基于ANSYS的甜玉米果穗圆锯片静力学和模态分析

目的:为确保圆锯片切割甜玉米果穗头时不发生共振,保证切割精度和安全性,对圆锯片进行设计和分析。方法:使用SolidWorks软件建立圆锯片的简化三维模型,利用ANSYS有限元分析软件对圆锯片进行静力学和模态分析。结果:通过静力学分析可知,圆锯片的最大等效应变为200 T/3000 r/min的6.3831×10^(-5)mm/mm,最大等效应力为200 T/3000 r/min的1.2665×10^(7)MPa,等效应变和等效应力均集中于圆锯片中心部连接处;通过模态分析可知,200 T/3000 r/min的前六阶固有频率变化范围为435.26~1345.70 Hz,该圆锯片的最大工作频率远低于其一阶模态,圆锯片不会发生共振,满足工作需求。结论:齿数和转速为200 T/3000 r/min的圆锯片高速旋转切割甜玉米果穗头时具备安全性与可靠性,为后续圆锯片结构优化设计提供了理论依据。

基于CFD-DEM与Archard模型耦合的锤片磨损规律与磨损失效可靠性分析

锤片磨损失效是锤片式转子常见的失效模式。为了探究锤片的磨损规律,对锤片磨损失效可靠性进行分析。采用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)、DEM(discrete element method,离散元方法)与Archard磨损模型耦合方法对锤片磨损过程进行数值模拟,借助偏最小二乘法拟合锤片累积磨损量曲线,建立了锤片累积磨损数学模型。在此基础上,基于应力-强度干涉模型与蒙特卡洛方法对锤片磨损过程中的动态可靠度进行计算与分析。结果表明:锤片累积磨损量随时间近似呈线性递增;采用所建的数学模型算得锤片的累积磨损量为16.09 mm,其与实测值的相对误差为8.76%,说明所建立的锤片累积磨损量预测模型基本准确;在工作时间超过110 h后,锤片的磨损失效可靠度逐渐降低;在达到极限工作时间120 h时,锤片的磨损失效可靠度为0.94。研究结果可以为锤片磨损规律的研究与动态可靠性优化提供参考。

差速式三通道鲜杏动态定向输送装置设计与试验

针对杏干加工过程中鲜杏切瓣劳动强度大、效率低、质量差和卫生难以保障等问题,在对鲜杏几何特性及空间三轴旋转转动惯量研究基础上,提出了基于空间几何最小作用量原理的差速带式鲜杏动态定向输送原理,确定了样机的总体结构方案;进行了差速式鲜杏定向输送机理分析和关键工作部件的结构设计,设计了相应的鲜杏动态定向输送装置;以赛买提鲜杏为试验对象,以定向带/夹持带速比、定向带上口间隙和鲜杏尺寸为试验因素,定向准确率和切割准确率为试验指标,进行了鲜杏动态定向输送装置的性能试验;通过正交试验分析表明：定向带与夹持带速比为6.52,定向带上口间隙为15 mm,鲜杏横径尺寸为32.1～35.0 mm时,鲜杏在输送过程中的定向准确率为87.4%,切割准确率为85.6%。

大枣全自动输送定向切片机设计与应用效果

为了解决大枣切片生产效率低、切片厚度不均匀、造碎率大、卫生状况差、安全性差等难题。该文在大量调研和综合分析现有设备的基础上,利用现代设计制造技术、食品加工技术和控制技术,通过对大枣加工工艺过程进行分析研究,设计了一种大枣全自动输送定向切片设备,确定了该设备的主要技术参数,对关键零部件进行了设计计算;研究分析了切片过程中切片速度与造碎率之间的关系,优化了切片速度等参数,减少了造碎率,当切片速度为15.9r/min时,造碎率在4%以内;采用实验室中试验和企业大批量生产试验相结合的方法,进一步修改完善了试验样机。试验结果表明该设备具有造碎率低、生产效率高等优点,在企业中使用,平均生产效率达到300kg/h以上,成品率达到96%以上,取得良好的效果。

果蔬三维切丁机设计与试验

为了提高国产切丁机的切削质量和切削效率,设计了一种新型果蔬切丁机。该机采用旋转推进器送料,离心切削法切片,圆盘格栅刀切丝,最后由切丁条刀切丁的三维切丁技术。论文阐述了切丁机结构组成及工作原理,并以马铃薯为切削对象,进行了物料在离心切削滚筒内的受力分析计算,确定出切削滚筒最小工作转速为133.3r/min;对所切物料丁断面曲线方程分析,得出切丁断面具有3种不同形状,通过比较不同离心切削滚筒与切丁条刀转速比条件下的切丁断面形状及偏差,得出其最佳速比为0.17。样机切削性能试验表明:切出的15mm×15mm×15mm和20mm×20mm×20mm马铃薯立方块形状规整,其相对偏差分别为11.7%、12.7%,均小于15%,达到了预期目标,为新型果蔬三维切丁机的研制提供了参考。

荸荠离散元仿真参数标定与试验

针对荸荠深加工中机械去皮、切块等技术与装备研发缺乏离散元仿真模型与参数、难以通过仿真指导装置设计与优化的问题,该研究开展了荸荠的离散元参数标定与试验研究。借助三维扫描逆向建模技术获得荸荠轮廓,通过物理试验测得其本征参数和基本接触参数,通过质构仪测得刀片对荸荠的最大剪切力为67.2 N。应用Hertz-Mindlin with bonding模型对荸荠进行建模,以最大剪切力为评价指标,对粘结参数进行虚拟标定试验,采用二水平析因试验和最陡爬坡试验筛选显著性因素,通过响应面法设计试验和优化求解,并进行仿真验证。结果显示,仿真值和实测最大剪切力相对误差为0.89%。进行不同刀片的剪切试验,结果表明,仿真值与实测最大剪切力相对误差不高于7.41%。研究结果表明,该研究所建荸荠模型与参数标定结果可用于离散元仿真研究,对荸荠去皮、切块加工装置设计具有指导意义。

9JST-20型秸秆丝化机的性能试验

对9JST20型秸秆丝化机进行了试验,测定了丝化机锤片数量、锤片厚度、锤齿间隙、主轴转速以及秸秆含水率对生产率、丝化质量、产量的影响。试验结果为秸秆丝化机生产时的参数选择提供了依据。

我国秸秆粉碎机的研究现状与展望

我国是生物质产出大国,随着对生物质能的不断开发与利用,对生物质的粉碎就显得十分的重要。该文概述了我国秸秆粉碎机的研究发展现状,研究了现有粉碎机如铡切式、锤片式、揉切式和组合式粉碎机的结构特点、性能参数及粉碎的基本原理,阐述了今后秸秆粉碎机的发展趋势,提出要重视对秸秆粉碎机的理论研究与创新,优化现有的粉碎设备,进一步改进和完善现有机型,使各种机型的主要工作部件实现标准化。发展一体化联合加工设备,大力开拓秸秆粉碎机的经济市场,从而提高经济效益。

全自动大枣输送定向切片机的设计与试验分析

针对大枣切片生产中,效率低、厚度不均匀、造碎率大等难题,在分析现有设备的基础上,结合对大枣加工工艺过程的分析研究,设计了一种大枣全自动输送定向切片机,确定了该设备的主要技术参数,并对关键零部件进行了设计计算。同时,通过试验研究分析了切片过程中切片速度与造碎率之间的关系,优化了切片速度等参数,减少了造碎率,进一步修改完善了试验样机。试验结果表明,该设备具有造碎率低、生产效率高等优点,在企业中使用效果良好。

切片机的惯性力平衡仿真及优化

莲藕切片机切削机构的工作性能直接影响莲藕切片机的切片质量。针对自行设计的莲藕切片机振动较大的问题,运用机构的平衡理论分析了切削机构工作时产生的不平衡惯性力,提出通过添加平衡质量块来平衡机构的惯性力。在此基础上应用虚拟样机技术,用Pro/E建立莲藕切片机切削机构数字样机,在ADAMS中对平衡质量块的质量和质心位置进行了优化设计。仿真结果表明,优化后机构的振动力减少了将近50%,为进一步改进原有样机的结构提供了依据。

盘式自动定心大枣去核设备的设计及试验

为了解决大枣进行去核生产时,加工效率低、成品率低、卫生状况差、安全性差等难题,在大量调研和综合分析现有大枣加工设备的基础上,设计了一种盘式大枣自动定心去核设备,并通过试验,进一步修改完善了试验样机。试验结果表明,该设备具有生产效率高、成品率高等优点,在企业中使用取得良好的效果。

香蕉茎杆纤维提取加工设备的结构改进

通过改进切割破片机的关键部件切割刀具结构和采用不切割茎杆芯部的工艺方案等,使设备功耗和切割阻力大大减少,解决了茎杆撕裂、折断和腐烂茎杆加工问题,大大提高了适应性;通过增加排渣槽上方侧板、刀轮罩内表面横板,增大刀轮罩与刀轮的间隙和增设刀轮罩两端消声孔等改进设计,使刮麻机喂料口风速降低约90.8%,空载噪声降低约6 dB(A),大大减少了茎杆渣飞溅现象,改善了喂料和工作条件,提高了加工效率。

旋刀式荸荠芽根同步切除装置设计与试验

针对荸荠芽和根切除工序复杂、效果差、切削力较大等问题,该研究设计了一种旋刀式荸荠芽根同步切除装置,借助荸荠自身重力和装置结构形式进行限位,由回转刀片组同时切除芽和根。首先对荸荠运行及切削过程展开理论分析,确定关键部件结构形式与参数范围。进一步在EDEM离散元软件中以荸荠芽和根的切削力为评价指标,以锯齿旋切刀几何参数和切削速度为影响因素开展仿真优化试验,得到最佳参数组合为:锯齿底长5 mm,齿高15 mm,切削速度0.103 m/s。搭建测力平台对仿真结果进行验证,并与平刃旋切刀进行性能对比。结果表明,优化后的锯齿旋切刀可减小23.29%的切削力。基于Box-Behnken原理设计定位孔内壁优化试验,得到最佳参数条件下荸荠的斜切高度差为4.5 mm。研究结果可为荸荠芽根切除装置设计提供参考。

直刃盘刀式切碎器功耗的影响因素分析

通过直刃式切碎器和滚刀式切碎器的比较，对直刃式切碎器功率消耗的影响因素进行了详尽的分析，从而为其在设计时选择合理的刀刃曲线和刀刃锐利度等几何参数提供了依据，以提高切碎器的经济性。

马铃薯种薯切块机分级装置的设计与试验

针对传统马铃薯种薯切块机存在的切块均匀性差、不便于直接进行播种的问题,设计了一种安装在马铃薯种薯切块机上的分级装置。对分级装置的结构和工作原理进行了阐述,通过力学分析和运动分析确定了分级装置分级辊拨轮各部分的结构参数。选取分级辊组组数、分级辊组转速、上料量为试验因素,分级精度为试验指标进行正交试验,并用Design-Expert 8.0.6软件对试验结果进行分析,确定较优参数组合为分级辊组组数为7,分级辊组转速为110 r/min,上料量为40 t/h,并对较优参数组合进行了验证试验,验证试验结果表明在较优参数组合下的分级精度为98.7%,能够满足分级要求,该研究提供了一种用于马铃薯种薯切块机上的高效率、高分级精度的分级装置。

山楂切片机的研制

生产山楂浓缩汁必须采用浸提方法。为保证浸提效果须先将山楂切片,根据其组织结构特点及浸渍加工工艺要求,对山楂切片机切片方式、切片自动喂入、切片中心距、切刀转速、电机功率等主要参数进行了分析与结构设计。该机经生产实践考核,证明设计合理,使用方便。既可切山楂片,亦可作其它水果切片。

一种新型大枣去核切片一体机的设计及试验

为解决大枣去核切片机的切片厚度不均、破碎率高、枣核残留等问题,提高设备的自动化程度及加工效率,在对现有大枣加工设备进行分析研究的基础之上,设计了一种新型大枣去核切片一体机。确定了上料、去核、切片等机构主要技术参数,并对关键执行机构和主要传动系统进行计算,制作样机并对其进行试验。试验结果表明:所设计的新型大枣去核切片一体机的有序上料率高于95%,去核与切片的破碎率小于5%,设备结构简单,定向效果好,制造费用低,生产率高,适应性强,还可以对其它长圆形的果蔬,比如猕猴桃、黄瓜等切片装置提供技术参考。

转筒式槟榔去核切片机的设计

槟榔的去核切片是食用槟榔的主要加工工序,由于槟榔的果肉纤维与槟榔核结合精密,很难分离,使得此工序变得十分难操作。目前,国内对槟榔的去核切片加工主要还是依靠手工,不仅加工效率低、费时费力,而且造成果肉的切片十分不均匀,还会造成一定程度的原料浪费。为此,设计了转筒式的槟榔去核并对果肉进行均匀切片的加工机械,解决了食用槟榔的加工问题。同时,重点分析了其工作原理,进行了重要部件的设计。由此将有效地解决食用槟榔的加工难问题,提高我国槟榔产区的经济收入,促进我国槟榔产业的发展。

饲用甜菜切丝机的试验研究初探

通过正交试验,考察了切丝加工时功耗及切丝损失率等试验指标与切丝机几个主要的结构参数(包括刀的倾角、转速和刀的厚度等)的关系,并初步获得了切丝机结构参数的较优组合。

基于PLC的香蕉秸秆切片机的设计

海南省广泛种植香蕉,香蕉收获后会产生很多秸秆等副产物。目前,我国对香蕉秸秆副产物的利用主要是饲料化和纤维化,这两种处理方法都需要对香蕉秸秆进行切片处理,因此切片质量的好坏会直接影响后续对香蕉秸秆的再加工。为此,设计了一种香蕉秸秆切片机,通过PLC系统控制切片过程。其切片效果好、效率高、功耗低,为香蕉秸秆的后续加工提供了基础。