籽用西葫芦和打瓜物料特性试验与对比研究

为提高籽瓜联合收获机对不同品种籽瓜收获的适应性,选取新疆广泛种植的籽用西葫芦、打瓜黑大片进行物料特性试验及对比研究。首先,观察和测定其外形尺寸、成熟度、含籽率;然后,运用RGM-4002电子万能试验机对瓜皮进行拉伸试验;最后,模仿籽瓜收获机扎齿式捡拾籽瓜方式,在设定加载速度为50mm/min条件下,选择头部直径6mm的扎齿对两种籽瓜品种进行刺穿试验,结合Hertz接触理论测定两种籽瓜品种的弹性模量和应变能,探究其抗挤压能力与力学性能。结果表明:籽用西葫芦和打瓜的含籽率分别为3.89%、4.61%,瓜籽成熟度分别为97.83%,97.21%,瓜皮最大拉伸载荷分别为91.35、62.65N,断裂伸长率分别为5.31%、7.58%。刺穿试验表明:籽用西葫芦和打瓜的刺穿力分别为92.27、65.39N,形变量分别为6.06、8.41mm,弹性模量分别为2.44、1.12MPa;压缩破裂时的应变能分别为279.58、274.97mJ。     

籽瓜破碎取籽分离机的试验研究

为满足籽瓜加工生产线对预处理加工的要求,对自主研制的QW-QZ-2型籽瓜破碎取籽分离机的破碎分离效果进行了试验研究。以喂入量、破碎辊转速、皮瓤分离辊转速、籽瓤分离辊转速为试验因素,以瓜籽含杂率、瓜籽破损率、瓜籽损失率和皮中含瓤率为试验指标,进行单因素试验。试验结果表明:适宜的工作参数范围为:喂入量25～30 kg/min、破碎辊转速120～135 r/min、皮瓤分离辊转速90～105 r/min、籽瓤分离辊转速105～120 r/min;影响瓜籽含杂率的主次因素依次为:皮瓤分离辊转速、籽瓤分离辊转速、破碎辊转速和喂入量;影响瓜籽破损率的主次因素依次为:皮瓤分离辊转速、籽瓤分离辊转速、喂入量和破碎辊转速;影响瓜籽损失率和皮中含瓤率的主次因素依次为:皮瓤分离辊转速、破碎辊转速和喂入量。该研究可为籽瓜破碎取籽分离机的设计和工作参数的优化提供理论依据。     

油茶鲜果穿刺力学特性试验研究

针对油茶果破壳后茶籽、茶壳不易清选的问题,为探索弹簧压缩针插壳式油茶籽壳清选方法的可行性,探究了茶籽与茶壳在不同穿刺深度和不同穿刺部位条件下的穿刺力学特性,以及不同弹力下的弹簧压缩针对茶籽与茶壳插取效果的影响。穿刺力学特性试验选用含水率在55%～65%之间的赣无系列油茶鲜果为研究对象,使用的是装有单根穿刺针的质构仪,研究了不同穿刺深度(1 mm、1.5 mm、2 mm)和不同穿刺部位(茶壳内、外侧的头部、腰部、尾部;茶籽的内侧、外侧)对茶籽与茶壳的穿刺力以及被插取效果的影响。插取试验采用自制弹簧压缩针对油茶鲜果的茶籽与茶壳进行插取实验,研究不同弹簧压缩力(8 N、10 N、12 N)的弹簧压缩针对茶籽与茶壳插取效果的影响。穿刺力学特性试验结果表明:油茶鲜果茶壳的刺破力小于其茶籽,更易于被弹簧压缩针插取;茶壳最大穿刺力位于茶壳内侧头部,茶籽最小穿刺力位于其内侧;茶壳最大穿刺力位置的穿刺力平均值小于茶籽最小穿刺力位置的穿刺力平均值;穿刺深度在2 mm时,茶壳被插取效果最佳。插取试验结果表明:使用2/3压缩行程时弹簧压缩力为10 N的弹簧压缩针插取油茶鲜果籽壳时,茶壳被插取率为98%,茶籽被插取率为2%。弹簧压缩针插壳式油茶籽壳清选方法可行。以上研究结果将为针辊插壳式油茶籽壳清选装置选取弹簧压缩针弹力提供技术参考。     

5T-380型白瓜籽取籽机安全使用与保养

5T-380型白瓜籽取籽机针对农区南瓜作业特点及气候特征设计制造的。该机具有操作方便、安全可靠、经济适用,可与各种中小型轮式拖拉机配套使用,通过入料口完成破碎,瓜瓢分离、推进、瓜籽分离,最终将软囊挤出筛外,瓜籽被推至出籽口,装袋晾晒一系列作业过程。为了对5T-380型白瓜籽取籽机进行全面系统的了解和安全正确的使用,对该机进行了详细的介绍,维护和保养,会使取籽机保持可靠的性能。     

履带式车辆斜坡匀速转向特性分析

根据履带式车辆的运动特点,运用数力学理论,分别对履带式车辆在纵向和横向坡道上的匀速转向特性进行了分析,并在此基础上着重研究了地面纵向坡度、横向坡度对履带式车辆匀速转向的影响,即重力的纵向分力、横向分力对匀速转向的影响,研究在这些外力作用下,履带式车辆的转向运动规律,从而得出履带式车辆转向的最困难条件,为进行转向牵引计算和转向机构强度设计提供根据。     

籽瓜的力学特性研究及其有限元分析

籽瓜的力学特性对减少籽瓜贮运损失和设计相关机具等具有重要意义。通过对籽瓜进行压缩试验,测得其力—位移曲线,得出在相同加载速率下,籽瓜在横、纵向压缩时的宏观结构破坏所对应的破裂力分别为859N和1 189N;采用差分法计算出籽瓜横纵向的破坏强度分别是2.02×104Pa和2.97×104 Pa;对籽瓜皮进行拉伸试验,得到籽瓜皮横、纵向拉伸时的弹性模量分别为3.41×106 Pa和1.92×106 Pa。运用SolidWorks Simulation建立籽瓜的力学模型,比较籽瓜受力的试验值和仿真值,验证仿真数值解的可行性,为籽瓜的贮藏、运输和加工等提供理论依据。     

面向机器人采摘的樱桃番茄力学特性研究

樱桃番茄是番茄中的一种特殊类型,其果实及果梗的力学特性是采摘机器人设计与控制的重要依据。对不同成熟期的樱桃番茄果实进行了纵向和横向挤压试验,对其果梗进行了折断试验。结果表明,不同成熟度樱桃番茄果实的抗压能力具有明显差异,以青果期的压缩破裂最大,成熟期的最小,整体抗压能力随着果实成熟而下降。成熟期樱桃番茄的纵向、横向挤压强度差异较大,具有明显的各向异性特征,其纵向抗压能力大于横向,采摘时应当减少横向压力,以便更好保护果实。成熟期樱桃番茄果梗膨大节处的折断负荷较小,单果采摘时建议从果梗膨大节处以折断方法进行采摘;串果采摘时建议采摘机器人与果实间的作用力、运动参数要特别注意果梗的力学脆性,避免串收过程(采摘—放篮)中成熟果实从果梗膨大节处脱落,造成机器人采收失败。     

苹果损伤力学特性

为了减少采摘机器人在采摘苹果的过程中对苹果果皮造成挤压和碰撞等机械损伤，对苹果机械损伤规律进行研究。以成熟红富士苹果为试验材料，采用CMT6502型精密型微控电子万能试验机进行压缩试验。通过分析苹果方块受压时的力学特性，建立其受压力学模型，计算得到苹果的抗压弹性模量为2.091 MPa，受压时的最大弹性限度0.130 MPa，苹果方块受压时的弹性模量变化基本保持在5~7 MPa。当苹果方块受到的应力值达到其下屈服极限0.125 MPa时，苹果方块形变加快。此研究可为苹果的机械损伤做出较为合理的预判。      

激光切割花生荚果挤压断裂力学特性试验与分析

为了研究激光切割和准静态挤压对花生荚果断裂力学特性的影响,以豫花9326品种为研究对象,以断裂强力和断裂变形为试验指标,以不同激光切割强度、切割速度、切割方式对花生荚果样品进行切割预处理,再以不同挤压放置方式对花生荚果进行准静态挤压断裂试验。采用单因素试验方法,结果表明:当激光强度百分比分别为75%、100%,切割速度分别为150、100mm/s,激光切割方式分别为卧放切割、侧放切割,挤压断裂放置方式分别为立放挤压、正放挤压时,断裂强力和断裂变形为单因素试验下最低值;所有单因素中,挤压方式的改变使断裂强力和断裂变形的变化幅度均比较大。采用正交试验方法,结果表明:断裂强力和断裂变形两指标下试验因素从主到次的影响顺序依次为挤压方式、激光强度、切割速度、切割方式;当激光强度为100%、切割速度为100mm/s、切割方式为侧放切割、挤压方式为立放挤压时,效果较好,断裂强力为45.75 N,断裂变形为4 mm。对激光切割后的花生荚果进行力学特性研究,为花生荚果激光破壳预处理设备的工艺参数提供了理论依据和参考。     

环文蛤贝壳角质层摩擦学特性研究

采用激光扫描共焦显微镜和UMT-2型微观摩擦磨损实验机分别对环文蛤贝壳角质层的表面粗糙程度和摩擦学特性进行分析研究.结果表明:环文蛤不同部位角质层的粗糙度程度由大到小依次为:背部、后部、腹部、前部;环文蛤前部和腹部角质层表面的横向摩擦因数大于纵向摩擦因数,而环文蛤后部和背部角质层表面的横向摩擦因数却小于纵向摩擦因数,这说明环文蛤角质层表面的摩擦特性具有横向和纵向异性的特征;相比于无水测试条件,在水润滑测试条件下,环文蛤前部角质层表面的横向和纵向摩擦因数均提高,环文蛤后部和背部角质层表面的横向和纵向摩擦因数均降低,而环文蛤腹部角质层表面的横向摩擦因数降低,纵向摩擦因数却升高.     

藜麦籽粒压缩力学特性的试验研究

为减少藜麦籽粒在收获与生产加工中受压缩而产生的破裂、破碎等机械损伤,通过对不同粒级的藜麦籽粒进行不同方位的静力压缩,研究藜麦籽粒在受压时的力学特性及与其基本物性参数间的关系。为此,测定了“蒙藜2号”的几何尺寸、球度等基本物性参数,并结合赫兹接触理论探究了不同压缩方位下粒级对受压籽粒力学特性的影响。试验结果显示:藜麦籽粒不同方位受压时,随粒级增大其破裂力、破裂能先增大后趋于平稳,弹性模量和最大破裂应力则存在先增大后减小的变化趋势。经方差分析可知:粒级变化对藜麦籽粒的最大破裂应力存在显著影响,且同粒级藜麦籽粒水平方位下的抗压能力大于垂直方位。结合试验结果与相关分析,可为藜麦收获及加工机械的设计与优化提供参考。     

水培生菜自动纵向包装装置设计与试验

为提升设施园艺中水培生菜生产全程机械化水平,设计了收获后生菜自动纵向包装装置,包括导向装盒机构、切膜与封膜机构等。利用聚拢气缸和压菜气缸执行生菜纵向装盒,同时利用导向环保证装盒过程中生菜偏移、翻转等位姿要求;通过柔性毛刷对薄膜的梳刷作用及薄膜自粘性使其贴于包装盒,完成包装盒封膜。根据生菜挤压试验、力学分析、理论计算,分别确定了包装盒尺寸、导向装盒机构参数、切膜与封膜机构参数。基于高速摄像,提出了生菜水平偏移、姿态角量化方法;通过生菜装盒位姿特性试验,研究了导向环对装盒过程生菜位姿特性的影响。研制了自动包装样机,利用正交试验优化了切膜作业参数并进行了试验验证。生菜装盒位姿特性试验结果显示:生菜入盒时有导向环水平偏移平均值、姿态角平均值分别为5. 8 mm、17. 9°,相较无导向环时分别减小75. 0%、74. 2%,导向环保证了生菜纵向装盒成功率。正交试验结果显示:切膜作业参数最优组合为薄膜纵向切刀与薄膜夹角30°、拉膜辊拉膜速度300 mm/s、薄膜横向切刀速度500 mm/s。最优参数组合下,包装成功率为96%,样机单次包装用时10. 5 s,比人工缩短58%。     

基于穿刺试验苹果力学性质的研究

质地是检测水果品质的重要标准,物性分析仪测得的力学指标可以准确地反映水果的品质特性。试验采用物性分析仪对苹果进行穿刺试验,测得不同测试形态、不同加载速率下试样的屈服力、破裂力、破裂深度、破裂能和果肉平均硬度等力学性质。结果表明:不同的测试形态对试样的力学特性有显著影响,对苹果整果试样纵向和轴向截面穿刺得到的力学指标较稳定。由整果纵向穿刺力学指标的相关性分析得出:除了果肉平均硬度,其他各力学指标间均有极强的相关性。     

高速水稻钵苗移栽机送秧装置设计与试验

为满足高速水稻钵苗移栽机对送秧装置提出的稳定、精准、快速的送秧要求,设计了一种新型送秧装置。此装置减小了移栽机构在取秧过程中秧箱横向移动的距离,提高了高速工作时纵向送秧的精度和稳定性。对新型横向移箱装置和纵向送秧驱动机构的工作原理进行了分析,建立了纵向送秧驱动机构的运动学模型,并通过Matlab软件求得一组可行的设计参数。加工了试验台,并进行了试验验证。结果显示,其横向移箱装置较传统移箱方式,在移栽机构取苗过程中秧箱横向移动距离减少了37%;其纵向送秧单次误差控制在±2 mm以内,且未出现累积误差。研究提出的送秧装置及其设计方法可应用于移栽速度在200~250次/min的高速水稻钵苗移栽机上。     

自走式籽瓜联合收获机设计与试验

针对现有籽瓜联合收获机械瓜籽含杂率高、机械化程度较低等问题,设计一种自走式籽瓜联合收获机。论述其结构和工作原理,并对捡拾机构和筛分装置进行设计。然后以行走速度、除草机构转速、Ⅰ级分离凹板筛筛孔宽度为试验因素,以含杂率为响应指标,通过正交试验,找出各因素对瓜籽含杂率影响程度和较优组合。试验结果表明:影响瓜籽含杂率程度大小因素为:除草机构转速Ⅰ级分离凹板筛筛孔宽度行走速度;较优组合为:当除草机构转速为385 r/min、Ⅰ级分离凹板筛筛孔宽度为4 mm、行走速度为1.8 km/h时,该收获机瓜籽含杂率为15.66%。该收获机能满足籽瓜种植户的需求,对新疆地区籽瓜机械化收获的发展起着促进作用。     

机械损伤对荔枝生理与果皮形态的影响

为探讨荔枝机械损伤机理,对损伤后荔枝的生理和果皮形态进行了研究。采用压缩试验对荔枝进行不同条件的模拟挤压,测定机械损伤荔枝的呼吸强度和失重率,用扫描电镜观察其果皮形态变化。试验结果表明:机械损伤后,荔枝的呼吸强度和失重率增加,挤压力越大,荔枝损伤程度越大,呼吸强度和失重率增加越迅速;相同挤压力下,荔枝横向受压后的呼吸强度和失重率大于纵向受压,且随着挤压力增大,差异性越明显。机械损伤荔枝果皮破裂始于外果皮,终于内果皮,其破裂位置可发生在龟裂片的纹沟或中央突起处;裂口附近的果皮细胞被拉长,挤压力越大,果皮裂口越大。该研究可为减小和控制荔枝的机械损伤提供帮助。     

苹果两向异性力学特性和跌落试验研究

压缩和冲击力学特性是与农业物料的损伤密切相关的物理特性。为了确定苹果的力学特性,利用万能试验机对苹果果肉和果皮进行了力学试验,并分析了苹果果肉的压缩特性和果皮的拉伸特性。针对苹果的冲击力学特性,选择冲击材料、冲击材料的水平速度和苹果跌落方向3个因素设计跌落试验。压缩试验表明:苹果果肉径向和轴向的弹性模量分别为(2.81±0.37)、(3.96±0.69)MPa,两向的弹性模量和屈服强度都具有显著性差异,而果皮的横向和纵向在弹性模量上有显著性差异(p<0.05)。跌落试验表明:果实的轴向抗损伤能力强于径向,果实损伤量随着冲击材料的水平速度增大而减小,且冲击材料的表面粗糙度会影响果实损伤量。本研究可为深入理解果实压缩特性和冲击损伤机理提供帮助,并为建立更准确的果实模型提供基础依据。     

大豆籽粒静态压缩特性试验

为了研究大豆在收获、脱粒、输送等过程中的损伤机理及相关力学特性,在电子万能材料物理试验机上对不同品种、挤压方式、含水率和加载速度的大豆籽粒进行静态压缩特性试验.结果表明:加载速度、含水率、品种、挤压方式均对大豆籽粒破损、破裂时的压力峰值有显著影响.试验分析过程及结论对相关研究和大豆专用机具部件的设计具有明显的指导意义.     

基于挤压揉搓方法的油茶果破壳性能的试验研究

为了找到一种有效的油茶果破壳方法,在研究油茶果的生物特性基础上设计了基于挤压揉搓方法的油茶果破壳装置,对不同大小等级、不同含水率的油茶果在不同滚筒转速下进行了破壳性能的试验研究。试验确定了在滚筒转速80~100r/min范围时,该装置可以对含水率59%左右的新鲜油茶果进行有效的破壳处理,破壳率可达到97%以上,且破籽率控制在4%以下。     

基于Pro/E的水稻秧盘摆放机的设计与模拟仿真分析

运用Pro/E软件设计了一种针对水稻植质钵育秧盘的摆放机,通过传送装置的横向进给机构与执行装置的纵向推进机构实现水稻秧盘的摆放工作,并根据力学原理推算出秧盘和地面接触时秧盘与水平面瞬间夹角α=3 0°~3 5°。应用Pro/E软件中运动仿真模块对推进装置进行了动态仿真,得到了在4种不同水平推进速度下秧盘运动轨迹,通过对机构的运动轨迹分析绘制出不同水平速度时秧盘竖直速度和tanα随时间变化折线图,并利用α范围优化出执行装置推进速度的最佳范围为100~150mm/s。