0. 引 言

塑料发泡网套能有效降低运输过程中球形水果发生机械损伤的概率，而且材料成本低。目前市场上几乎没有水果网套自动包装的机器。苹果、脐橙等球形水果的网套包装只能通过人工的方式进行。而人工包装劳动强度大，效率低，不能满足现代农业生产的需要。为了解决这一问题，急需研制一种能对苹果、脐橙等球形水果进行自动快速网套包装的机器。

国外在果蔬包装机械方面研究起步较早，设备大多 针对多种对象进行包装，自动化程度比较高，速度快，而 且维修方便。而国内果蔬包装设备的研究起步较晚， 其技术含量也在逐渐提高，自动化趋势愈加显著。赵 宁等设计了一种球形水果自动包装机，采用“水平送料，长卷包装，横纵封口”的包装技术，可以实现普通卷筒 膜的自动制袋、高质薄膜的单个封口功能，智能化程度较 高。李如虎等设计了一套对柚子进行清洗、分级和包 装的自动包装生产线，可实现全过程自动化处理。2016 年由江西某科技有限公司生产一种大型水果自动包装机，其优点是既能对水果进行套袋包装，也可以对水果进行套网包装，但是套网包装连续性较低，包装效果差。

本文在分析苹果和脐橙生物力学特性的基础上，提出了一种柔性扩膜锥体扩膜、倒刺卡筒下膜的包装工艺方案，确定了关键部件结构参数，设计了部件组合运行控制时序，并加工了试验样机，样机机构设计合理性。

0. 球形水果网套包装机的组成与工作原理
   1. 球形水果网套包装机的组成

球形水果网套包装机外形尺寸为800 mm×526 mm× 1 240 mm，采用步进电机驱动，滚珠丝杠和同步带线性模组传动。其主要由主机架、网套膜转盘、进料装置、下膜装置、扩膜装置、切膜装置和出料滑道等部分组成。

主机架由40 mm×40 mm×3 mm 的方管焊接而成，其他部件通过螺栓连接固定在机架上。扩膜锥体固定在竖直固定在滚珠丝杠滑台上；倒刺下膜卡筒、托盘、水果分离装置相互固连，整体构成悬臂结构，由滚珠丝杠滑台驱动；夹子与舵机相连，舵机可带动夹子夹紧与闭合；推切机构固定在水平滚珠丝杠滑台上。动作部件的位置控制通过固定在机架上的霍尔传感器实现。

1. 2. 球形水果网套包装机的工作原理

球形水果网套包装机启动前，夹子处于张开状态， 扩膜锥体在上止点并支撑扩膜圆柱筒，下膜卡筒和托盘 在上止点。开启机器，下膜卡筒、托盘向下运动，下膜卡 筒内壁的倒刺勾住网套沿下膜卡筒和扩膜锥体运动，托盘向下运动到下止点时，水果从分离装置进入托盘。夹子闭合，夹住网套及扩膜圆柱筒，扩膜锥体下降从扩膜圆柱筒下端移出。托盘将水果托送至扩膜锥体内的固定位置，同时下膜卡筒向上复位。扩膜锥体下降，由于锥片为柔性材料，水果撑开锥体进入网套中。推切机构向右运动，电热丝切断网套，已包好的水果顺势沿滑道滑出。最后，扩膜锥体复位，运动至扩膜圆柱筒孔中，支撑扩膜圆柱筒，夹子张开为了保证水果能从锥片中穿出，扩膜锥片必须具有一定柔韧性。因此把锥片的变形简化为细长悬臂梁，并对其挠曲变形进行分析。

0. 包装机关键部件设计
   1. 球形水果力学特性分析

为了确定网套包装机 ，利用高度尺（ 量程为 0~ 250  mm，精度为 0.02 mm）对市场上随机选取的 30 个红富士苹果样品和30 个赣南脐橙样品的果径、果高进行了测量。结果表明，脐橙样品的果高主要分布在80~100 mm 区间范围内，最大值为 118.22 mm；果径主要分布在 75~ 85 mm 之间，最大值90 mm；苹果样品果高主要分布在

3. 结 论
   1. 本文研制了一种能对苹果、脐橙等球形水果进行自动快速网套包装的机器，该机器采用柔性扩膜锥体扩膜，倒刺卡筒下膜的方式，可实现连续包装功能，网套包装效果好。
4. 2. 样机包装试验表明，样机稳定运转，包装成功率100%，损伤率均 0，平均单果的包装时间为 25 s，工作效率为35 kg/h，下膜长度主要分布在104~110 mm 范围内，约占样本总数的 76.6%，果面包覆能够起到减小其受到机械碰撞时所受到的损伤的功能。
5. 3. 样机包装效率低于人工包装效率，可以优化包装流程，采用多组同时包装的方式提高效率。设计的机器可为后续球形水果网套包装设备的研制和优化提供参考。
   4.  

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