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浅析旋刀式草坪割草机产品质量状况

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林业劳动安全 2001年第2期14卷 27-28页

作者：赵大伟石淑英国家便携式林业机械质量监督检验中心黑龙江哈尔滨150086 柴河林业局黑龙江海林157131

在当前市场经济条件下 ,草坪割草机产品质量问题尤为重要 ,直接关系到环境、人身安全、作业质量等。本文论述了国内草坪割草机产品质量现状及存在的主要问题 ,为了加强草坪割草机产品的质量管理。

关键词：草坪割草机产品质量质量管理旋刀式

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荸荠去皮关键技术研究及装置设计

荸荠去皮关键技术研究及装置设计

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作者：陈立明华中农业大学

学位级别：硕士

荸荠(Water Chestnut)又名马蹄,是一种药食同源的作物,具有清热解毒、利尿消肿等药用价值,还具有化湿祛痰、消食除胀等保健功能。随着社会发展,人们对于食物营养的多样性越来越重视,荸荠作为一种特色食物逐渐走入人们日常生活。新鲜荸... 详细信息

荸荠(Water Chestnut)又名马蹄,是一种药食同源的作物,具有清热解毒、利尿消肿等药用价值,还具有化湿祛痰、消食除胀等保健功能。随着社会发展,人们对于食物营养的多样性越来越重视,荸荠作为一种特色食物逐渐走入人们日常生活。新鲜荸荠储存期较短,近年来以荸荠为原料的罐头等产品发展迅速,其深加工阶段首先需要对荸荠进行去皮,目前主要依赖人工,劳动强度高且生产效率较低,去皮过程中存在较多安全卫生隐患,因此,亟需开发成熟可靠的荸荠去皮机械设备。为此,本文对荸荠去皮关键技术展开研究,并设计荸荠去皮回收一体机,主要内容如下:(1)荸荠几何尺寸及物料特性测量。以湖北团风生产的荸荠为样本,对其外形尺寸和力学特点展开测量,结果显示荸荠直径Φ为45.21 mm、有效果肉厚度h为16.79 mm、荸荠高度h为26.34 mm、含水率均值84.92%、密度1.06 g/cm、泊松比0.395、弹性模量5.433 MPa,荸荠之间的静、动摩擦系数分别为0.656、0.489,荸荠和不锈钢之间的静、动摩擦系数为0.721、0.628,荸荠之间碰撞恢复系数0.512、荸荠和不锈钢之间的碰撞恢复系数0.598;开展荸荠切割力学特性分析,设计不同厚度和刃角的刀片,对荸荠进行剪切试验,结果显示刀片厚度2 mm,刃角20°时,对荸荠的剪切力最小;采用筒刀对预切荸荠进行冲切测试,根据受力曲线得到冲切时刀具和荸荠果肉摩擦阻力较大。上述结果为荸荠去皮刀具优化提供了借鉴。(2)荸荠离散元仿真参数标定研究。采用Ein Scan-Pro手持式3D扫描仪得到荸荠外轮廓点云数据,逆向建模后导入离散元软件中填充颗粒,结合实际测得的荸荠本征参数、基本接触参数等构建基本模型;基于Hertz-Mindlin with bonding模型设置粘结键,以实测荸荠剪切为依据,进行粘结参数虚拟标定研究,得到显著性参数的具体值为单位面积法向刚度1.185×10N·m、单位面积切向刚度9.091×10N·m、粘结半径1.655 mm,其他非显著性因素为颗粒接触半径1.6 mm、临界法向应力10.0×10 Pa、临界切向应力10.0×10 Pa;对最佳参数组合进行验证试验,结果显示标定出的参数准确可靠。为进一步验证模型在不同工况下的表现,设计平刃、凹刃、凸刃等三种刀片对荸荠进行测试,结果显示仿真与实际误差较小,可以较好预测剪切力;通过EDEM软件导出荸荠剪切受力曲线,得到凸刃刀片对荸荠的剪切力最小。(3)荸荠去皮回收一体机设计。参照人工去皮过程,将荸荠机械去皮划分为先切除芽和根,然后去除侧皮两个工序,以此为依据设计荸荠去皮回收一体机,包括旋刀式芽根切除装置、排序装置、冲压去侧皮装置,果肉分离装置、收集箱等,分别实现荸荠去皮、回收等功能;对芽根同步切除装置进行理论设计,构建荸荠芽根切除等过程的数学模型,分析刀-荸荠-圆盘的交互作用并进行结构及运动参数优化;为降低切除阻力,设计锯齿旋切刀,通过理论分析确定参数范围,为后续试验提供边界条件;设计柔性冲切刀,降低工作过程出现的冲击力;明确各环节工作流程,实现整机全自动运行。(4)旋刀式荸荠芽根同步切除装置试验优化。为降低荸荠芽根切除阻力,设计一种锯齿形旋切刀,借助EDEM离散元软件进行优化试验,分别以锯齿底长、齿高以及切削速度为因素进行BBD响应面试验,结果显示速度0.103 m/s、锯齿底长5mm、齿高15 mm时切除阻力最小,与平刃刀相比,优化后的锯齿刀可实现23.29%的减阻效果;针对荸荠芽根切除时出现的“斜切”现象,设计弧形定位孔,搭建试验台架分析不同参数下的荸荠工作状态,以速度、弧形长距、深度为因素进行正交试验,得到工作速度0.103 m/s、定位孔弧形长距8.23 mm、弧形深度5 mm时,荸荠斜切高度差达到最小值。(5)整机性能评估。以新鲜荸荠为对象,以果肉顶部破损率和侧面破损率为指标开展单因素试验,分析各因素对结果的影响规律,确定最优参数范围;通过双因素试验得到顶杆推力对顶部破损率有显著影响,冲切力对侧面破损率有显著影响;为减轻荸荠破损,以荸荠含水率、顶杆推力、冲切力为因素设计响应面试验,得到最佳工作参数为:含水率均值为82.72%、顶杆推力17.341 N、冲切力125.6 N,此时顶部破损率η为14%、侧面破损率η为12%,实现因素范围内最优效果;对人工去皮进行调研,以此为依据对整机进行性能评估,结果显示机器去皮后果肉保留率略低于人工,但生产效率远高于人工,且去皮干净彻底,具有较高的实用价值。

关键词：荸荠去皮离散元仿真参数标定旋刀式冲切式

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