香菇菌棒自动套袋装置的研制

摘要

香菇产量在我国食用菌生产总量中位居第一，菌棒栽培作为香菇生产培育主要方式之一，其栽培成功有效性对我国食用菌产业发展与菌类销售经济效益的提高具有重要意义。其中，将保水膜及菌袋按先后顺序套于香菇菌棒自动装料机出料筒是香菇菌棒生产过程的重要环节。传统套袋方式为人工套袋，套袋工作劳动强度大，且存在较大安全隐患。随人口老龄化的不断加重和农业劳动力短缺问题与日俱增，用工成本不断攀升，迫切需要实现香菇菌棒套袋过程的自动化。因此，研究香菇菌棒自动套袋装备具有重要科研价值和现实意义。 本文以菌棒制作所用到的保水膜和菌袋为研究对象，为实现香菇菌棒双层袋栽培模式的自动套袋，主要进行了以下4个方面的研究 (1)保水膜及菌袋物理特性研究。该研究旨在为香菇菌棒自动套袋装置方案选择及设计提供理论依据。通过现场调研测量保水膜及菌袋尺寸参数并分析其结构差异。利用万能试验机、真空压力传感器等设备，研究不同直径真空吸盘对保水膜及菌袋的气吸特性，得出直径为10mm真空吸盘对保水膜及菌袋气吸效果最好。按照GBT1040.3-2006塑料拉伸性能测定标准对保水膜及菌袋拉伸特性进行试验，得到其应力-应变曲线，为设计提供依据。 (2)香菇菌棒自动套袋装置总体方案确定。分析人工套袋工艺，提出香菇菌棒自动套袋装置功能、性能要求。结合人工套袋工艺确定香菇菌棒自动套袋装置需完成取袋、开口、撑圆、套袋四个工作流程，根据功能、性能要求对各工作流程方案进行选择。取袋方案的传动方案选择同步带传动及绳轮传动，选择气吸式取袋方案和移动袋盒的换袋方案；开口及撑圆方案选择分段式开口撑圆方案；套袋方案选择气动方案进行传动。 (3)关键部件研究与控制系统设计。对撑圆机构的撑圆导形结构进行设计与研究，根据保水膜和菌袋以及出料筒尺寸结构确定撑圆导形结构基本尺寸参数。结合保水膜及菌袋应力-应变曲线计算撑圆导形结构受力情况，通过静力学分析验证撑圆过程保水膜、菌袋以及撑圆导形结构不会产生破损或断裂。进行多元线性回归正交试验，确定撑圆导形结构表面凹槽间距为0.3mm，凹槽深度为1.84mm时，套袋过程袋子不会滑落。根据自动套袋工作流程对步进电机、传感器、控制器等的选型，最终完成对控制系统硬件结构和控制流程图的设计。 (4)样机试制与试验。为验证套袋效果试制了试验样机。通过多因素正交试验对开口机构参数进行优化，最优组合为：吸盘排数为3排，吸盘行数为3行，气缸速度为0.3m/s，吸盘安装位置为距菌袋边缘10mm。进行整机验证试验，验证结果表明：保水膜及菌袋取袋成功率分别为94%和100%，开口成功率为94%和100%，撑圆套袋成功率为100%和92%。整机套袋成功率92%，每20s可依次完成对一个保水膜和一个菌袋的套袋。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

第二章 保水膜及菌袋物理特性研究

2.1 保水膜及菌袋尺寸结构参数的测量与分析

2.2 保水膜及菌袋气吸特性研究

2.3 保水膜及菌袋拉伸特性研究

2.4 本章小结

第三章 香菇菌棒自动套袋装置总体方案

3.1 人工套袋工艺分析

3.2 香菇菌棒自动套袋装置功能及性能要求

3.3 方案设计

3.4 本章小结

第四章 关键部件研究与控制系统设计

4.1 撑圆导形结构设计与研究

4.2 控制系统设计

4.3 本章小结

第五章 样机试制与试验

5.1 样机试制

5.2 开口机构优化试验

5.3 整机验证试验

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

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