yè)，滿足食用菌工廠化生產(chǎn)中基料全自動裝瓶環(huán)節(jié)的技術(shù)與裝備需求。

1結(jié)構(gòu)及工作原理

食用菌培養(yǎng)基料裝瓶設(shè)備主要由瓶筐分離裝置、輸送裝置、定位機構(gòu)、套板裝置、定量裝瓶裝置、打孔壓實裝置、脫板裝置、自動控制系統(tǒng)以及氣動控制系統(tǒng)等組成，可對應(yīng)完成菌瓶筐分離、菌瓶筐輸送、菌瓶筐定位、套板、定量裝瓶、打孔壓實、脫板、板回收和筐輸送等作業(yè)環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。設(shè)備工作流程:菌瓶筐輸送→菌瓶筐定位→菌瓶筐套板→均料布料喂料裝瓶→打孔壓實→脫板回收→菌瓶筐輸送，各個環(huán)節(jié)均為自動化作業(yè)。該設(shè)備的工作參數(shù)如表1所示。

2關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1輸送機構(gòu)的設(shè)計輸送機構(gòu)采用鏈輥輸送原理，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中套板、裝瓶、打孔、脫板環(huán)節(jié)對應(yīng)位置的鏈輥不配有動力，由氣缸推動瓶筐移動，以保證瓶筐的平穩(wěn)輸送。設(shè)定電機轉(zhuǎn)速n為1400rmin，減速比為1∶15，輪系傳動比為1∶1，鏈輥直徑d為0.049m，則瓶筐輸送速度V=nπd=0.238ms。

2.2均勻給料裝置設(shè)計均勻給料裝置由進(jìn)料斗、給料裝置、料位傳感器測量裝置、傳動裝置、均料布料喂料裝置、喂料箱體和驅(qū)動電機等組成，如圖3所示。由于給料裝置中撥料板的寬度、位置和轉(zhuǎn)速會影響喂料均勻性，因此通過前期試驗確定撥料裝置為直徑8mm的圓桿，且其安裝位置與轉(zhuǎn)速均能根據(jù)物料的喂入量及時進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保物料能均勻的分布在裝瓶裝置料斗中。均料布料喂料裝置的作用是將裝瓶裝置中的物料連續(xù)均勻地裝入瓶中，裝置中設(shè)有料位檢測系統(tǒng)用于監(jiān)測喂入量，當(dāng)裝料量出現(xiàn)偏差時，可自動調(diào)整撥料桿與塑料板之間的間隙。料位傳感器測量裝置的作用是控制裝瓶裝置中料層厚度:當(dāng)料層位于低位傳感器測量頭時，傳感器發(fā)出信號，均勻給料裝置開始向裝瓶裝置中加料;當(dāng)料層位于高位傳感器測量頭時，傳感器發(fā)出信號，均勻給料裝置停止向裝瓶裝置中加料。

2.3雙工位分布定量裝瓶裝置設(shè)計雙工位分步定量均勻裝瓶裝置，采用分步定量裝瓶原理，裝瓶時先在工位1裝半瓶，到工位2時再裝半瓶，如此循環(huán)實現(xiàn)雙工位32個培養(yǎng)瓶時裝瓶，大幅提高了裝瓶效率。雙工位分布定量裝瓶裝置如圖4所示。

2.4打孔壓實裝置設(shè)計打孔壓實裝置由移動導(dǎo)套座、變速箱、打孔壓頭、傳動機構(gòu)、驅(qū)動電機、導(dǎo)桿、傳動軸和連桿機構(gòu)等組成，打孔壓實裝置如圖5所示。其作用是在裝滿物料的菌瓶中間打孔，打孔同時將菌瓶中的物料壓實，使得菌瓶中物料上緊下松，以便于接種及菌絲生長。工作時，連桿機構(gòu)帶動打孔壓實裝置下降，裝置在下降過程中一邊打孔一邊壓實，當(dāng)其到達(dá)下位時打孔壓實動作結(jié)束。打孔深度由曲柄連桿的行程決定，因此所有瓶子打孔深度一致。程序控制打孔壓實裝置打完孔后返回上位，電機驅(qū)動16軸齒輪箱，可一次完成16個瓶子同時打孔壓實。

2.5控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)以O(shè)MRONPLC為控制核心，以光電開關(guān)和接近開關(guān)為輸入單元，以電機和電磁閥為輸出單元，既可以實現(xiàn)對各工作機構(gòu)運行的單獨控制，滿足設(shè)備調(diào)試、檢驗與故障診斷工作需要，也可以對各工作機構(gòu)進(jìn)行順序集成控制，實現(xiàn)連續(xù)節(jié)拍化高效率生產(chǎn)。為優(yōu)化筐托起、輸送、定位、套板、裝瓶和脫板的最佳時序以及位移邏輯關(guān)系，進(jìn)行仿真模擬試驗，并根據(jù)時序圖，開發(fā)了由光電傳感器及邏輯程序組成的控制系統(tǒng)。根據(jù)給料和裝瓶時序關(guān)系，開發(fā)出給料、料層控制、均料布料喂料與裝瓶聯(lián)動機構(gòu)，實現(xiàn)時序與位移的有序聯(lián)動。工作時，PLC根據(jù)進(jìn)筐光電信號控制均料布料喂料裝置轉(zhuǎn)動向菌瓶喂料，喂料轉(zhuǎn)動時間由PLC程序控制。當(dāng)氣缸推動筐移動到筐出口時，光電傳感器檢測到達(dá)信息，發(fā)出信號，脫板裝置上升使套板從瓶口上脫開并上升到頂部，頂部光電傳感器發(fā)出接收信號，脫板動作結(jié)束。

3性能檢測

委托國家農(nóng)機具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行了樣機性能檢測，主要性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，如表2所示。

4結(jié)束語

本研究突破強制喂料、三維均勻布料、多組定容以及裝瓶等技術(shù)，能夠依次完成菌瓶筐輸送、定位、定量裝瓶、基料壓實和菌瓶筐輸送等操作，實現(xiàn)整個食用菌培養(yǎng)基料裝瓶過程的自動化作業(yè)，滿足食用菌工廠化生產(chǎn)對培養(yǎng)基料自動裝瓶設(shè)備的需求。

參考文獻(xiàn)

［1］關(guān)健，陳學(xué)玲，薛淑靜，等．食用菌加工研究進(jìn)展與展望［J］．河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，12(1):114-115．

［2］高茂林．我國食用菌產(chǎn)業(yè)概況［J］．全國食用菌信息，2017(12):2-3

［3］張金霞，陳強，黃晨陽，等．食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢［J］．菌物學(xué)報，2015，34(4):524-540．

［4］李玉．中國食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢［J］．食藥用菌，2011，19(1):1-5．

［5］楊軍．韓國食用菌工廠化設(shè)施栽培與食用菌市場［J］．中國食用菌，2004(2):7-8．

作者：吳麗麗 徐名漢 申文龍 董世平 單位：中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院