杏果输送过程中定向稳定性的试验研究-基于正交试验

杏果输送过程中定向稳定性问题的关键所在是寻找影响定向成功率的主要因素,将各影响因素经过科学的组合对比,找到最佳组合,提高水果在实际生产过程中的定向成功率。为此,利用正交试验、高速摄像仪和动应变测量系统相结合的方法确定影响杏果定向成功率的主要因素,即入口通道宽度(D)、夹持带的速度大小(V)、杏子尺寸大小(I)。通过正交对比试验,得知底部输送带采用齿皮带时比光皮带的定向效果好,最佳试验因素组合是D=30mm、V=1.29m/s、I=34~35mm。利用高速摄像观测统计发现:杏果大部分在定向通道的第3区域达到定向稳定。考虑夹持片对输送带振动影响的情况下,统计出杏子的定向稳定区域主要集中于输送通道的第3区域,为杏子切刀的位置选择提供了依据。     

基于ANSYS对振动果树枝干“Y”型响应的研究

以机械振动采收果树为研究对象,利用ANSYS Workbench软件对机械振动采收果树枝干进行动力学研究。通过Pro/E 5.0参数化方法建立果树枝干三维实体模型,将模型简化处理后导入ANSYS Workbench中进行仿真分析[1],对果树枝干进行10阶模态分析,得到果树枝干的固有频率和振型;对其进行谐响应分析,计算出果树枝干产生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的位置。进行室内冲击试验,找到共振频率,与有限元分析结果进行比较,表明有限元分析法可以为撞击式收获机的优化和设计提供理论依据。     

“Y”型果树动力学模型仿真及试验的研究

为了在研究分析果树振动特性时使问题简化,提出了用质量—弹性元件系统来建立果树力学模型的方法。为验证该方法的有效性,选择将"Y"型果树主干L0、主枝L1、侧枝L2视为3个质量块,建立三自由度果树振动模型,并运用Mat Lab中Simulink子系统封装技术对所建立的振动模型进行仿真运算,将得到的仿真结果与试验结果进行比较,得出主干L0、主枝L1、侧枝L2的加速度时域变化曲线。结果表明:仿真与试验结果吻合程度较好,建立的果树三自由度模型能够比较好地反映果树振动情况,用质量—弹性元件系统来建立果树力学模型的方法是切实可行的。同时,通过对果树共振频率的研究,确定25Hz左右为较合适的采摘激振频率,可为林果振动采摘收获机的参数优化提供必要的理论基础。     

场地膜秆分离装置送风口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,建立了场地膜秆分离装置的三维计算流体力学模型,采用Fluent软件对场地膜秆分离装置内的流场进行数值模拟分析,改变分离装置送风口的几何尺寸,分析比较其内部流场的压力分布速度分布。结果表明:在送风口和进料口的相对位置为100mm、送风口宽度为200mm和送风口长度为6 0 0 mm时最为合理,为场地膜秆分离装置的结构设计和性能改进提供了参考。     

振动参数对果树采收影响的试验研究

从乔木类果品采收实际要求出发,旨在解决乔木类果树的连续机械振动采收问题。为此,进行了连续激振式采收过程中影响果树振动效果的试验。通过电动振动试验系统对果树主干不同位置进行夹持,施加不同类型激振力进行振动试验,利用动态信号测试分析系统进行数据采集和输出,获得不同振动频率、振幅下果树不同位置的加速度数据及曲线,并进行分析和对比。结果表明:当夹持主干的位置距离果树固定端为60cm、振动测试系统输出振动频率为25Hz、激振位移为5mm时,果树获得加速度较大;树枝和果实之间的相对加速度也较大。该试验为振动采收装置的研究提供必要的理论依据。     

杏果树激振收获能量传递的初步研究

为解决杏果实机械振动式采收的问题,根据新疆实地果品采收要求,介绍了激振式收获过程能量传递试验的基本原理,并通过在果树不同位置外加激振力进行振动试验,利用应变数据采集系统进行数据采集输出,借助高速摄像对果树振动过程进行实时图像捕捉记录。通过对采集应变数据及图像进行运动分析处理可知:在振动式采收过程中,能量传递与夹持位置有关。当选取树枝上激振点距夹持点的最佳位置为27.5mm时,树枝上达到共振频率,获得的能量最大;能量在树枝传递的过程中存在能量的损失;分支与主枝干夹角越小,获得的能量越大,越有利于果实振动脱落。该研究可以为水果机械振动式的进一步研究提供理论基础和技术指导。     

四元数在杏果定向输送过程中的应用与研究

针对单轴对称水果杏子在输送过程中的运动,以刚体动力学为基础,建立欧拉动力学方程,通过四元数转换,得到一组关于角速度与四元数的方程组;然后运用MatLab[1]对其运动状态进行仿真,得到运动轨迹,通过正交试验来验证四元数在单轴对称水果输送过程中的正确性。MatLab仿真结果表明,在施加微小力矩情况下,杏子在定向过程中绕固定轴转动。正交实验得到的最优组合为:高速、宽口、大横径。由杏子在输送过程中的运动状态以及正交试验的对比,有效地证明了四元数在单轴水果输送过程中的可行性,为杏子的切分提供必要的理论依据。     

杏果输送过程中稳定性的研究与仿真分析

研究杏果在实际输送过程中定向机理的问题,构造满足实际工程条件的欧拉动力学方程,可为杏果定向装置的制造优化提供可行性依据。为此,针对杏果在定向装置内的输送情况,建立杏果的力学分析模型,运用ADAMS动力学分析软件对刚柔耦合的输送系统进行运动仿真,对杏果的定向过程进行试验模拟验证。运动仿真结果表明,杏子随机进入输送系统后逐渐实现绕杏果横径方向作纯滚动。杏果在输送过程中的运动状态可由运动微分方程全面描述,运动仿真模拟和实验数据相符,有效地验证杏果定向理论的正确性。     

基于高速摄像技术落果运动规律的研究

研究枝干和杏果实在落果过程中的瞬时速度及位移变化规律,为振动机械化采收提供必要的理论依据。通过机械振动装置对杏树进行振动采收试验,借助高速摄像仪对振动采收过程进行跟踪拍摄记录,利用Phantom软件对图像进行分析、计算。由分析可知:在受迫振动中同枝干、不同位置的杏果实瞬时速度的变化规律有6个阶段,所在枝干的瞬时速度峰值出现时刻都较杏果实瞬时速度峰值出现的早;杏果实瞬时速度的变化周期与所在枝干瞬时速度的周期变化相近,约为70~80ms,完全分离前的6~10ms,杏果实与所在枝干的相对瞬时速度达到最大。结果证明:振动采收时使用高速摄像装置进行速度分析,可以较好地得到落果的运动规律,直观地了解整个落果过程并且量化杏果实的力学性能参数。     

基于CFD的辣椒烘干箱的结构优化设计

为了有效地达到烘干辣椒的效果,建立了辣椒烘干箱的三维计算流体力学模型和基于CFD分析的辣椒烘干箱的结构优化模型,并对辣椒烘干箱内空气的流场进行了模拟。然后,根据模拟的结果进行多参数的结构优化,得出较为合理的结构和参数,即入口角度在60°情况下,前后挡板高度为34cm时,上间隙为10cm前凸形挡板效果最佳。