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。     

抓夹式油茶果壳籽清选机设计与试验研究

油茶是一种重要的油料树种,随着我国油茶种植面积与产量的增加,油茶果破壳后壳籽分离难已成为社会关注的焦点问题。为此,设计了可高效分离油茶果壳籽混合物的抓夹式油茶果壳籽清选机。同时,论述了抓夹式油茶果壳籽清选机的结构设计与工作原理,并进行了壳籽分离试验。试验结果表明:在油茶果壳籽清选机倾斜角度为5°、辊轴转速175r/min、喂料速度15kg/min时可保证综合效果最佳,茶壳清选率为99.33%,茶籽损失率为1.81%,从而验证了油茶果壳籽清选机的可行性。     

油茶果籽壳分级筛选装置设计与试验

【目的】油茶果的脱壳分级筛选绝大部分靠人工进行,费时费力,研究油茶果籽壳的分级筛选对茶油的精深加工具有重要意义。【方法】课题组设计了一种油茶果籽壳三级筛选装置,并利用SolidWorks软件对装置进行建模,对执行机构连杆进行运动仿真,分析验证分级筛选装置设计有效性和机构运动合理性。【结果】该油茶果籽壳分级筛选装置可以有效实现大、中、小籽和壳的分级筛选,分级效率较高;执行机构运动呈周期性变化,机构设计合理。【结论】1）该分级筛选原理和机构可应用于类似果蔬分级生产中,具有良好适应性。2）三级筛分出来油茶果籽壳有混杂,籽和壳有效分离后续仍需进一步研究。     

四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机设计与试验

针对油茶成熟鲜果在脱壳过程中存在脱净率低、茶籽破损率高等问题，设计了一种四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机。通过对油茶果进行四通道分级，使不同大小的油茶果进入相应的脱壳滚筒内，通过油茶果与脱壳套筒的相互撞击以及油茶果之间碰撞、挤压、搓擦的综合作用实现脱壳。选取油茶成熟鲜果为研究对象，以茶果脱净率、茶籽破损率为评价指标，以茶果喂入量、脱壳杆扭度和脱壳杆直径为试验因素，采用L9(34)正交试验、方差分析和加权综合评分法对油茶成熟鲜果脱壳机的脱壳效果进行分析。结果表明：当茶果喂入量1500kg/h、脱壳杆扭度30°、脱壳杆直径23mm时，该脱壳机脱壳效果最佳。对脱壳机进行3次最佳参数组合下的脱壳试验，取3次试验结果的平均值作为油茶成熟鲜果脱壳机最终的脱净率和茶籽破损率，计算得出该脱壳机的脱净率为98.85%、茶籽破损率为3.24%，研究表明，该四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机达到预期设计目标，能够较好地完成油茶果脱壳作业。     

油茶果的模糊聚类色选算法

通过研究油茶果籽和皮的颜色特性,将线阵工业相机采集的油茶果籽和皮图像分割成若干正方形像素块,基于模糊聚类原理,根据特征降维、一致性度量和模式识别的相关理论,研究油茶果的颜色识别分类方法,实现一种基于彩色线阵相机的动态模糊聚类色选算法,并将算法应用于通道式单面色选机的预选和实时分选程序中。应用表明,算法对新鲜的油茶果籽分选选净率达到98%。     

基于RecurDyn的澳洲坚果破壳装置最低转速的求解与验证

为求解基于V型双通道澳洲坚果破壳装置的工作最低转速,运用RecurDyn软件对破壳装置破壳过程模拟,分析不同工作转速下最低破壳剪切力大小及刀片、果壳破壳过程中应力变化规律。研究结果表明,破壳装置刀盘轴转速为250 r/min时,刀片与澳洲坚果相互作用的剪切力为1 107.21 N,产生的应力大于果壳强度极限。试制澳洲坚果破壳装置样机并以刀盘轴转速为100～500 r/min进行破壳试验。试验结果表明刀盘轴转速为250～500 r/min时破壳装置破壳率为92.6%～96.74%,破壳装置破壳效果与仿真结果基本一致,能够有效完成澳洲坚果破壳作业。     

油茶青果脱壳装置研究与设计

分析现有坚果类物料脱壳方法优缺点,结合油茶青果物理特性,设计出一种多滚刀撞击切割方案,使油茶果破壳率提高到96%;设计出一种三级筛分网振动分选机构,实现大壳、中壳和碎末分层筛选,使油茶籽清选率提高到95%。试验表明,本装置结构紧凑、效率高,能满足实际生产需求。     

轻便式油茶果收集装置设计与试验

针对国内丘陵山区油茶果收集装置适用性差、利用率低的问题,为方便油茶果机械采摘后的收集工作,设计了一种轻便式伞型油茶果收集装置。采用电动推杆实现收集装置机架高度可调,以适应不同油茶树最低高度;采用可伸缩伞杆实现伞杆直径可调,以适应不同油茶果树冠幅大小;通过舵机实现收集伞倾角可调,让掉落在收集伞布上的油茶果具有良好的流动性,从而快速汇集于收集筐内,完成油茶果收集。物理样机研制后,在江西省林业科学院油茶果种植基地开展了试验,结果表明：该轻便式伞型油茶果收集装置能实现高度调节、倾角调节及伞杆长度调节,满足了不同离地高度的油茶树冠、不同冠幅的油茶树果实收集。本研究可为后续油茶果采后收集装置的设计提供参考。     

融合光电色选的皮带筛式油茶果壳籽分选机设计与试验

针对油茶果批量脱壳后壳籽混杂、人力分选效率低的问题,研究设计了一种融合光电色选的皮带筛式油茶果壳籽分选机。根据油茶果壳、籽与倾斜传送带间摩擦角、碰撞系数的差异,设计振动皮带筛进行初分选;利用两者灰度差异,对壳中残留籽进行二次光电分选。对皮带筛上油茶果壳、籽进行运动学与动力学分析,发现皮带倾角、皮带速度和振动频率是影响振动初分选率的主要因素;以籽箱清洁率、壳中含籽率为试验指标,开展正交旋转组合试验。当皮带倾角为19°、皮带速度为1.50m/s、振动频率为55.40Hz时,其籽箱清洁率为95.52%、壳中含籽率为24.30%,对最优参数进行试验验证,优化结果可靠。对不同茶籽比率的物料进行光电分选试验,结果表明籽箱清洁率稳定在98.23%左右,壳中含籽率保持在2.34%左右,说明光电分选可准确识别并分选出混杂物料中的油茶籽。对整机进行最优参数试验验证,该机两籽箱茶籽平均清洁率可达97.55%,壳箱中含籽率为3.27%。试验结果表明,此油茶果壳籽分选机可实现油茶果壳、籽的高效分离。     

手持冲击梳刷式油茶果采摘装置设计与试验

针对丘陵山地油茶果人工采摘效率低、大型机械采收难且花苞损伤大等问题,设计了一种手持冲击梳刷式油茶果采摘装置,通过冲击指的碰撞作用和指间梳刷作用采摘油茶果,可有效降低花苞损伤率。以采摘装置质量最小化为目标,利用Ansys Workbench拓扑优化模块进行轻量化设计,机架减轻近30.59%;建立“冲击指-油茶果”碰撞模型和“主枝-细枝-茶果”三摆动力学模型,明确影响油茶果采摘效果的主要因素为油茶果的质量和压入变形量、冲击指质量和转速、枝条长度和质量;进而以冲击指转速和指间夹角、装置梳刷次数为试验因素,以采摘速率、采净率和花苞损伤率为评价指标,开展油茶果采摘试验并采用响应面分析法处理试验数据。结果表明,冲击指转速对采摘效果的影响最为显著,且当冲击指转速为409.8 r/min、指间夹角为4.1°、装置梳刷4.5次时,装置的采摘性能最佳;此时,油茶果采摘速率为43.67 kg/h、采净率为86.42%,花苞损伤率低于8.89%,满足高油茶果采净率和低花苞损伤率的工作要求。     

平面床式齿光辊油茶蒲籽清选机研制与试验

为解决油茶果脱蒲后如何把茶籽从果蒲和茶籽的混合物料中清选出来这一难题,基于已有的齿光辊对辊清选技术,通过研究平面齿光辊对辊式清选机构,对齿光辊上移动的物料进行受力和速度分析,并设计扫籽机构和内外板可拆式轴承座,组合成平面床式油茶蒲籽清选机。对该机性能参数进行单因素试验,得出该清选机在齿光辊转速533～602 r/min、齿光辊间隙2.4～2.7 mm时,产量≥2 t/h,破籽率≤1.21%,损耗率≤1.05%,籽中含蒲率≤4.86%。该机为实现高效低损的蒲籽分离提供了技术支撑和设备支持。      

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。     

半喂入花生收获机除膜摘果装置设计与试验

针对半喂入花生联合收获机摘果辊易缠绕塑料覆膜的问题,设计了螺旋刀除膜摘果装置,并对其进行了结构优化与试验分析。基于UG对螺旋刀片建立高级仿真模型,由应力云图确定刀片的最佳布置形式;通过试验数据的分析与处理,确定了螺旋刀除膜摘果辊最佳结构与作业参数：间隙为5.3mm,摘果辊转速为326r/min,刀片倾角为43°,优化后的螺旋刀花生除膜摘果装置的覆膜绞碎率为95.66%。     

油茶果分层采收装置设计与试验

降低花苞损伤是油茶果机械采摘中的难点,为此,设计了一种油茶果分层采收装置。分析了分层采摘装置和果枝的相互作用原理,并运用ANSYS Workbench对分层机构与果枝作用模型、分层采摘机构与果枝作用模型进行应力仿真,随着分层胶辊距离增大,果枝弯曲程度越大,果枝横截面上的正应力和切应力增加;随着采摘胶辊间隙减小,果枝横截面所受的正应力和切应力增加,通过试验验证了分层采摘的可行性。以分层厚度、分层深度、胶辊间隙和胶辊转速为影响因素,以油茶果漏采率和花苞损伤率为评价指标,对赣无1油茶果进行了采摘试验。结果表明,影响油茶果漏采率的因素依次为胶辊间隙、分层深度、分层厚度、胶辊转速;影响花苞损伤率的因素依次为分层厚度、分层深度、胶辊转速、胶辊间隙;运用综合评分法,得到采摘赣无1油茶品种的最佳参数组合为：分层厚度360mm、分层深度290mm、胶辊间隙18mm、胶辊转速65r/min。在此工况下,油茶果漏采率为13.33%,花苞损伤率为6.33%。与未加分层机构的采摘装置相比,分层采摘装置的花苞损伤率降低了6.22个百分点。     

油茶青果分级机结构设计

【目的】分级处理能提高油茶青果机械化破壳率,然而目前尚无成熟的油茶青果分级机,人工分拣劳动强度大、效率低,急需设计出一套结构简单、效率高的油茶青果分级机,以实现油茶脱壳全程机械化。【方法】课题组通过分析已有水果类物料分级装置的特点,设计了一种结构简单、维修成本低、作业效率高的油茶青果分级机。该机具由多级圆筒筛、螺旋绞龙、传动系统、多级出料斗、机架等组成。为确保分级机工作可靠性,对螺旋绞龙、圆筒筛等关键部件进行结构设计和参数计算。【结果】绞龙直径取512 mm,螺距取300 mm,每级筛孔数取618,每级筛孔直径分别取25 mm、34 mm、43 mm、52 mm,每级筛孔间隙分别取14mm、18 mm、22 mm、26 mm时,可满足油茶青果机械化破壳需要。【结论】该油茶青果分级机结构简单,维修成本低,作业效率高。本研究为油茶青果分级机样机制造提供了理论和数据基础,推进了油茶加工全程机械化,进一步促进了油茶产业高质量发展。     

MT-1型棉桃破壳机的研制与试验

介绍了一种棉桃破壳机,主要由挤压破壳装置、分离装置和输送装置等部分组成。它将未吐絮的棉桃机器采摘后进行破壳,然后将籽棉和棉壳分离,获得品质良好的籽棉。对研制的样机进行现场试验,结果表明:该机具生产效率高,可以达到11.5t/h,破壳率达到99.5%,籽棉和棉壳分离率达到98.6%,机具具有工作可靠、结构简单和使用方便等特点,能够满足棉桃破壳的工艺要求。     

切割式油茶果脱蒲机设计与试验

为提高油茶果机械化脱蒲效果和便于进行茶籽与茶蒲分离,在油茶果物料特性研究的基础上,设计了一种由切割结构、脱蒲结构等组成的切割式油茶果脱蒲机。选取辊筒转速、橡胶板转速及切割深度3个关键因素,以油茶果脱蒲率、有效得率和分离率为指标进行试验研究。结果表明:随着辊筒转速的增加,脱蒲率先增加后降低,最高为87%;分离率的变化较小;有效得率先降低然后在一定范围内变化,有效得率最低为98.8%。橡胶板转速对有效得率的影响最明显,有效得率随着橡胶板转速的增加而逐渐降低,最低达到94.2%;橡胶板转速对脱蒲率和分离率的影响均较小。随着切割深度的增加,脱蒲率和有效得率都有明显的增加,脱蒲率最高为97%,有效得率最低为95.2%;分离率整体变化较小。      

油茶果分层采摘机构花苞损伤有限元分析及试验

针对目前油茶果采摘机花苞损伤率高的问题，设计了一种油茶果分层采摘机构。利用Adams软件对油茶果与胶辊的接触碰撞进行仿真分析，得到油茶果的临界脱落速度为105mm/s;根据油茶花苞的生长特性，建立花苞与胶辊相互作用的有限元模型，在ANSYS Workbench软件中仿真分析了花苞与胶辊的碰撞过程。研究结果表明：在油茶果临界脱离速度条件下，花苞与胶辊发生碰撞接触后等效应力和等效应变的值随着胶辊速度和胶辊直径的增加而增加，随着胶辊间距的增加先增加后减小，且花苞均未与果柄发生分离；分层采摘机构室内试验结果与仿真结果基本吻合，研究结果可为油茶果采摘装置的设计提供参考。     

齿梳拨刀式油茶果采摘装置设计与试验

油茶果机械采摘是一个亟待解决的难题。为此,针对油茶果机械采摘难、效率低、易损伤花苞的现象,设计了一种齿梳拨刀式油茶果采摘装置,并通过对采摘装置工作原理和拨果原理开展理论分析,得出影响拨刀采摘效果的主要因素。同时,使用ADAMS软件模拟其运动过程,分析拨刀前端点速度、加速度、角速度和角加速度,绘制相应曲线,并对采摘装置关键零部件进行设计。采摘试验表明:设计的齿梳拨刀式油茶果采摘装置能够有效提高采摘效率并减少花苞损伤,可为油茶果的机械采摘设计提供新的思路。     

履带式高地隙油茶果振动采收机设计与试验

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的运动轨迹对树冠两侧同时击打作业,落果通过收集板汇集后输送到果箱。根据击打轨迹对采收机击打装置的曲柄摇杆机构进行设计,并用ADAMS软件验证指排架运动轨迹。通过ANSYS软件对击打装置机架和采收机车架进行有限元模态分析,获得其前6阶固有频率,确定其不会发生共振。为接收振动掉落的油茶果,设计了高低错落分布的收集板,不仅能接收落果,且能顺利避开树干,实现整机在运动中完成振动落果和收集作业。最后,加工装配振动采收机样机,在击打液压马达转速为360 r/min条件下进行油茶林地整机试验,试验结果表明,油茶果采收率为87.56%,花苞掉落率为25.86%,满足油茶果采收要求。