蘑菇装袋机的设计与研究

蘑菇装袋机的设计与研究
引  言
随着二十一世纪高科技的发展在农业深加工以及农业机械方面也借助着高科技的洪流迎头直上。尤其是农业机械化及其制动化方面更是发展前景广阔，在党的十六大以来党中央根据全面建设小康社会、加快推进现代化建设的客观要求，提出把发展和解决好‘三农’问题作为重中之重。以应用自动控制和计算机技术来实现农业生产和产品自动化，是农业机械化的重要标识之一。以实现农业的机械化和电力代替人的手工操作为目的。而农业机械的历史可以追溯到原始社会，那时由于生产技术的限制农业生产效率非常低，直至十九世纪末二十世纪初才得到快速的发展，而在农业机械的基础上发展出了农业深加工，亦即对农产品进行深度加工制作来体现其效益最大化的生产环节与农产品粗加工相对应。如将玉米，水稻加工为玉米粉，大米的生产工艺。称为粗加工，而在粗加工基础上对以上的半成品进行加工和完善使其更具价值来追求更具价值的附加值产品，称为深加工，如将面粉加工成馒头，米粥，及各种面食产品。蘑菇自动装料机就是农业机械在现代科技发展洪流下的产物，更能衍生出各种农业深加工产品。
在近年来由于农业机械和农业深加工的快速发展和日趋扩大的蘑菇栽培基地的影响下，产量迅速上升。在中国蘑菇资源主要分布在中部以及江南各部分地区，有英国，德国，澳大利亚，美国，东欧等58多个国家在进行人工种植蘑菇，现在正向机械化方向发展。中国从美国引种双孢蘑菇，香菇，平菇，金针菇后现在双孢蘑菇种植范围已遍布各省。我国香菇主要分布于新疆，黑龙江，浙江，江苏，江西，云南，贵州，福建，吉林，安徽，河南，河北，辽宁，湖南，湖北以及台湾等省。现在蘑菇的种植基地几乎遍及全国，主产省份为河南，河北，湖南，湖北，台湾，山东广东等^[1]。据统计，2003,2004,2008年我国香菇的产量分别为550.0、112.5和207.2万吨，产量逐年上升，尤其是我国的双孢蘑菇年产量超过100万吨，年出口一直保持在50万吨左右，同时在现代化对蘑菇的改进和培养技术的发展下产品的质量也有了质的提高。栽培方式呈现现代技术的多样化。
在我国农业机械化发展潮流下，我国双孢蘑菇，香菇的种植模式也慢慢的走向工厂化生产，我国双孢蘑菇至今已经有100余年的发展历史，而在双孢蘑菇，以及香菇的培植过程中，我国的蘑菇栽培有着有着非常大的发展和革新，双孢蘑菇也由以前的三五家发展到至今的60多家，在工艺和生产技术上得到了非常大的提高，实现了栽培原理机械化处理，使其无公害生产。
人类从食用菌中拾取的重要矿物质之一就是维生素D。在很多专家的综合检查下发现蘑菇有着非常高的医疗价值以及使用价值。蘑菇及其衍生物具有非常搞得营养价值以及医疗作用。金针蘑菇含有丰富的蛋白质、脂肪酸，核苷酸，矿物质，单糖和二糖。据科学家统计，双孢蘑菇蛋白质含量为 35%-46%,脂肪含量为0.5%-0.8%,蘑菇中富含各种营养如亚硝酸酸和亚油酸等。
在农业机械行业中大部分机械是根据其特点来进行专门设计制造的，主要按其动力及其配套方式分类的，按作业方式可以分为行走作业和固定作业，而蘑菇自动装料机就是农业机械中的固定作业，而在固定作业的农业机械中又有可转移作业定点和固定不可移动两点。而对于某作业项的机械，首先应满足农业技术要求，并且在一定范围内有调整性，或者可以采用变形的方式以适应不同的农业技术要求。农业机械化是农业现代化的重要标志和主要的内容，二十一世纪看一个国家的农业是否现代化，关键是看这个国家的农业机械是否先进随着科学技术发展，我国的农业机械在自身多年的发展下也取得了巨大的成果，但也与发达国家有一定的差距，我们必须认清我国农业机械的薄弱环节，要明确目标，找准发展的方向，才能充分发挥我国在农业机械方面的主力军的作用。必定会迎头赶上世界的潮流。
在我国整个食用菌行业中，金针蘑菇为我国食用菌出口创造了最多的出口产品，但食用菌的生产机械总体上说却比较滞后，与世界上的发达国家的差距比较大。如美国的农业机械发展从十九世纪末都已经开始，我国在建国之后才开始重视，甚至一部分仍停留在家庭手工作坊式的操作中,是一种低产、低效和资源浪费的生产方式，而且相当浪费时间与当今食品绿色化、加工智能化的要求相比，还极不协调和落后。因此要想追上发达国家关于农业机械发展食用菌加工机械就必须提上日程。因此，全面发展蘑菇及其副产业，种植农业深加工和农业机械都具有重要的意义也对于我国开发利用蘑菇资源具有重要意义。
第1章绪论
1.1 研制蘑菇装袋机的目的和意义
中华人民共和国成立之初，广为发展新式农产品，用来替代传统的低效率，低产量的农业机械。尤其注重农业机械化及其自动化，生产具有农业机械自动化系统的规划设计，企业经营管理和农业机械化及其自动化的研究开发，推广应用基本的能力。
自从1972年改革开放后，我国蘑菇工业得到迅速发展，蘑菇的生产机械化，已成为社会的需要。国家已经明确积极发展蘑菇产业，增加农业的后续效益，努力拓宽农民增收领域。并且以食用菌加工为龙头，带动蘑菇产业结构的升级。我国是一个农业大国，农产品十分丰富，进行蘑菇深加工已成为热门话题，并是当前和今后的发展方向。而研究蘑菇自动装袋机的目的是通过现代科技技术与传统技术相结合来实现提高装袋机的生产效率。
（1）掌握自动化控制技术，农学，机械学及经营管理方面的基本理论或基本知识。强化用AutoCAD、SolidWorks画3D图的使用能力以及学习经营管理的能力和农业生产机械化系统的能力。
（2）必须要掌握农业机械化及其自动化装备的性能的设计，使用维修方法，实验鉴定和选型配套方面。
（3）了解中国农业机械及其自动化的新工艺，新装备，以及发展方向，新技术的科研，开发，推广能力。
（4）逐渐练习较强的信息处理能力和调查研究能力，组织与管理，口头语文字表达，具有独立获取知识，信息处理的基本能力。
（5）了解我国在农业机械自动化以及农产品深加工方面的方针，政策和法规。
（6）具有较强的文件检索，资料查询的方法。具有一定的科学研究以及实际工作能力。以及了解机械工程，作物学，农林经济学方面的知识。
在写蘑菇自动装料机论文的过程中要以提高自然科学为目的，要学会本专业的所必须的实验，绘图，计算，测验，文件检索，和基本工艺，理解机械自动化领域宽广的技术理论知识，主要包括机械设计工程学，机械制造基础，机械学，力学，电子与电子技术。了解农业机械未来会怎样发展。
在蘑菇装料机加工方面蘑菇自动装料机是农产品深加工的一种，蘑菇加工是对蘑菇及其物料进行加工，以满足市场和消费者需求的过程。香菇及其食品等制品正日益受到人们的重视和青睐。双孢蘑菇不仅营养价值高，味道鲜，而且富含维生素D，热能低，具有非常高的医疗保健作用，尤其具有抗癌的作用，因而日益受到全世界各国人民的喜爱，是目前世界上人工种植最广泛、产量最高、出口量最大的食用菌。食用菌原料资源非常丰富，加工利润又相当稳定。但总体上来说食用菌的生产机械总体上说却比较滞后。一部分仍停留在传统的家庭工业作坊式操作,是一种既浪费资源又浪费时间的方法，而用农产品深加工是非常又前景和经济价值的。

1.2蘑菇装袋机的特点
    1.劳动强度低，生产效率高。　
    2.一机多用，用不同菌料可生产不同产品，蘑菇、香菇、杏鲍菇、白灵菇等，提高机器的利用率和实用性　　
    3. 整机采用专门配套的电气控制电路，自动化程度高，非常先进。
    4.操作简便，节能低耗，适用范围更加广范。
    5.更加安全卫生、性能稳定和机器工作寿命长。
1.3我国蘑菇装袋机的发展现状
香菇的人工栽培在中国经历了悠久的岁月，而在中国和欧洲都有记载栽培食用菌和利用食用菌进行医疗的记录，食用菌还具有较高的药用保健价值，如抗病毒，抗菌，抗癌作用作用等, 金针蘑菇能润燥化痰，且性平、其味甘，能补脾益气，有滋补作用。经常吃蘑菇对降低血压有非常明显作用。
香菇装袋机伴随着袋料香菇的发明应运而生，由最初适合小规模使用的简易手推装袋机，到今天专业为香菇生产基地设计的高性能香菇装袋机经历了几十年的时间^[3]。长期以来。香菇种植过程中。老式香菇装袋机装袋质量差。微孔感染率高。装袋长短不好调节。装袋松紧不好控制等诸多弊病一直困扰着大型香菇种植基地和广大菇农。现代社会比传统农具要求更高。生产食用菌的过程中和一些食用菌工厂都是用人工来进行作业完成。严重与现代所要求的绿色低能不符合。而制造蘑菇自动装料机的目的之一就是用电机自动化的自动装料机来替代传统的低产量的人工生产方式。在我国总体上来说食用菌的生产机械总体上说却比较滞后。一部分仍停留在传统的家庭工业作坊式的使用，用户在使用自动装料机的时候可以轻松简单的操作，上手简单安全。具有以下优势：
1、装袋快速、超长的使用寿命、高稳定性、低故障率。
2、超低的微孔感染率、长短松紧控制具有自由灵活可靠的优势
3、装料机生产量大，是食用菌类种植业户的最佳选择。
4、便携易用，不论是家用还是工厂操作方便。
1.4蘑菇装袋机行业发展存在的问题
   中国在蘑菇自动装袋机行业的发展中出现诸多的问题，而其中多数情况并不容乐观，蘑菇自动装料机过程体现了与中国社会经济、文化背景相适应的有别于发达国家的特点，而这就是农业机械发展之中的不平衡性，而在农村中很多地区存在买不起和用不好农业机械的问题，以此影响了和制约了农业机械销售和数量水平的提高。由于我国南北差异大，地理条件和气候的不同的因素决定了我国农业机械化的过程在全国不同区域经济、条件、发展水平下将体现出不同区域的发展特点。
在蘑菇自动装料机发展过程中另一个存在的问题是农业机械自动化总量的不足，结构不合理。一是更新换代乏力，老化严重。二是低档次农业机械多，高档次机械少。三是农业机械作业配套机具少，而且配套比率低。我国农业自动化方面在不同生产的环节上有着非常大的差距，目前最突出的是自动装料方面水平太低，要解决现有农业机械问题必须把农业机械装备结构进一步优化，而现在低档次的农机产品过多，高性能的农业机械少，机具少，单功能的农业机械多，多功能的农业机械少，而那些安全环保，节能高效的农机具尚未得到普及和应用。农业机械在推广上阻力较多，一些农民和基层群众传统观念太强与现代农业机械发展不向适应，农业机械自动化与传统机具不向匹配，种种因素都在制约着农业自动化的发展。
纵观全球，美国农业机械经过半个世纪的发展也逐渐暴露出发展的诸多问题，由于美国现代化的农业机械基本上是工业生产的一个变种，因此发生在工业生产中的污染，生态毁坏现象也都是农业机械生产部门的主要问题，由于农业生产的广阔性，所造成的危害更大；而历史已经验证，每一次新技术的发明和创造，都在给农业发展铺平道路，生产要素决定性作用逐步削弱；世界农业机械发展的历史实际上就是从人力农业到机械农业最后到智利农业的过程。随着科学发展，时代的进步农业机械就越来越需要智利来运行，以及人工智能自动装料机等问题都将在现代科技的发展下得以解决。

第2章  蘑菇装袋机的总体结构
2.1装料机进料部分
    往加料仓中加入调配好的蘑菇菌料，加料仓有个绞料爪对菌料进行初步搅拌。搅拌后的菌料直接落入绞料仓。
2.2 装料机绞料部分
    绞料仓内有一根长绞龙，对菌料进行二次搅拌，并将其推入过渡仓中。
2.3装料机出料部分
    过渡仓推出的菌料进入出料筒，出料筒内也有一根绞龙，将菌料推进套在出料筒上的袋子中，装满菌料的袋子被活动出料架推出。
2.4蘑菇装袋机的总体布局
    初步定蘑菇装袋机的总体布局如图2.1，图2.2，图2.3所示。

结论
这是在大学的最后几个月，我们突然接到了要写毕业论文的任务，刚开始的时候心中一片迷茫，也不知道该选哪方面的论文，后来经过初步的了解，才发现机械设计才是我所感兴趣的所在，在经过深思熟虑之后就选择了由苏教授所负责的题目，蘑菇自动装料机的设计与研究，刚开始心里一片迷茫，内心一片忐忑，经过苏老师的讲解和自己所查询的资料自己也慢慢产生了兴趣，而经过几个月的奋战，终于把毕业设计基本完成，回想起这段紧张而又充实的日子让人感慨万千。在我设计蘑菇自动装料机的过程中把我以前所掌握不牢固的知识又重新练习了一下。一些不懂得地方在经过询问老师通过去图书馆，阅览室以及在网络上搜索的方式得到了理解。
在刚开始的时候资料并不是很多，做的时候总有些力不从心，总以为材料多才有实用价值，但写着写着就发现很多资料跟自动装料机关系不大。需要我去驾驭材料而不是受到材料的限制。在通过对英文资料及翻译，论文的封面格式等再进行补充和完善，主要在农业机械以及农产品深加工方面花费颇多的时间，而蘑菇自动装料机是农产品深加工的一种，在本次的论文设计中充分的了解了农业机械对现代科技的影响力，以及科技发展对现代生活的影响。当我打完论文的最后一个字的时候虽然很累但心是甜的，回想起这段紧张而又充实的日子让人感慨万千。在我设计蘑菇自动装料机的过程中把我以前所掌握不牢固的知识又重新练习了一下。给我带来了非常难忘的记忆。综合本次设计的经验和不足，提出了以下的几点展望：
(1)在动力学分析理论方面，虽然目前动力学算法有很多用在蘑菇自动装袋机设计上的，但是关于系统在闭环及连接杆柔韧性的计算上，目前的算法仍然不能满足实时控制的要求。
(2)蘑菇自动装料机的动能提供方面的研究，现在的蘑菇自动装料机在运动过程中需要消耗掉得能量远超过其他机器做同样动作消耗的能量，这就给蘑菇自动装料机的应用带来了很大的局限性，导致能量消耗过大的原因是，要为蘑菇装料机在先行动前，首先要驱动装料机元件开始工作，这时候产生的是负工，且需要消耗掉大量的能量。有很多的研究机构在这方面的研究有了一定的成果。
(3)蘑菇自动装料机在未来很有很大的提升空间，所以要进一步研究机蘑菇自动装料机的功能、控制，使得蘑菇自动装料机在不久的将来具有更大的耐用性和迅速性，充分发挥装料机的优点，这也是自动装料机研究的方向。
(4)很多蘑菇自动装料机的体积太大，重量很重。如果运用到实际中，可能没有足够的空间来为装料机提供工作空间和平台。所以从实际应用的角度来看，这类装料机应该往小，精方向研究和改进。尤其是从机械结构、电路设计、硬件控制等方面都要往体积小，效率高等方向研究和设计。
(5)蘑菇自动装料机存在的不足有：其承载能力不够，所以目前没有能力负重视觉设备，而蘑菇自动装料机智能化的关键是机电一体化的设计，所以要解决这个问题，对蘑菇自动装料机有着质的飞跃。本人的观点是要解决这个问题需要对蘑菇自动装料机的机械结构设计进行优化改进，使得装料机能够承担更大的负重。
(6)蘑菇自动装料机的控制系统方面有很大的改进空间。装料机系统的复杂性设计要就其控制算法严密快速，但是目前存在的算法因为计算量大不能适应实时控制装料机的行动。所以需要研究新的算法，减少运算量，运算量小，控制起来就相对的简单，也就符合实际要求的实时控制性。控制方法也需要找到新的解决办法
本课题的主要任务是完成对蘑菇装袋机的总体研究及设计，使之达到实际使用的要求，同时筛选确定合理的实施方案和设计方法。通过对蘑菇装袋机的特点、总体规划的认识，以及对蘑菇装袋机关键技术的要求进行设计。主要完成了以下工作：
(1) 对全自动蘑菇装袋机进行了总体研究，明确了蘑菇装袋机的构成；
(2) 完成了蘑菇装袋机的总体布局设计，尽量能够从布局上改善经济技术指标；
(3) 确定了蘑菇装袋机的相关技术参数。
通过本次毕业设计和论文写作，我把大学四年里学过的一些专业知识又重新复习了一下，而脚踏实地、坚持不懈、实事求是的学习态度是我在这次设计中的最大的收获，在搜索资料和检索方面都有了很大的提高，在查找资料后，在电脑上进行各类的分类和整理。在蘑菇自动装料机中农产品深加工是现代机械非常重要的一个环节，在农业机械高速发展的现代也使我对农产品深加工产生了浓厚的兴趣，而查询资料的过程中我对蘑菇自动装料机进行了总体的研究，明确了蘑菇装料机的结构，怎样完成蘑菇装袋机的总体布局和和装袋机的总体参数，蘑菇自动装料机是农业深加工的一种，所以在做论文的时候必须对农产品深加工要有深入的了解，在是对我实际能力的一种提升和意志的磨练。并且懂得合理的设计能够降低成本，并且提高生产效率，同时还兼具人性化的特点。在本次装料机的设计中，学习和培养了综合运用所学知识的能力，分析和解决了实际遇到的问题，在老师的帮助下练习了动手能力和专业技能尤其是对3D绘图软件的更深一步的了解。

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[15]单忠臣.机械CAD技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2002：1-9.

中文摘要 I

英文摘要 II

引言 1

第1章绪论 3

1.1 研制蘑菇装袋机的目的和意义 3

1.2蘑菇装袋机的特点 3

1.3我国蘑菇装袋机的发展现状 3

1.4蘑菇装袋机行业发展存在的问题 5

第2章蘑菇装袋机的总体结构 5

2.1进料部分 5

2.2 绞料部分 7

2.3出料部分 8