旋转轴唇形油封泵汲效应

基于旋转轴唇形油封的微观和宏观泵汲原理,应用流体动力学一维雷诺方程及油膜厚度表达式,假设唇口接触压力分布近似为三角形推导出泵汲率方程,计算分析了安装相关参数(接触宽度、抱轴力)、结构参数(油侧唇角、空气侧唇角)及运行参数(转速)等对泵汲率和密封性能的影响.结果表明,优化前和优化后2种油封模型的泵汲率均大于0,满足密封要求.抱轴力一定时,接触宽度增加,泵汲率增加;接触宽度不变时,随抱轴力的增加,油封唇口摩擦扭矩增大,泵汲率逐渐变小,但变化幅度不大.空气侧唇角不变时,随着油侧唇角增加,2种油封的泵汲率均显著增加;油侧唇角一定时,空气侧唇角增加,泵汲率逐渐减小.随着转速增大,唇口动压效应增强,泵汲率随之增大.2种油封相比较,优化后油封明显具有更好的泵汲效应和密封性能.     

蝼蛄前足爪趾三维几何构形的减阻机理

触土部件的阻力直接影响耕作机械和工程机械的作业效率,该研究利用工程仿生设计方法,基于蝼蛄前足爪趾优异的地下掘进能力,提取前足爪趾的三维几何构形特征用于仿生试件设计,通过土槽切削阻力试验和有限元模拟,分析蝼蛄前足爪趾几何构形的减阻性能和机理。研究结果表明,前足爪趾的构形特征对切削阻力有显著影响（P<0.05）,仿生试件的切削阻力较楔状体试件最高可降低56.96%,三维仿生构形的减阻性能优于一维和二维构形。蝼蛄前足爪趾构形能使被切削土壤沿挖掘面顺畅移动,避免了土壤在仿生试件尖部的堆积和对中后部的挤压,实现切削阻力的减小。该基于蝼蛄前足爪趾的工程仿生研究可为耕作和工程机械触土部件的减阻设计提供理论基础。     

密封唇部微观纹理方向对油封密封性能的影响

基于旋转轴密封的泵送机理,综合考虑密封唇表面三角形纹理方向的影响,建立了油封密封区域的数值计算模型,模型耦合了关于温度求解的能量守恒方程.通过迭代求解数值方程,得到唇表面三角形纹理不同方向(以三角形的重心为旋转中心,分别向右旋转0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)时油封的泵汲率、油膜厚度、摩擦扭矩、唇口密封压力、唇口平均温度、唇口最高温度等密封性能参数,结果表明:所研究的三角形纹理的8个方向,泵汲率随方向的变化最显著,变化差值为0.783 6 mL/h,而其余密封性能参数变化值相比较小,表面纹理设计时应优先考虑三角形纹理方向对泵汲率的影响;综合考虑各项密封性能参数,三角形纹理方向为135°时油封的泵汲率、摩擦扭矩、唇口平均温度、唇口最高温度均较优,在8组不同纹理方向油封中密封性能最优.     

生鲜食品包装机气力式超薄自粘膜横封装置设计与试验

为解决气力式超薄自粘膜横封装置结构复杂、稳定性差等问题，以现有生鲜食品包装机为平台，设计了一套生鲜食品包装机气力式超薄自粘膜横封装置。该装置由立式输送带、前后平行布置的两个上风盒、下折膜机构、切断机构和无动力托辊等组成，其中下折膜机构包括下风盒、滚轮、气缸等，利用气力和机械结构的复合运动，可较好地完成超薄自粘膜横封作业。构建了横封作业过程中包装物料与横封部件的力学模型，利用Fluent软件对其关键部件下风盒进行结构优化分析，得到最优参数为：下风盒进风口位置和水平方向出风口位置对称布置，风腔高度14mm、水平出风口直径3mm、水平出风口个数10个。以后上风盒出风口压强、下风盒水平出风口压强、下折膜机构与包装盒底部折膜间距为试验因素，以托盘后部横封率为试验指标进行了正交组合试验。经试验和结果分析，得到最佳参数组合为：后上风盒出风口压强113.3Pa、下风盒水平出风口压强85Pa、下折膜机构与包装盒底部折膜间距-3mm。经试验验证，最佳参数组合下横封率为99%，横封平整、美观，满足包装机横封作业要求。     

退火对冷冻干燥固态果蔬食品模拟体系冰晶结构和质构的影响

为探究冷冻过程中退火条件对真空冷冻干燥固体果蔬食品模拟体系冰晶结构、干燥特性、微观结构和质构的影响,该试验通过建立真空冷冻干燥果胶-蔗糖凝胶体系模拟果蔬天然网络结构,考察了不同退火条件对冷冻模拟体系的冰晶结构、冷冻干燥模拟体系的微观结构和质构等品质的影响。结果表明,退火温度范围和退火次数是影响冰晶结构、干燥过程和产品质构的重要因素。研究发现,冷冻模拟体系冰晶的直径均值、冰晶比例随退火温度范围增加和退火次数增加而降低;模拟体系的冷冻干燥速率随退火温度范围和退火次数增加而加快;冻干模拟体系的硬度和脆度随退火温度范围和退火次数增加而降低。采用0℃退火3次条件下,干燥时间最短约为14.0 h,此时模拟体系冰晶分形维数为1.616,冰晶直径极差为0.98 mm,直径切尾均值为0.16 mm,冰晶比例为75.00%,在脆度阈值为0.784 N时脆度保留效果最好,峰个数为4.33。相关性分析结果表明,模拟体系的干燥时间与冰晶直径分布的离散程度、直径均值呈正相关,与分形维数呈负相关,与冰晶的直径均值和退火到达温度呈正相关。该研究明确了退火条件对模拟体系冰晶形态和冻干后多孔结构的影响,可为真空冷冻干燥食...     

包装机夹持卧带式拉伸膜供送成型装置设计与试验

针对现有生鲜果蔬机械化包装过程中拉伸膜无法供送及制筒成型等问题,该研究设计了一种生鲜果蔬包装机夹持卧带式拉伸膜供送成型装置,该装置主要由包材供送机构、立式输送带和卧式输送带等组成,可完成包材物料的平稳供送,物料上部覆膜和纵封作业。对拉伸膜供送成型过程进行力学模型分析,确定夹持卧带的倾斜角度范围12°～18°,流利条部件的下压深度0～10 mm,夹持卧带总夹持距离250 mm,夹持最低点距支撑件的最佳距离10 mm。为寻求最优工作参数,运用二次旋转正交组合试验,选取输送速度、流利条部件的下压深度以及夹持卧带的倾斜角度为试验因素,以拉伸膜左、右偏移量作为试验指标进行响应曲面分析。试验结果表明：各个主效应因素对拉伸膜左、右偏移量的影响由大到小依次为输送速度、流利条部件的下压深度、夹持卧带的倾斜角度。通过目标参数优化,确定最优工作参数组合：输送速度为292 mm/s,流利条部件的下压深度为10 mm,夹持卧带的倾斜角度为16.3°。对优化参数进行试验验证得到：左偏移量均值为10.5 mm,右偏移量均值为11.4 mm,与优化模型预测结果基本一致,满足生鲜果蔬包装机拉伸膜供送成型装置稳定送膜、有效制筒纵封的作业需求。该文可为后续生鲜果蔬机械化包装提供一定的理论基础与参考。     

低压过热蒸汽干燥青萝卜片的逆转点温度研究

低压过热蒸汽干燥与其他传统干燥方法相比,能够较好地保留果蔬类物料中的营养成分,但只有当干燥温度超过逆转点温度时,过热蒸汽干燥才具有干燥效率优势。为了研究果蔬类物料在低压过热蒸汽干燥过程中是否存在逆转点温度,本文以青萝卜为试验物料,分别基于第一降速干燥阶段与整个干燥阶段平均干燥速率,对其低压过热蒸汽干燥过程逆转点温度进行求解。研究结果表明:基于上述2种计算方式,青萝卜片在低压过热蒸汽干燥过程中都存在逆转点温度。在干燥压力为0.009 5 MPa时,基于整个干燥阶段与第一降速干燥阶段计算的逆转点温度分别为92.7℃和86.1℃,当干燥温度为100℃时(逆转点温度以上),低压过热蒸汽与真空干燥的青萝卜片中维生素C的保留率分别为35.13%和33.29%。低压过热蒸汽干燥在逆转点温度以上不仅干燥效率要高于真空干燥,而且青萝卜片中维生素C的保留率也高于真空干燥。     

考虑温度影响时具有表面纹理唇形油封的密封性能研究

基于弹流润滑理论和旋转轴密封的泵送机理,综合考虑密封唇表面粗糙度和表面纹理的影响,建立了油封密封区域的混合润滑数值模型.模型耦合了流体力学、变形分析、接触力学、温度能量守恒方程和黏温方程, 通过迭代求解数值方程,得到不同表面纹理(圆形、正方形、等边三角形)油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度,对比分析了表面纹理对油封接触面温度的影响以及温度升高对油封泵吸率、油膜厚度、摩擦扭矩等密封性能的影响.结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,表面纹理明显提高了油封的唇部温度;油封工作时,摩擦面的温度从两侧向中间急剧递增,纹理区域温度明显升高,但3种纹理油封之间差异不具有统计学意义.温度升高导致3种纹理油封的泵吸率、油膜厚度、唇口密封压力下降,明显降低了油封的密封性能.