连续复式茶叶理条机优化设计与试验

针对绿茶加工杀青理条复式工序中,因茶叶理条动力学机理不明而导致成条效果不理想的问题,研究茶叶在连续复式理条机锅槽内茶叶与锅槽连续碰撞规律,建立茶叶在锅槽内滚动、抛撒、碰撞3个阶段的动力学模型,确定连续复式茶叶理条机的成条机理。根据茶叶在锅槽内的运动成形规律,优化斜U形锅槽,并利用Rocky Dem建立热固耦合下茶叶-锅槽相互作用的仿真模型,通过对茶叶平均速度及受力进行分析,确定了锅槽往复运动速率、锅槽挡板角度和锅槽与水平面夹角的最优工作参数。在最优参数确定的基础上,采用三因素三水平正交试验,确定实际工况下的最优参数组合,试验结果表明,当锅槽挡板角度为114.1°、锅槽往复运动速率为190.9 r/min、锅槽与水平面夹角为3.2°时,成条率为85.89%,碎茶率为1.70%,满足理条农艺要求。验证试验表明,在该最优结构与作业参数组合下,成条率、碎茶率分别为84.26%、1.79%,与优化结果相对误差在5%以内,表明优化结果的可靠性与精度。该研究可为茶叶理条成形机理与理条机关键参数优化提供参考。

微生物好氧高效繁殖的堆肥茶涡流混合反应装置设计及应用

该装置的发酵罐底部为圆锥体,发酵罐外部安装有循环泵,用于将发酵液从罐底循环至顶部,热交换器用于控制发酵过程中所需的温度,该设备包括一个或多个雾化喷管,雾化喷管安装在涡流混合室内,用于发酵液的精细雾化,同时,还可与发酵罐内部发酵液上方空间内的氧气混合,确保在酿造堆肥茶过程中能够提供足够的氧气供应促进微生物的繁殖。整个发酵过程中,发酵罐下部的发酵液没有受到任何机械搅拌,一直处于静止状态。

一种可实现柔性加压的茶叶揉捻机的设计与试验

揉捻是制茶的关键工序之一,传统的茶叶揉捻机采用机械加压,其在茶叶揉捻过程施加恒定压力易导致茶叶破损率过高影响茶叶品质。因此,设计了一种茶叶数控自动化揉捻机,采用气动加压替代传统的机械加压,采用三个磁环感应开关实现多段调压,使揉捻机具有轻揉,中揉和重揉的功能;并基于PLC设计了一种可实现柔性加压的揉捻机自动控制系统,根据揉桶内揉捻叶的实际承压状况自动调整压盖行程,避免茶叶因压紧,压死而产生过揉捻及条形较差;同时通过茶叶揉捻对试验验证了柔性加压揉捻机可有效降低揉捻过程茶叶破损率,提升茶叶感官评审得分。因此,该揉捻机能够有效提升茶叶揉捻效果,增加茶农获得的经济效益。

空间曲面薄匾自动抓取转移机的设计

针对高度方向不平整、中间为缕空结构的空间曲面薄匾,设计一种空间曲面薄匾自动抓取转移机,文章对其结构、工作原理及特点进行了介绍。

气力机械组合式藜蒿脱叶机设计与试验

藜蒿是我国特色蔬菜,可食部为茎秆与顶部嫩叶,因茎秆鲜嫩易折、径向叶片多且易相互缠绕,售前脱叶工序难度大,仍以人工脱叶为主。针对藜蒿脱叶装备匮乏,人工劳动强度大、成本高等问题,在统计分析藜蒿植株特性的基础上,设计了一种气力机械组合式藜蒿脱叶机,通过吸叶滚筒气力吸附引导、脱叶辊机械拉拽脱叶实现藜蒿茎叶的有效分离。统计分析了藜蒿外形几何参数,测试了叶片顺向、垂直、逆向拉拽的抗拉力,明确采用逆向拉拽脱叶方式;开展了吸叶滚筒、脱叶辊等关键部件结构参数和运行参数分析,基于CFD模拟了吸叶滚筒气流场状态,结合仿真正交试验确定了吸孔轴向间距为10 mm,周向分布夹角为10°,有效孔个数为121个,吸孔直径为4 mm、深度为4 mm,脱叶辊相对高度为30 mm;以吸叶滚筒转速、脱叶辊转速和夹持喂入速度为试验因素,以脱叶率和断叶率为评价指标,开展了二次回归正交试验,建立了脱叶率、断叶率与各试验因素之间的回归数学模型,求解得到最佳参数组合为吸叶滚筒转速77 r/min、脱叶辊转速65 r/min、喂入速度40 mm/s;在最佳参数组合条件下,藜蒿脱叶机的脱叶率与断叶率分别为94.32%和12.93%,单辊作业效率可达12.3 kg/h,满足藜蒿脱叶技术要求。

茶叶揉捻机自动加压装置结构优化设计

【目的】解决茶叶揉捻机揉捻压力大小由制茶师凭经验施加,导致加工茶叶质量不稳定,严重影响茶叶品质等问题。【方法】课题组在6CR-55型单柱式揉捻机基础上,改进设计一种轮辐式压力传感自动加压装置。采用理论分析法和ADAMS动力学仿真分析,确定了揉捻压力的大小及方向;选择DYLF-102轮辐式压力传感器,将压力传感器固定在揉捻轴接近底端位置,实时监测揉捻压力大小;利用步进电机通过锥齿轮、丝杆滑块传递动力,实现自动化控制加压;开发揉捻机自动控制系统,并进行样机试验。【结果与结论】1)根据受力分析,得出揉捻盖受到茶叶挤压力时力传导方向是垂直向上的结论。2)仿真结果表明,除去开始力的突变过程,总体上CONTACT_1与SFORCE_1的大小基本接近,由此可推断出茶叶对揉捻盖的挤压力也会反作用到揉捻轴上,而且大小和方向非常接近。3)样机实验表明,采用自动加压的揉捻压力满足了“轻-重-轻”的茶叶揉捻工艺,且揉捻效率相较于手动加压茶叶揉捻机的揉捻效率平均提升了28.5%,茶叶锁紧成条,品质更加稳定,茶味更加香醇。

农业物料定向输送预处理技术研究进展

农业物料定向输送预处理技术是提高农产品加工自动化程度的重要手段,在农业物料进行加工之前进行姿态的固定,可以有效减少农产品加工过程的损伤率,提高农产品的加工效率。为此,分析国内农业物料定向输送预处理技术的研究进展,围绕对辊定向输送、振动定向输送、传动带定向输送等方法进行对比分析,阐明其定向机理及装备应用场合。通过对比分析可以看出当前我国农业物料定向预处理技术不够成熟,相关定向输送装置标准化程度低,适应性差,以及相关基础研究不足的问题。针对以上问题未来需要加强农产品物理特性研究,提高定向输送装置的适应性,同时采取多种定向输送预处理技术联合定向,提高农产品加工过程中定向的成功率。

弹簧预紧挤压式烟竿研制及结构优化

为解决烤烟烘烤环节中装烟成本偏高、耗时费工等问题,根据弹簧夹紧原理,设计开发了一种弹簧预紧挤压式烟竿(以下简称“弹簧烟竿”)。采用异形扭转弹簧调整压条实现鲜烟叶的夹紧,结合变形理论分析和有限元仿真分析优选出弹簧的结构参数和布置形式;进行弹簧烟竿装烟烘烤的田间试验,通过鲜烟叶滑脱力、装烟量、烘烤用工量、烤后烟叶外观质量分析应用效果。变形分析和仿真结果表明,弹簧数量为6个、间距240 mm、弹簧圈数为3圈时,鲜烟叶装夹牢固、不会损伤叶梗,且符合人体工程学的相关要求。田间试验结果表明:弹簧烟竿的单炕装烟量比传统竹制烟竿增加了19.6%,节省用工4.6个/炕,改造费用比梳式烟夹减少了22.3%;与传统竹制烟竿和梳式烟夹相比,弹簧烟竿有效降低了劳动强度和成本,改善了烤后烟叶外观质量,实现了烟叶烘烤过程中生产投入与产出效益的平衡。

秸秆制粒过程仿真及环模结构参数优化

为提高制粒效率,对秸秆的本征参数进行测定,利用离散元软件EDEM和有限元软件ANSYS对制粒过程进行仿真,研究颗粒的速度和所受外力随时间的变化规律,以及颗粒接触数量随时间的变化情况;分析模孔孔径、模孔锥角和颗粒粒径对制粒效果的影响,优化环模结构参数。结果表明:模拟仿真的制粒过程与实际制粒机的颗粒成型过程基本一致,颗粒的速度和所受外力呈现出周期性的波动状态,颗粒的接触数量呈现周期性的、逐渐减小的趋势,秸秆制粒过程表现为周期性的循环挤压过程;当环模孔径为5 mm、模孔锥角为75°、粉料粒径为0.6 mm时,环模表面的磨损变形较轻微,制粒质量和制粒效率最佳。

基于离散元法的糙米匀料盘仿真优化设计

为提高糙米调质过程中的加湿均匀性,在现有匀料技术的基础上,设计了一种曲面式匀料盘。采用离散元法建立匀料盘仿真模型,分析了匀料盘结构参数及运行条件对料层厚度均匀度的影响规律,结合响应面分析法得到各因素的最优组合。仿真结果表明:曲面形式(抛物线系数)对糙米的分布影响极显著(P<0.01),进料量(导流管直径)对糙米的分布影响显著(P<0.05),匀料盘转速对糙米分布影响不显著(P>0.05);综合考虑匀料要求,确定最优结构参数为:匀料盘抛物线方程系数为0.02、导流管与匀料盘直径比为0.1875,最佳运行条件转速为183 r/min,此时料面厚度变异系数可达4.42%。仿真结果与验证结果基本一致,相对误差为2.62%,证明离散元单元法仿真分析曲面式匀料盘工作性能的可行性。

莲子机械自动去芯自适应定心技术与样机试验

针对莲子在自动化去芯过程中的钻偏问题,提出了莲子自适应定心方法,该方法基于一种由曲柄滑块机构与平行四边形机构组合而成的自适应定心装置,能实现去芯钻头位置随莲子大小变化而自动调整。利用随机优化算法对机构中的连杆参数进行了优化,实现去芯钻头轴线保持与莲子轴线同轴,理论定心偏差为0.0448 mm。研制了一种自适应莲子去芯机,进行了未分级莲子的去芯试验,结果表明:自适应莲子去芯机钻正率达91.25%,远高于现有去芯设备,初步验证了自适应定心方法的有效性与实用性。研究结果为莲子优质钻芯设备设计、与莲子形状类似物料的优质钻孔设备研发提供参考。

链式气动冲切自动化干红枣去核机设计

红枣去核是干红枣产业深加工的关键技术,现有的红枣去核机普遍存在自动化程度低、人工辅助多、去核机构复杂等缺点。为解决现有的技术问题,该文研究设计了一种链式气动冲切自动化干红枣去核机,整机由单片机程序控制所有工序动作,包括辊轮输送链上料、摄像头拍照检测红枣排布情况、辊轮夹持链定位、间歇时间内气缸驱动旋转插杆去核机构去核和卸料输出。选择横径范围为20～30 mm,纵径范围为35～45 mm的干制红枣去核对象进行样机试验,结果为红枣定位率≥98.3%,去核率≥93.75%,平均破碎率为1.46%。该文设计的链式气动自动化干红枣去核机可实现个体自动定向排布上料、有效去核,同时采用图像检测和机械装置结合技术实现精确定位,降低无效的空冲概率。该研究为进一步完善机械装置的设计,实现机构连续性去核提供了参考。

红枣自动快速无损检测分级机研究

设计了基于机器视觉技术的红枣自动快速无损检测分级机,可依据枣果外部综合指标进行判别分级。整机由单体化定向排布输送系统、多表面图像采集与处理系统、分级执行机构、传动及控制部分组成。根据整机工作原理,采用辊轮输送链板与间歇式凸轮拨枣机构相结合的方式,实现枣果快速单体化排布输送,利用工业相机与STM32嵌入式系统配合正面及背面光源进行枣果多表面图像采集,采用气动式分级执行机构完成枣果分级。理论计算与试验表明:输送带最佳倾角为28°,当运行速度为160 mm/s时,输送带驻枣率为95%,分级速度达10个/s,分级准确率92%,最大产能550 kg/h,可较好满足红枣自动化快速检测分级生产要求。

乌龙茶振动做青设备研制与做青环境调控性能试验

为了解决闽南乌龙茶传统"摇晾分置式"做青中作业姿势难适应,用工量大,能耗高的问题,该文研制了一种集振动摇青、晾青、做青环境控制为一体的振动做青设备,该设备由动力系统、振青装置、环境控制系统组成。并使用该设备进行了振动做青环境调控性能试验,试验表明,该设备可有效控制做青过程青叶层气流速度0.46～0.64m/s,符合0.5m/s的微风要求,气温稳定在22～24℃,显著低于春茶自然做青环境温度;空气相对湿度60%～80%,极显著低于春茶自然做青环境湿度;CO2体积分数300～400μL/L,极显著低于空调做青环境CO2体积分数。振动做青毛茶品质极显著优于传统做青方式,不舒适性为6级的作业姿势仅为传统做青的1/3,节省劳力50%,节省能耗50%。研究结果可为实现闽南乌龙茶连续化、清洁化、标准化初加工提供参考。

茶叶杀青机双模糊控制系统设计与试验

为实现茶叶加工机械智能化控制,在分析茶叶加工工艺的基础上,提出基于模糊控制的茶叶杀青机控制方案。通过检测杀青滚筒内的鲜叶投叶量和鲜叶等级,应用模糊控制规则决策,实时调整杀青时间和杀青温度的设定值,并在杀青温度中嵌入模糊PID控制,实现杀青温度的精确控制。利用NI USB-6215数据采集卡、西门子PLC等构建数据采集与控制硬件系统,并用LabVIEW虚拟仪器测试双模糊控制系统的输出效果。试验分析了该控制系统输出量对茶叶杀青效果的影响,试验结果表明:该控制系统输出的茶叶加工工艺参数杀青效果理想,杀青温度偏差低于1℃,杀青时间偏差小于5 s。该控制策略减少了制茶过程中人为因素的干扰,提高了茶叶加工机械的智能化水平。

茉莉花释香吸香装置研制及香气吸附试验

为解决传统茉莉花茶加工过程劳动强度大,配花量大,能耗大等问题,该文创新花茶加工方式,研发了能精确调控茉莉花释香环境参数及椰壳活性炭吸附花香的茉莉花释香吸香装置,进行不同温湿度对茉莉花释香性状指标及活性炭吸附的香气品质影响试验研究。结果表明,处理T2(温度30℃,相对湿度85%)、T3(30℃,95%)、T5(35℃,85%)的茉莉花失水率、开放度、感官品质及活性炭吸附率等指标优于其他处理;处理T5(35℃,85%)、T4(35℃,75%)、T6(35℃,95%)的茉莉花香气品质得分较高;在茉莉花最佳释香温湿度T5条件下,活性炭吸附率为13.96%。该释香吸香装置延长茉莉花生机,比传统方法提高利润28%,研究结果为茉莉花茶"茶-精油"创新工艺提供参考。

油茶果脱壳装置设计及试验

为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置。该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳。确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验。结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小。该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3%,破损率为6.5%左右。

HPB-Ⅰ型生物质成型机的试验研究

对 Ｈ Ｐ ＢⅠ型生物质成型机的成型参数、结构参数及生物质含水率作了成型试验研究，分析了成型压强与套筒的磨损及其影响因素。提出了通过合理调整成型温度和成型周期，选择合适的成型锥角和锥长能有效地降低成型机的单位产品能耗，延长易损件的使用寿命。为成型机的研制和应用提供了新的方法和依据。

对辊挤压式核桃破壳装置的设计与试验研究

针对我国核桃初加工技术落后的特点,设计了一种对辊挤压式核桃破壳装置,阐述了该装置的结构特点及工作原理,并对影响破壳效果的各因素进行了正交试验。结果表明:一次性破壳率受挤压辊Ⅰ转速影响最大,受挤压辊Ⅱ转速影响次之,受挤压间隙影响最小;高路仁率受挤压辊Ⅱ转速影响最大,受挤压间隙影响次之,受挤压辊Ⅰ转速影响最小。当挤压辊Ⅰ的转速为95 r/min,挤压辊Ⅱ的转速为75 r/min,挤压间隙为33 mm时,能取得较好的破壳效果。

食品工程用超高压设备的设计及性能试验

为了提高超高压设备的稳定性和处理效率,促进超高压技术应用于食品加工,该文阐述了HHP-700-400L型食品工程用大型超高压设备的工作原理、设计要求、主体结构和工作过程,分析并确定了双向水介质增压器、直推式容器堵头及其密封系统、承压容器材料和结构等相关参数。设备单体容积为100L,总容积为400L;最高工作压力为600MPa;处理能力达到1.68t/h。经性能试验表明:设备性能稳定、操作方便、安全可靠。研究结果为大型商业化超高压设备的设计和制造提供参考。