撞击式油茶果破壳装置的设计及试验

针对撞击式油茶果破壳装置破壳率低和碎籽率高的问题,设计了一种破壳装置。该装置由破壳组件、加料装置、动力及驱动装置、机架等组成。破壳组件主要包括外壳体、转子、叶轮,三者同轴安装,形成破壳空腔,利用转子和叶轮的高速旋转,使油茶果与转子及外壳体内壁发生撞击完成破壳。在运动过程中确保足够大的撞击力从而提高破壳率,采用圆弧面导料板可有效降低碎籽率。以油茶果含水率、主轴转速和导料板安装角度为影响因素,以破壳率和碎籽率为评价指标,对破壳装置进行L_9(3~4)正交试验,结果,当油茶果含水率约为60%、主轴转速为425 r/min、导料板安装角度为75°时,破壳率可达95.37%,碎籽率可降至4.27%。     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

油菜籽两次撞击脱壳性能试验

通过分析农产品物料的脱壳方法及原理,并结合油菜籽的物理机械特性,提出了油菜籽两次撞击脱壳方法。同时依据两次撞击脱壳方法设计制造了油菜籽脱壳装置,并介绍了其结构和工作原理。在此脱壳装置上进行的油菜籽脱壳试验结果表明,两次撞击法脱壳率大于75%,粉末率小于5%;随着油菜籽含水量的增加,脱壳率和粉末率降低;打板在主轴上的安装位置和打板高度均有最佳值。     

预破碎沙棘脱果机的设计与试验

【目的】针对中国沙棘枝果速冻后结块,阻塞脱果机和脱果效率低的问题,设计了预破碎沙棘脱果机.【方法】利用三维软件Solidworks和二维软件CAD设计整机结构及主要部件,对主要部件进行理论受力分析;采用正交试验设计,对影响脱果机脱果效率与破损率的因素进行分析,确定最优参数组合,并进行工厂试验验证.【结果】脱果中滚筒筛的转速对脱果率与破损率影响极为显著;打散装置转速与敲击装置转速对脱果率与破损率影响不大.各因素对脱果率与破损率的影响程度依次为:滚筒筛转速敲击装置转速打散装置转速.【结论】预破碎沙棘脱果机的最佳工作参数为:打散装置转速为36r/min、滚筒筛转速为239r/min、敲击轴转速为500r/min.脱果率与破损率分别可达到95%和7%.     

麻风果脱壳机的设计与试验研究

为了适应麻风果深加工产业化,实现机械化脱壳工艺,作者自行研制了一种高效、可靠的麻风果脱壳机.并通过以脱壳率和破损率为试验测量指标,进行了麻风果初始含水率、挤压滚轮转速、挤压间隙三因素三水平正交试验,采用综合评价法对所选的参数进行优化和试验对比.分析结果表明,含水率和挤压间隙在显著性水平α=0.01的水平下对综合评价值影响极显著;辊轮转速在显著性水平α=0.05的水平下对综合评价值影响显著.其影响主次因素依次为:挤压间隙→麻风果含水率→辊筒转速.最佳组合为:麻风果初始含水率20%、辊筒转速300 r/min、挤压间隙5 mm.经过参数优化后,可得到脱壳率大于85%,而破碎率可控制在10%以内的脱壳效果.     

油茶果破壳机破壳效率的优化

对油茶果破壳机性能指标进行了优化,对影响油茶果脱壳机的参数,即辊筒转速、轨道夹角、气缸压力进行了单因素试验与正交试验。结果表明,对破壳机性能指标影响强弱依次为气缸压力棍子转速轨道夹角,并最终确立油茶果破壳机的最佳工作情况为轨道夹角40°,辊子转速80 r/min,气缸压力3bar,该条件下破壳率为94.5%,破子率为1.8%,子中含壳率为17.1%,满足工作要求。     

动静磨盘式薏苡脱壳机构性能参数试验研究

研究了动静磨盘式薏苡脱壳机构对薏苡脱壳的可行性,以及机构性能参数(动静盘间隙A、进料速度B、动盘转速C)对考察指标(薏苡脱壳率、薏苡破碎率)的影响规律和参数的优化结果,影响薏苡破碎率的主次因素依次为:ABC,即动静盘间隙进料速度动盘转速;影响薏苡脱壳率的主次因素依次为:ABC,即动静盘间隙进料速度动盘转速。综合考虑脱壳率和破碎率对脱壳的影响,确定最优方案为A3B3C2,即动静盘间隙为10 mm,进料速度为330 kg/h,动盘转速为1 120 r/min。为生产中应用上述脱壳机械对薏苡进行脱壳加工提供科学依据。     

不同花生品种机械脱壳特性研究

为分析不同花生品种的机械脱壳效果，降低种用花生机械脱壳破损率，本研究以脱净率、完整籽仁率、种用完整籽仁率、非种用完整籽仁率、破损籽仁率等为指标，对9个大小不同荚果的普通形品种进行脱壳特性研究，并分析荚果、籽仁性状与机械脱壳性状的相关性和种子发芽情况。结果表明，不同品种的脱净率变幅为55.28%～66.22%,平均62.06%;完整籽仁率和种用籽仁率变幅分别为48.16%～63.20%和42.64%～59.66%,平均55.49%和51.99%。除了破损籽仁质量与果腰宽和破损籽仁率与果腰宽存在显著的正相关以外，其他机械脱壳性状与荚果、籽仁性状的相关性均不显著。苏农花2号的发芽率最高，为93.0%,其次是苏花2104,为90.0%,苏花2109和苏花0537低于75.0%。研究认为，不同品种的机械脱壳特性差异明显，苏农花1号和苏花2104具有良好的机械脱壳特性，苏花0537和苏花2109机械脱壳特性较差；机械脱壳性状好的品种其种子发芽率也较高。     

肉兔养殖用弹簧螺旋喂料机输送性能试验研究

针对弹簧螺旋喂料机在肉兔养殖的颗粒饲料输送过程中存在易破碎、易残留、料盒喂料量波动大的问题,同时为了提高弹簧螺旋喂料机的输送量,对弹簧螺旋喂料机输送过程中颗粒饲料的受力状态和输送机理进行分析;采用自行设计的弹簧螺旋喂料机试验平台,以颗粒饲料破碎率、管内残留率、输送量和喂料稳定性为评价指标,以进料口处绞龙固定连接轴的长度、螺旋间隙、螺旋转速为试验因素进行组合正交试验。试验结果表明:1)螺旋间隙对破碎率、残留率、输送量和喂料稳定性均有显著性影响(P0.05),螺旋转速和轴长仅对输送量有显著性的影响(P0.05);2)随着间隙的增大,破碎率、残留率显著降低,喂料稳定性及输送量显著提高;随着转速增加、轴长减少,输送量显著提升;3)优化后的弹簧螺旋喂料机参数组合为绞龙固定连接轴的长度180mm、螺旋间隙4.6mm(螺旋管内径为46mm)、螺旋转速169r/min,与现有的弹簧螺旋喂料机输送性能相比,其破碎率降低了84.7%,残留率降低了3.9%,输送量提高了30.7%,喂料稳定性提高了27.1%     

脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置设计与试验

针对现有脱壳间隙不可自由调节、机械损伤率高、花生品种适应性差等问题,设计了一款脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置。脱壳装置上部采用导杆、导套、压缩弹簧等构成脱壳间隙自由可调揉搓摆臂,下部固定有编织筛网,上下装置组成的弧形腔室构成脱壳室;揉搓摆臂驱动装置由可调速电机带动曲柄摇杆机构进行往复揉搓运动。其中,为验证间隙自由可调揉搓摆臂运行可靠平稳性,对其需满足的设计要求进行验算,确定了当弹性装置高径比为3.7和弹簧许用安全系数为2.6时,满足作业要求;对曲柄摇杆机构的设计参数和脱壳运动状态进行运动学和脱壳力学分析研究,确定了当摇杆与竖直方向夹角为40°和弹簧压缩行程为12 mm时,弹簧装置可承受最大载荷为710 N,能够满足往复揉搓运动学和脱壳力学性能要求。最后以对该装置脱壳性能影响较大的可调速电机转速为试验因素,以豫花22为试验对象,进行脱壳性能试验。试验结果表明：当电机转速为1 600 r·min-1时,脱净率为98.6%,破损率为2.4%,发芽率为98.8%,满足行业花生脱壳质量要求。     

多通道气动刨削式油茶果破壳机设计

采用刨削加工作为脱壳手段,设计了专用气动推压手爪,以环形推压手爪阵列为核心,构成多通道气动刨削式油茶果破壳机。根据运动原理,分析了推压手爪的运动力学性能及果实在刀条上的运动轨迹。通过切削力监测,证明推压手爪提供了刨削加工所需的切削力。采用试制的原型机配套通用色选机进行脱壳清选试验,加工未经摊晒的油茶果,脱壳率超过99%、破子率小于2%、子中含壳率小于2%。     

立锥式小区花生脱壳装置的优化与试验

花生科研涉及的小区种植试验具有品种多、处理多、重复多等特点,而每个小区需单独脱壳处理。因尚无满足要求的小区花生脱壳机,科研人员只能手工花生脱壳,工作十分繁重且影响花生科研效率。为研制出适应花生科研的小批量、破损率低、清种方便的小区花生脱壳机,在已研制的立锥式小区花生脱壳机及其试验基础上,重点进行了脱壳装置主要结构及参数优化,加工出第二代样机并进行了验证试验。针对原有立锥式小区花生脱壳装置存在的荚果下移速度较慢、环锥形脱壳间隙上端间隙过大、脱壳强度较小和脱壳损伤率与脱壳效率有待提高等问题,经过理论分析和综合判断,对脱壳装置的锥凹板和锥滚筒结构参数、环锥形脱壳间隙和锥滚筒的脱壳棱筋参数等进行了优化,同时将均料锥的螺旋叶片数从6个减少到4个。根据优化后的参数研制出新一轮样机,进行了验证试验。以四粒红品种为试验对象,以脱净率和破损率为指标,以锥滚筒转速n、锥凹板半锥角α和脱壳棱筋升角β为因素进行三因素三水平试验及响应面分析。结果表明:锥滚筒转速、锥凹板半锥角和脱壳棱筋升角对试验指标的影响极为显著。经双目标优化得到最优参数值,参数圆整后的样机试验表明,在转速320r·min~(-1)、锥凹板半锥角30°、棱筋升角45°时脱壳综合指标最优,脱净率97.34%,破损率2.27%,优于行业标准,较好地满足了小区育种花生脱壳要求。该研究为科研小区种植试验用花生脱壳机的设计及优化提供了有效途径。     

油茶果采摘机冲击组件的设计与仿真

【目的】设计冲击式油茶果采摘机及冲击组件,采用数值模拟方法研究油茶果采摘过程,为油茶果采摘设备的研发提供依据。【方法】测量油茶果和花苞的物理特征参数,利用Creo软件对冲击式油茶果采摘机进行整机及冲击组件设计,通过Abaqus软件分别建立油茶果-果柄-果枝和花苞-花枝动力学模型,以油茶果和花苞的应力与形变量作为试验指标,仿真分析有套筒和无套筒冲击组件在机械采摘过程中对油茶果和花苞损伤的影响。【结果】在采摘作业中,有套筒和无套筒冲击组件使油茶果脱落的最大临界转速分别为399和372 r/min,最大应力分别为36.87和51.34 MPa,最大形变量分别为0.73和1.04 mm;花苞所受最大应力分别为0.86和1.34 MPa,最大形变量分别为0.86和1.74 mm。增设套筒的冲击组件使油茶果最大应力与最大形变量分别减少了28.2%和29.8%,使花苞最大应力与最大形变量分别减少了35.8%和50.6%。【结论】所设计的冲击式油茶果采摘机可有效降低油茶果和花苞损伤。     

梳齿式钙果采摘试验台的设计与试验

【目的】针对目前钙果人工采摘效率低下的问题,为实现钙果的机械化采收,设计了梳齿式钙果采摘试验台,并对其工作过程及关键部件参数进行了设计与分析.【方法】以梳齿间隙、梳齿转速、梳齿形状为试验因素,采净率和破损率为试验指标,进行了三因素三水平正交试验,并利用极差、方差,分析各因素对采摘效果的影响.【结果】各因素对采净率影响的主次排序是梳齿间隙、梳齿转速、梳齿形状;对破损率影响的主次排序是梳齿转速、梳齿形状、梳齿间隙.综合分析选取较优参数组合梳齿间隙为20 mm,梳齿转速为30 r/min,梳齿形状为圆弧形;该试验台采净率为96.01%,破损率为2.21%.【结论】梳齿式钙果采摘试验台可以实现对钙果采摘作业,该研究为钙果的机械化采收、作业参数优化提供技术参考依据.     

半喂入式花生摘果机的设计与性能测试

为满足花生分段收获机械化生产的需要,在对中国现有花生摘果装置系统分析的基础上,设计一种半喂入式花生摘果机。该机传动系统采用柴油机为动力源,具有2条传动系统分支,分别为夹持输送装置传动系统和摘果装置传动系统;摘果装置为叶片式双辊筒差相组配结构形式,倾斜配置安装;夹持输送装置采用单夹持链与输送导轨相夹紧的结构。通过摘果性能试验,测试摘果滚筒转速大小、夹持输送速度对花生荚果摘净率、破损率的影响。测试结果表明:摘果滚筒转速对摘净率及破碎率影响均极为显著,夹持输送速度对摘净率的影响为极显著,而对破损率影响不显著,设计的摘果机在作业条件下,各项性能指标均能较好地满足半喂入式摘果机具的质量要求。     

5X-5型风筛式清选机的研制

研制了5X-5型风筛式清选机,介绍了整机的基本结构和工作过程,并重点介绍了喂料装置、前除轻系统、筛选系统、后提升系统与后除轻系统的结构设计和工作原理。风选系统设计为正、负压双风系,实现喂料端和出料端两次除轻杂,提高除杂能力;筛选系统设计为上下筛箱等惯量反向配置,降低震动和噪音;筛动电机实现无级调节,转速范围为200～1 000 r/min。对小麦种子进行试验,并检测主要技术参数为获选率99%,净度98%,有害杂草籽清除率90%,破损率0.092%,实际千瓦小时生产率0.65 t/(kW.h),噪声84 dB(A),粉尘浓度6.8 mg/m3。     

荔枝自动分级单体排序输送装置参数优化

【目的】开发荔枝自动分级设备。【方法】设计自动单体排序输送装置,对其进行排序输送试验,分析装置不同的工作和结构参数对荔枝卡果次数和空穴率的影响,同时,建立回归及组合模型,并对各影响因素进行综合优化。【结果】荔枝卡果次数和空穴率都随着大转盘转速、小转盘运动周期和喂入量的增大而增多,荔枝卡果次数和空穴率都随大转盘孔数的增多先增多后减少,空穴率随着小转盘运动幅值偏移系数的增大而增大;影响荔枝卡果次数和空穴率的最主要因素是喂入量,其次是大转盘转速和小转盘运动幅值偏移系数。回归组合模型求解得到的最优参数组合优于基于正交试验水平值的综合平衡最优参数组合和独立回归模型得到的最优参数组合;输送装置最优参数组合为大转盘转速7.35 r·min~(–1)、小转盘运动幅值为14.30 r·min~(–1)、小转盘运动周期16.93 s、小转盘运动幅值偏移系数0.33、小转盘运动规律以线性变化、喂入量1.31 kg、大转盘孔数10个,此时,荔枝卡果0次、空穴率为6%。【结论】研究可为荔枝自动分级单体排序装置的设计提供参考。     

油茶果破壳力学特性试验研究

为探明油茶果如何破壳,找到油茶果不同物理特性以及不同加载条件下破壳力的变化情况,为油茶果脱壳加工工艺提供理论依据,进行了准静态压缩试验,对影响油茶果破壳力的因素加载方向、加载速率、油茶果含水率以及油茶果直径等进行了分析。结果表明:沿茶果根顶连线方向加载最省力;加载速率、油茶果含水率和直径大小对破壳力的影响极为显著,破壳力随加载速率的增加先升高后降低,随含水率和直径的增加而升高。加载速率x1与破壳力y的函数关系式为:y=-0.07x21+9.73x1+422.62,油茶果含水率x2与破壳力y之间的函数关系为:y=0.12x22+0.89x2+46.9。     

基于正交试验组合式螺旋板齿脱粒装置参数优化

为寻求组合式螺旋板尺脱离装置工作时最优参数组合,以脱净率、含杂率、破损率作为指标,利用4因素3水平的正交试验分析方法对螺旋板齿式脱粒装置的螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力工作参数及参数交互作用进行多因素分析。结果表明,对脱净率、含杂率、破损率影响的因素大小分别为螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力,最佳工作参数为喂入量3.1 kg/s、脱粒轴转速245 r/min、螺旋角9°、排芯口压力50 N。     

拨指式钙果扶禾试验台的设计与试验

[目的]钙果机械收获中存在因钙果枝条倒伏造成机械收获过程中采净率低、破损率高等问题。[方法]本文设计了拨指式钙果扶禾试验台,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析。以仰角、偏角、扶禾速比、拨指间距为影响因素,采净率、破损率为评价指标进行试验研究。[结果]单因素试验结果表明,随着仰角的增大,采净率先增大后减小,破损率呈下降趋势;随着扶禾速比的增大,采净率呈明显上升趋势,破损率先减小后增大;随着拨指间距的增大,采净率先增大后减小,破损率先减小后增大;偏角对采净率、破损率均无显著影响。正交试验结果表明,各因素对采净率影响的主次顺序为仰角、扶禾速比、拨指间距,对破损率影响主次顺序为扶禾速比、仰角、拨指间距。以采净率最大、破损率最小为优化目标,得到最佳参数组合:仰角50°、扶禾速比4、拨指间距160 mm,并进行台架验证试验,得到采净率96.77%、破损率4.79%。[结论]该研究可为钙果收获机械的结构及作业参数设计、优化提供参考。