山核桃破壳测试系统设计与研究

作     者：孙偲 

作者单位：安徽农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹成茂

授予年度：2016年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：山核桃破壳 虚拟仪器 破壳力 破壳能量 破壳功率 裂纹图像 

摘      要：山核桃是具有极高营养价值和口感香酥可口的坚果类果实,广泛受到消费者们的喜爱,被认可为一种高档的坚果类食品。但目前山核桃的机械化破壳取仁设备仍存在破壳率低和果仁损伤率高等问题,主要原因是对山核桃破壳的机理和机械设备研究及优化研究还不够深入。本文以安徽省皖南山区的宁国山核桃为研究对象,设计一种基于虚拟仪器的山核桃破壳试验台,可以准确地测定山核桃破壳力的大小、破壳所需的能量、功率和破壳裂纹产生的过程,系统测试的各项参数可为山核桃破壳机械的设计与开发提供系统性的理论依据和应用基础。本文通过力学试验机破壳试验,明确了山核桃破壳的各项参数以及破壳影响的因素,确定了以冲击形式破壳的试验方案,对比不同的山核桃破壳试验台设计方案,综合其优缺点,最终制定了详细的试验台设计方案,包括冲击锤、底座和导轨等各个机械部分的设计,最后将试验台装配成形,实现了经济成本和功能要求的最优化组合。数据测试部分以虚拟仪器技术为平台,建立了传感器、数据采集卡、计算机、步进电机、驱动器和控制器为硬件组成的山核桃破壳测试系统。同时,以计算机为核心,以NI公司的数据采集卡为硬件中心,利用LabVIEW软件平台,设计了集数据采集及波形显示、数字输出控制、数据存储和数据分析及显示为一体的测试系统程序,具有用户友好界面和波形显示等特点;其次,利用高速摄像机拍摄破壳过程中的裂纹形成过程,通过高速摄像机配套显示屏实时观测并存储图像,并导入计算机;最后,依托山核桃破壳测试系统对山核桃进行不同因素下的冲击加载破壳试验,得出山核桃破壳过程中的各项力学性能参数,包括山核桃破壳所需要的破壳力、破壳能量、破壳功率等各项参数,并且得到了不同冲击加载方式下山核桃破壳过程中的裂纹形成图像。