基于TRIZ理论的多工位柔性压曲机设计

针对压曲机单点单次压制曲块质量不稳定、提浆效果差等问题,采用TRIZ理论对压曲机进行总体方案创新设计。利用分割、多维化原理设计多工位压曲装置,包括落料、预压整形、3次捶打和脱模输出等6个工位,平均产量为500块/h。采用复制、动态化、改变参数、近似化原理设计锤头装置,每个模盒均对应包含8个可独立捶打的柔性锤头装置,实现24次/周期的多点、多频次柔性捶打。运用SolidWorks进行设备虚拟建模,通过样机验证方案。试验结果表明,设备压制的曲块含水率约为12%,曲块表面提浆效果面积比约为82%,曲皮厚度约为0.96 cm,曲块中间松、四周紧,断面整洁。研究为压曲机的创新设计提供新的思路。

砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统的设计与实现

[目的]提高胶辊砻谷机转子系统机械工作效率。[方法]基于VB与Matlab平台开发可在Windows系统下独立安装运行的胶辊砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统(RRHRSPD)。根据等效设计方法和传统机械设计方法建立了砻谷机的工艺参数、动力参数、结构参数间的耦联关系,探明了转子系统结构参数的设计计算原理;采用VB开发系统操作界面并实时调用Matlab动态链接库,形成系统的核心运算机制,并对系统进行封装发布。[结果]开发了一套胶辊砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统。[结论]该系统的计算结果准确、可靠,不仅可用于砻谷机转子系统机械结构的设计计算,也可用于砻谷机性能分析的虚拟试验平台。

“最美穿刺天使”主题课程思政教学实践探析

为了充分发挥常用穿刺术护理解剖教学中课程思政育人功效,以“最美穿刺天使”为思政主题,开展临床专科护士培训工作,将“美”的元素融入思维导图、穿刺实训、拓展延伸的教学路径中,促使护士的学识、品行与技能上一个新台阶。参训护士普遍建立了职业情怀与职业信仰,实现了参训护士具有“最美穿刺天使”职业精神的思政教学目标。

基于聚类算法的仿生压曲锤头设计

针对人工踩曲劳动强度高、效率低,传统的机械制曲技术无法达到人工踩曲效果等实际问题,开展基于聚类算法的仿生压曲锤头设计。通过对人工踩曲足底生物力学数据采集和足底各区域受力分析,深入研究足底在踩曲运动中的受力特性,基于K-means聚类算法,结合MATLAB软件和拉格朗日插值法对异常值的修正,对采集的足底生物力学数据进行分析。将足底区域划分为4类,仿真结果显示,SSE为15 189.35,CH分数为1 343.6,轮廓系数为0.827 9,划分后的同一类别压力特性相近。以划分后同一类别的足底区域为压力单元模块,组合设计仿生压曲锤头。相比于平板锤头及曲面锤头,仿生锤头的提浆效果面积比分别提高5.94%,3.19%,内部均匀因子分别提高3.9%,1.07%。研究为压曲锤头的研制提供参考。

基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究

目的降低粮食颗粒输送中对弯管的磨损程度。方法引入旋流输送,设计一种侧向补气起旋装置。侧向起旋装置中心轴线与主管道中心轴线的夹角分别为45°、55°、65°,主管道多相流速度固定为20 m/s,侧向起旋装置气流速度分别为20、30、40 m/s。基于散粮气力输送试验平台结合Fluent软件进行分析,采用CFD-DEM对粮食颗粒在弯管内输送情况进行仿真,并对比压降、颗粒分布、螺旋迹线等指标。结果发现侧起旋装置与主管道夹角为55°,侧起旋装置气流速度为30 m/s时,颗粒螺旋前进,明显减小与管壁的磨损,输送效果最优,经试验验证,与仿真结果一致。结论文中设计的装置明显降低了粮食颗粒输送中对弯管的磨损,运输效果良好。

小麦颗粒弯管流动特性数值模拟研究

目的为研究小麦颗粒在弯管处的气力输送的特性。方法以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合壁面碰撞摩擦模型、颗粒动理学的固体应力和Gidaspow曳力模型构建出小麦颗粒在弯管处的气力输送模型,采用FLUENT对弯管处小麦颗粒气力输送过程进行数值模拟,分析小麦颗粒在流经弯管过程中及弯管后直管中的小麦颗粒密度分布、气固两相速度、小麦颗粒与壁面剪切力和颗粒相湍动能。结果经过仿真分析和实验验证,小麦颗粒在流经弯管过程中,其颗粒相体积分数、气固两相速度、颗粒和壁面剪切力以及颗粒相湍动能4个方面随着流入弯管的角度变化而改变;由于颗粒-颗粒、颗粒-管壁之间的碰撞摩擦,小麦颗粒在流出弯管后随着输送距离的增大其各项参数逐渐减缓。结论采用FLUENT软件进行仿真得到了弯管内小麦颗粒的流动特性,并通过实验验证了仿真的可靠性。此次研究结合气固两相理论,为弯管气力输送设计的研发和优化提供了理论基础。

袋装成品粮集装箱自动装卸装备末端落袋位姿仿真分析

目的解决袋装成品粮集装箱内码垛时落袋不规则、落袋点模糊影响码垛位置精度的问题。方法本文采用ANSYS/LS-DYNA对袋装成品粮落袋过程进行仿真分析,并搭建袋装成品粮落袋试验平台进行试验,使用高速摄像机观察袋装成品粮落袋过程,分析袋装成品粮输送速度、落袋高度在落袋过程中的应力分布及落袋机理,确定最大等效应力出现的区域以及最佳落袋参数组合,验证仿真研究的准确性。结果仿真结果表明,袋装成品粮在离地600 mm跌落后水平位移相对较少,且输送速度越小成品粮跌落后的水平位移越小。成品粮跌落冲击地面时,所受冲击应力集中在下层中部。结论堆垛码垛系统水平运输,输送速度为0.7~1.0 m/s、输送高度为200mm时袋装成品粮能够被水平推送出输送带末端,输送速度为0.3m/s、输送高度为600mm时袋装成品粮翻转落袋到地面姿态最佳,且在水平方向上的平均位移最小,满足袋装成品粮集装箱自动装卸装备的末端落袋工作需求。有限元模型与实际落袋位姿情况基本符合,对袋装成品粮集装箱自动装卸装备的末端落袋位姿分析具有一定的参考。

基于气固多相耦合小麦旋流输送流场特性研究

目的对比轴流式气力输送小麦与旋流气力输送小麦系统的能效。方法采用CFD-DEM对小麦颗粒在水平管道中以轴流式输送和旋流输送的过程进行仿真,多相流入射速度均为20 m/s,旋流输送外加5个补气管道,入射速度为30 m/s。通过仿真实验,对比轴流输送和旋流输送中小麦颗粒沉积状态、小麦颗粒速度、输送系统压降、系统能耗等指标。结果仿真结果表明,采用旋流输送明显优于轴流输送,颗粒螺旋前进,输送效果较优。经试验验证,与仿真结果一致。结论在同一工况下,旋流输送小麦可以有效抑制颗粒的沉降,颗粒分布均匀,可以有效减少与管道的摩擦,输送距离更远,系统的输送效率更高,运输效果良好。

瓦楞纸箱板自动码垛机机械手设计初探

目的研究高效的、可集成于瓦楞纸箱生产线终端的瓦楞纸箱板自动码垛装置。方法通过对六自由度码垛机器人和机械式码垛装置进行研究,在分析其优缺点的基础上,结合企业的技术要求设计瓦楞纸箱板自动码垛装置。在设计方案中采用AHP法,结合企业的要求和生产现场的状况,选择机械式码垛设计方案。结果确定了新型瓦楞纸板箱码垛成套装置设计方案,论述了其工作原理并讨论了关键装置的设计要点,对抓取机械手的结构和运动轨迹进行了分析与优化。结论该设计方案采用2个机械手分别完成单层码垛和整层抓取操作,设计合理,满足企业的使用要求。

结合流通环境对大米真空包装技术的研究

文中主要讨论大米真空保鲜包装技术所存在的问题及解决方法。目前我国大米销售包装常采用抽真空作为保鲜技术,虽然真空包装在对大米的贮藏和销售过程中有一定的保鲜作用,但在流通过程中破袋率较高。文中从大米真空包装的真空度出发,结合流通环境来研究大米真空包装最佳真空度。

基于机器视觉的火车棚车特征字符识别

将机器视觉技术融入装车机,实现对火车棚车特征字符区域进行定位、分割与识别。首先对采集到图像进行预处理,定位出字符区域位置,然后进行字符矫正和剔除不属于字符的区域,接着基于连通域分析法分割字符,最后论述并使用模板匹配、OCR识别以及卷积神经网络3种识别方法对同一分割的字符进行识别,得出每种方法识别的准确率。实验结果证明,在同样的图像预处理及字符分割情况下,卷积神经网络识别结果最好,识别准确率达到96%。该研究能很好识别火车特征字符,同时也为其他类型特征字符识别提供研究思路。

基于层次分析法的面制主食杀菌及包装生产线设计与试验

为适应面制主食工业化生产,保证主食流通过程中的质量,研制可集成于面制主食工业化生产线末端的复合杀菌包装生产线。依据面制主食贮藏特性及流通过程中变质的影响因素,结合食品保鲜包装的技术与方法,确定面制主食杀菌包装生产线由主食干燥、复合杀菌和包装三大功能装置组成。在设计方案时采用层次分析法,选择主食杀菌包装生产线上所用食品干燥、杀菌保鲜技术方案,并设计生产线的物料流程。优选的结果为,干燥采用红外线干燥,复合杀菌方式为低温、紫外线和臭氧相结合,包装采用接缝式裹包,且整条生产线可程序化控制,实现杀菌时间、紫外线照度、臭氧浓度和温度的实时调节,为主食品工业化生产提供杀菌包装装备。利用该设备对馒头进行复合杀菌试验,结果表明馒头的色泽和质构均优于自然放置的馒头,经杀菌包装后的馒头在温度4℃,相对湿度为50%～70%的环境中贮存20 d其菌落总数为3.5 lg（CFU/g）,达到预定20 d的保质期。研究结果为面制主食工业化生产及复合杀菌包装装备设计提供参考。

定量变距螺旋结构设计与试验

针对等径变距螺旋喂料结构出料量不稳的问题,在等距螺旋结构流量计算式的基础上,提出一种变距螺旋结构流量的计算方法,并推导出流量计算式。根据流量计算式,采用响应面法对变距螺旋结构进行螺距设计,以流量作为响应值,应用Design-Expert软件设计试验,得到螺旋喂料结构进料段最佳螺距组合为S 1=0.35D,S 2=0.60D,S 3=0.85D,S 4=D。根据所得的最佳参数组合,用SolidWorks软件建立螺旋喂料结构三维模型并导入EDEM软件,以小米物料进行离散元分析,仿真质量流量平均值为0.321 kg/s,与变距实际计算流量值0.319 kg/s的误差为0.627%,与实际要求流量值误差为3.7%,验证了变距流量式的可靠性和响应面设计的可行性,可为定量变距螺旋结构的设计计算提供参考。

细圆挂面接触物理参数测定与离散元仿真标定

为了获得细圆挂面离散元仿真参数,提高细圆挂面在容积式称重计量仿真时的堆积密度。以细圆挂面为研究对象,通过查阅文献和物理实验得到挂面的相关参数,将物理实验和离散元仿真相结合,进行离散元参数标定。利用抽板实验得到16.2°的挂面物理堆积角,并以此为响应值,创建Plackett-Burman、最陡爬坡和Box-Behnken三种实验,对8个相关参数进行显著性筛选,最终筛选出3个影响显著的最佳参数值。最后对仿真堆积角的回归方程进行响应曲面最优求解。结果表明:对挂面堆积角影响显著的挂面-挂面恢复系数为0.2706,挂面-不锈钢恢复系数为0.3191,挂面-不锈钢滚动摩擦系数为0.0263。对得到的最优参数在EDEM中进行堆积角仿真,得到的挂面仿真堆积角与物理实验堆积角误差为1.1%。挂面接触物理参数试验与离散元仿真实验标定的参数可为后续细圆挂面容积式称重计量仿真提供参数支持。

基于ANSYS数值模拟的生鲜面条干燥工艺参数的优化

研究生鲜面条干燥过程瞬态温度场分布为半干面生产工艺流程及参数设计提供参考。基于生鲜面条工业化生产线上的干燥装置建立物理模型,根据面条干燥过程中湿热传递机理建立数学模型,并通过实验确定面条导热系数。运用ANSYS热分析模块,模拟干燥室进气温度分别为50、60、70℃,热风速度为3 m/s,干燥时间总长为300 s,每隔30 s湿面条块内部瞬态温度场分布,并模拟出面条块水平面上、中和下三层温升曲线图。结果表明干燥前期120~150 s面条升温较快,150~300 s面条升温较慢。通过实验对ANSYS分析的温度场进行验证及检测干燥后面条含水量,结果表明温度场实验测试值与仿真值有较好的一致性。将初始含水率为33.7%、形状长×宽×高为200 mm×5.0 mm×2.0 mm的500 g鲜湿面干燥为半干面,3种温度场以温度为70℃,加热时间150 s为最佳干燥工艺参数。

给袋式挂面包装机撑袋机构设计与分析

目的为了避免给袋式挂面包装机装袋时的落料故障,设计筒状侧面折叠预制袋撑袋机构。方法依据挂面充填技术要求及预制袋供送工艺路线,设计滑块摆杆撑袋机构;利用约束方程法建模,对撑袋机构进行设计;运用杆组法对撑袋机构进行运动学分析;借助Matlab编程,求解滑块摆杆撑袋机构尺度参数与运动学参数,绘制出摆杆的角位移、角速度、角加速度曲线。基于此设计加工撑袋机构,进行在线实验,并验证可靠性。结果所设计滑块摆杆撑袋机构参数,连杆长度为89mm,摆杆长度为115mm,滑块偏距为122.5mm,原动件滑块行程为10mm,从动件摆杆摆角位移为5°;滑块位移与摆杆角位移满足线性关系,摆杆运动近似为匀加速。结论在线实验验证该撑袋机构满足撑袋工艺要求,撑袋可靠性为94.6%,满足企业对全自动挂面包装机的要求,较好地解决了挂面包装落料故障。

包装机械虚拟仿真实验教学平台设计与实践

以新工科背景下创新人才培养目标为出发点,基于现代信息技术"泛化"学习模式,探索《包装机械》课程虚拟实验仿真平台建设。提出基于目标导向(OBE)教学理念,构建"点线融合"面向新工科的实验教学体系;基于建构主义学习理论,构建"有温度"虚拟仿真实验生态学习环境;基于创造有意义的学习经历,构建"有梯度"虚拟实验内容。并以已开发的"颗粒袋装机虚拟装拆及虚拟设计实验"实验教学项目为例阐述技术实现、项目功能模块组成等内容。经过教学实践,所建设的虚拟仿真实验平台切实可行。

除静电离子风对粉体充填包装模拟与试验研究

研究离子风对粉体下落过程中的静电消除效果,探究除静电离子风对粉体充填包装影响。首先通过Solid works建立粉体充填包装三维结构;然后基于气固耦合机理,利用Fluent中湍流模型与DPM离散相模型,对外加离子风粉体充填包装过程进行仿真,分析不同风速对不同粒径颗粒的捕获;最后搭建粉体螺旋输送静电消除试验平台,基于仿真结果将除静电离子风机应用到粉体充填包装工位,对粉体下落过程中静电消除效果进行试验研究,并与仿真结果对比分析。由仿真结果可知粉体流沿着包装袋内侧向外流出,并呈对称分布;添加离子风有利于粉体的落袋,当风速区间0.4~0.6 m/s,对粒径大于30μm的粉体颗粒捕获率较高。试验研究表明,在螺旋转速为90 r/min,垂直下落管道吹风时,未添加离子风和添加0.6 m/s的离子风小麦粉平均荷质比分别为0.45 nc/g、0.33 nc/g;出料口上方吹风时,未添加离子风和添加0.6 m/s的离子风小麦粉平均荷质比分别为0.45 nc/g、0.34 nc/g。试验与仿真结果相一致;离子风在粉体充填包装时对荷电量存在显著影响,垂直下落管道吹离子风静电消除效率最高达到27%,出料口上方吹离子风静电消除效率最高达到24%。

食品粉体螺旋输送荷电特性及消除试验研究

研究食品粉体螺旋输送过程荷电特性及静电消除方法,以期为食品粉体包装除静电提供理论基础及技术。首先利用法拉第筒搭建食品粉体螺旋输送静电测试试验平台,以小麦淀粉、小麦粉为试验材料,测试螺旋转速、输送长度对粉体荷电影响。然后基于接触起电和静电平衡理论,提出了改变输送装置表面诱导电势,降低其与粉体之间的总电势差,减少粉体螺旋输送过程中起电量的方法,并完成实验验证。平均粒径为20μm的小麦淀粉与平均粒径为100μm的小麦粉静置状态下荷质比均值分别为0.22 nC/g、0.42 nC/g,静电饱和状态时平均荷质比分别为0.4 nC/g、0.47nC/g。粉体达到静电饱和之前,在螺旋输送转速为80~120 r/min,两者的平均荷质比随螺旋转速的增加而减小,随输送长度的增加而增大。螺旋喂料机压差达到100 V时,小麦淀粉与小麦粉的荷质比分别下降22%、23%。研究结果表明:粉体与螺旋喂料机摩擦接触是其荷电量增加的主要原因,粉体粒径、螺旋转速和输送长度对食品粉体螺旋输送荷电量均存在显著影响。通过改变螺旋输送装置表面诱导电势减少粉体荷电量,为食品粉体除静电技术提供参考。

高强度冷冻防潮瓦楞纸箱研制

目的利用新型经纬线纸研制高强度冷冻防潮瓦楞纸箱,以适应冷链食品低温贮藏、运输的物流环境。方法实验测试经纬线纸包装特性,确定其适合瓦楞纸板的组分;应用Ansys分析软件,建立经纬线瓦楞纸箱和普通瓦楞纸箱的有限元模型,模拟实际流通环境对纸箱模型施加载荷,求出2种瓦楞纸箱的抗压强度;进行空箱抗压实验,比较2种方法下经纬线纸箱与普通纸箱的抗压强度大小。结果用预应力经纬线纸作为瓦楞纸箱的面纸,在低温流通环境中其空箱抗压强度比相同芯纸和里纸的普通瓦楞纸箱高约30%,并且经纬线纸纸箱的质量比普通瓦楞纸箱的质量低12%。结论在实际生产中,可以利用经纬线纸制造高强度的低温防潮箱,以适应冷链流通环境,也可以制作低克重高强度纸箱,以节约纸箱用纸量。