苹果采后加工碰撞损伤影响因素研究

针对苹果在清洗、分级和包装等采后加工过程中损伤率较高的问题,以红富士苹果为试验材料,利用自制的苹果跌落试验台,研究跌落高度、果实质量、碰撞材料对苹果碰撞损伤的影响。通过3因素3水平正交试验,分析试验因素对苹果碰撞损伤体积影响显著性;并通过试验确定苹果在2种碰撞材料下的碰撞损伤临界跌落高度。试验结果表明:影响苹果碰撞损伤体积的因素显著性由高到低依次为跌落高度、碰撞材料、果实质量;3种质量苹果与2种碰撞材料的碰撞损伤临界跌落高度为150 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为59.06 mm和70.93 mm;200 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为51.70 mm和63.03 mm;250 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为41.65 mm和49.88 mm。     

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。      

不同加载速度下苹果果皮穿刺力学特性研究

对苹果果皮穿刺力学特性进行研究,旨在为果实品质评价提供参考,为改善采收、运输、贮藏手段,减轻果实损伤提供理论依据.以丹霞、富士、国光3个苹果品种为研究对象,采用TA.XT plus型质构仪,选取0.01、0.1、0.5、1、1.5、2、5、9、13、17mm/s等10个加载速度对苹果果皮阴阳面进行穿刺力学特性试验,分析...     

哈密瓜果肉的压缩特性

本实验采用质构仪对哈密瓜果肉进行压缩试验,从而获得哈密瓜果肉近果皮、近果瓤的压缩参数。试验得出哈密瓜梗端部位的弹性模量、破坏能、破坏应力的值高于萼端部位,赤道部位的所有压缩特性参数均为最低。哈密瓜储藏时间的变化也影响哈密瓜果肉的压缩特性参数,储藏时间越长,压缩特性参数越小,哈密瓜就越容易发生损伤。     

枇杷果实损伤特性试验研究

为有效避免枇杷采摘、运输及保存过程中受到碰撞、振动及挤压等造成的机械损伤,降低枇杷的受损率,结合枇杷力学特性,采用感压胶片试验分析枇杷跌落高度、果实质量及碰撞表面材料与损伤因子(枇杷碰撞面积、损伤比例及损伤应力等)的关系。枇杷碰撞试验表明:枇杷跌落受损程度与跌落高度、果实质量呈正相关;枇杷撞击能量较大时(E0.147J,即枇杷质量在60～70g且跌落高度为0.3～0.5m时),以泡沫板作为枇杷采收集果装置材料效果最佳;枇杷最大安全跌落高度为0.4m,并以此作为枇杷采收装置集果装置的设计参考,建议采摘头与集果装置的垂直距离应不大于0.4m。枇杷果实的跌落损伤因子及碰撞损伤特性的试验研究,可为枇杷采收装置的优化设计及储存搬运防损提供理论依据。     

鸡蛋跌落冲击特性研究

对鸡蛋与几种常用的蛋品包装材料之间的跌落冲击特性进行了试验研究.试验数据分析发现,鸡蛋的跌落高度、缓冲材料的弹性模量和厚度对冲击力峰值和冲击时间影响极显著,而鸡蛋的碰撞部位对冲击力峰值和碰撞时间影响不显著.各因素对鸡蛋跌落冲击力峰值的影响由大到小依次为:跌落高度、材料弹性模量、材料厚度、冲击部位.各因素对鸡蛋跌落碰撞时间的影响由大到小依次为:跌落高度、材料厚度、材料弹性模量、冲击部位.     

红麻茎秆力学特性试验研究

以六安大麻红麻试验站的新鲜红麻茎秆为试验对象,假定几何模型,对红麻的茎秆、韧皮部和木质部进行力学特性研究。根据复合材料力学理论、正交各项异性材料公式,得出红麻茎秆、木质部和韧皮部的轴向弹性模量分别为1101.11、656.56、2853.71MPa,径向弹性模量分别为11.36、18.12、6.67MPa、异性面径向剪切模量分别为55.83、91.12、47.59MPa,同性面轴向剪切模量分别为4.37、6.97、2.57MPa。试验可为降低生产装备在收割过程中对红麻茎秆韧皮纤维的损伤、提高割茬切口的质量、提升机械收获效率提供理论研究基础。     

甘薯跌落碰撞损伤试验研究与分析

针对甘薯块根在收获过程中关于跌落碰撞力学问题缺少理论研究的现象,通过设计甘薯力学特性试验和跌落冲击试验,以甘薯坚实度为参考指标,进行理论分析,建立跌落高度和冲击力、跌落高度和冲击应力之间的数学模型,测得一定质量范围甘薯的临界损伤受力值及临界损伤跌落高度。通过坚实度试验,得到质量在260～300g之间,大小均匀且表面无损伤的普薯32坚实度σ_极=1.338 5 MPa。通过跌落冲击试验数据曲线分析,得到甘薯从不同高度自由跌落冲击过程中,具有一定粘滞效应和应力松弛特性;在冲击结束后甘薯残余变形会因冲击形变量峰值的增大而增大,变形恢复不可逆。通过回归方程,得到甘薯的临界损伤跌落高度为h=27.18 cm,临界损伤最大冲击力为F=424.20 N,回归方程拟合优度均大于0.97。研究结果对认识甘薯在收获过程中的损伤机理以及如何改进优化相关机构提供理论依据。     

基于穿刺力学试验的苹果果肉质地评价

对金冠、富士苹果果肉穿刺力学特性进行了分析,为果实质地评价提供参考。以金冠、富士苹果为研究对象,采用TA.XT plus型质构仪,选取0.5、1.0、1.5、2.0、5.0、9.0、13.0和17.0 mm/s共8个加载速度对苹果果肉进行穿刺力学试验,分析果实质地的变化。研究结果表明:对于金冠品种,Heidenreich指数CD、Ktenioudaki指数CD＇敏感度较高,适用于评价果肉脆度;对于富士品种,曲线线性长度D、曲线长度比D/DS、Heidenreich指数CD、Ktenioudaki指数CD＇ 和Heidenreich指数Cn敏感度较高,适用于评价果肉脆度;加载速度及品种对果肉穿刺质地参数的影响不显著。      

库尔勒香梨物理及压缩特性试验研究

为确定库尔勒香梨智能化采收参数,减小香梨在采摘过程中的机械损伤以及为香梨采摘机器人末端执行器的设计提供理论依据,试验测定获取香梨果实的物理参数,通过对香梨进行静态压缩试验、抗压特性试验、单因素试验及正交试验测得香梨的压缩特性参数。研究结果表明:香梨果实一般纵径大于横径,果型指数为1.12,质量约为119.42 g,香梨果实与硅胶材料之间摩擦系数为1.1,香梨果实无损夹持力范围约为0.95～30 N;采用SPSS软件分析正交试验结果得知,对香梨压缩特性的影响的因素显著性水平依次为压缩量、加载位置、压头材料、压头类型、加载速率,其中加载速率对香梨的压缩特性的影响较其他因素显著性较低。     

黄金榕枝干物理力学特性参数研究

为给黄金榕切割机构设计提供一定的理论依据及建立黄金榕有限元力学模型,需要研究黄金榕力学性能参数。以黄金榕枝干为试验材料,测量其含水率,并对其进行径向压缩、轴向压缩、三点抗弯和抗剪试验。结果表明:枝干稍部、上部和中部的径向平均抗压弹性模量依次为65.27、80.01和118.30 MPa;枝干轴向平均抗压弹性模量依次为20.64、22.78和26.72 MPa;枝干平均抗弯弹性模量依次为120.10、180.34和221.56 MPa;枝干中部最小抗剪强度为5.60 MPa,最大抗剪强度为16.95 MPa。研究发现,同一部位的枝干所能承受的最大载荷随含水率增加而减小,因此在设计绿篱机时可增设洒水装置,或在黄金榕具有一定湿度时进行修剪。      

红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

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。     

苹果采收平台输送装置设计与优化试验

针对国内苹果园人工采收效率低和损伤率高的问题,设计了一种苹果采收平台输送装置,实现苹果自动输送作业。首先通过对苹果输送过程进行运动学分析,确定影响苹果机械损伤的主要因素及各因素的试验取值范围。其次根据Box-Behnken试验设计原理,以输送速度、果托倾角、果托形状为试验因素,以损伤率为试验指标,对苹果采收平台输送装置的作业参数进行试验研究,建立试验指标与试验因素之间的回归模型。最后分析了各因素对试验指标的影响规律,并根据回归模型对试验因素进行综合优化。试验结果表明：当输送速度为0.2m/s、果托倾角为30°、果托形状为圆台体时,苹果损伤率为3.69%,苹果机械损伤明显低于未经参数优化的苹果采收平台输送装置,输送作业效果最好。研究结果可为苹果园采收平台的结构优化和输送作业参数控制提供参考。     

典型萝卜力学特性的对比试验研究

利用万能试验机对白萝卜和青萝卜进行试验,确定了萝卜皮的拉伸力学特性及萝卜的剪切力学特性,并研究了不同含水率对萝卜力学特性的影响。试验结果表明:含水率对萝卜的力学特性影响比较大。随着含水率的增大,萝卜的抗压性能好,且弹性模量、最大抗压强度及最大载荷逐渐增大;白萝卜皮的抗拉力学特性略大于青萝卜皮,且弹性模量小于萝卜内部;白萝卜与青萝卜的剪切面积与萝卜的最大剪切力呈线性正相关;白萝卜的剪切强度为(0.066±0.024)MPa,青萝卜的剪切强度为(0.082±0.02)MPa,白萝卜的抗剪切能力略小于青萝卜,且萝卜的抗剪切能力远远小于萝卜的抗压能力。     

The Acoustic Impulse Response Method for Measuring the Overall Firmness of Fruit

An acoustic impulse method has been used to measure the maturity of ‘‘Golden Delicious’’ apples throughout the growing season and during eight months cool storage at 1°C and 96% r.h. Over the same period, penetrometer firmness was measured. Comparison of the results has enabled correlations to be made between the elastic coefficient of apple tissue and the mean firmness at a depth from 5 to 9 mm below the skin. Under the experimental conditions used, the penetrometer measurements provided better discrimination between immature fruit, while the acoustic impulse response measurements were superior for ripe fruit.The possibility of applying the acoustic impulse response method to fruits with non-uniform internal structures was considered experimentally by studies on tomatoes. In this case, correlations were established between the coefficient of elasticity calculated from acoustic measurements, colour measurements (lightness and hue), the force required to compress the whole fruit by 3% of its equatorial diameter, and the modulus of elasticity calculated from the whole fruit load-deformation curve.Acoustic response measurements gave a reliable indication of the change in mechanical properties of fruit before, during and after harvest. In particular there were indications that the acoustic response may give additional information on fruit water status which is not detectable by conventional firmness measurements. Given the non-destructive nature of acoustic response measurements, the method appears to have considerable promise as a technique for the evaluation of the post-harvest condition of apples.     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

西红柿力学性能试验

结合国内西红柿采摘方式仍比较单一,大多处于人工采摘的现状,对西红柿采摘技术进行研究,从西红柿本身入手,对西红柿的受力进行力学分析,采用带有藤的西红柿作为试验材料,使用精密型微控电子万能试验机进行剪切和压缩试验。采用统计软件对西红柿以及藤的每个阶段力学特性参数进行数据分析,得出西红柿最大抗压弹性强度为0.017 MPa,其弹性模量为8.33 MPa;西红柿藤被剪断的力最小值为233.05 N。西红柿的抗压性能以及西红柿藤受剪切时的参数为西红柿采摘机设计提供参考依据。