油茶果脱壳清选成套设备的研究

为满足广大油茶生产企业对油茶果快速、高效、大处理量的机械化脱壳的需求,基于已有脱壳清选技术,研究油茶果脱壳清选成套工艺与设备,确定油茶果成套加工工艺流程,研发关键设备双层分级筛、脱壳初清筛、大处理量脱壳清选机等新产品,实现从投料、除铁、去石,到分级、脱壳清选、输送、打包的自动化生产。通过两个月的生产试验,测得该成套设备处理量在10~10.8t/h之间,技术指标:脱壳率≥99%,清选率≥93%,损耗率≤3%。试验表明该成套设备设计方案可行,满足企业的需求。     

四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机设计与试验

针对油茶成熟鲜果在脱壳过程中存在脱净率低、茶籽破损率高等问题,设计了一种四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机。通过对油茶果进行四通道分级,使不同大小的油茶果进入相应的脱壳滚筒内,通过油茶果与脱壳套筒的相互撞击以及油茶果之间碰撞、挤压、搓擦的综合作用实现脱壳。选取油茶成熟鲜果为研究对象,以茶果脱净率、茶籽破损率为评价指标,以茶果喂入量、脱壳杆扭度和脱壳杆直径为试验因素,采用L9(34)正交试验、方差分析和加权综合评分法对油茶成熟鲜果脱壳机的脱壳效果进行分析。结果表明：当茶果喂入量1500kg/h、脱壳杆扭度30°、脱壳杆直径23mm时,该脱壳机脱壳效果最佳。对脱壳机进行3次最佳参数组合下的脱壳试验,取3次试验结果的平均值作为油茶成熟鲜果脱壳机最终的脱净率和茶籽破损率,计算得出该脱壳机的脱净率为98.85%、茶籽破损率为3.24%,研究表明,该四通道全自动油茶成熟鲜果脱壳机达到预期设计目标,能够较好地完成油茶果脱壳作业。     

油茶青果脱壳装置研究与设计

分析现有坚果类物料脱壳方法优缺点,结合油茶青果物理特性,设计出一种多滚刀撞击切割方案,使油茶果破壳率提高到96%;设计出一种三级筛分网振动分选机构,实现大壳、中壳和碎末分层筛选,使油茶籽清选率提高到95%。试验表明,本装置结构紧凑、效率高,能满足实际生产需求。     

油茶果脱壳清选机国内研究现状及成套加工工艺初探

通过介绍油茶的分布、江西省油茶产业规模,指出我省油茶脱壳的急迫性,油茶脱壳现状及其在油茶产业链中的地位和意义;介绍了油茶脱壳清选机械的国内外现状,比较分析现有脱壳清选机脱壳清选的原理、结构及优缺点;最后介绍了江西省农机所研制的脱壳清选机,初步探讨了油茶果脱壳清选成套机组加工工艺。     

小型滚压式橡胶果脱壳机的设计与试验

针对目前橡胶果脱壳机械存在脱壳率低和整仁率低的问题,利用挤压、搓擦原理,设计了一种脱壳间隙可调的小型滚压式橡胶果脱壳机,并阐述了机器整体结构的设计方案和主要部件结构。设计的脱壳装置与脱壳间隙调节装置能够适应不同品种与外形的橡胶果,很好地解决了橡胶果脱壳率低和整仁率低的问题。试验结果表明:当脱壳间隙为14mm时,脱壳率和整仁率分别为88%与78%,满足了实际生产的要求。小型滚压式橡胶果脱壳机提高了工作效率,降低了劳动强度,可对橡胶果脱壳机械的研发提供参考。     

基于挤压揉搓方法的油茶果破壳性能的试验研究

为了找到一种有效的油茶果破壳方法,在研究油茶果的生物特性基础上设计了基于挤压揉搓方法的油茶果破壳装置,对不同大小等级、不同含水率的油茶果在不同滚筒转速下进行了破壳性能的试验研究。试验确定了在滚筒转速80~100r/min范围时,该装置可以对含水率59%左右的新鲜油茶果进行有效的破壳处理,破壳率可达到97%以上,且破籽率控制在4%以下。     

油茶果脱壳装置传动系统设计

设计出一种轻巧、结构紧凑的油茶果脱壳装置,重点对传动部件进行设计。脱壳主轴最佳转速n=5 2 5 r/min,脱壳功率P=2.3 7 k W;传动比i=2.7,V带根数z=2;最小轴径d=2 0 mm,最大弯曲应力σ=1 2 MPa,小于许用应力。试验结果表明:机具传动结构设计合理,脱壳效率高,运行平稳,振动位移量小。该研究可为油茶果脱壳样机制造提供数据基础,也可作为其它坚果类物料传动系统设计参考。     

薄皮扁桃低损伤脱壳分析与试验

针对扁桃脱壳装置存在脱壳不完全、脱壳率低的问题,对扁桃脱壳机在脱壳取仁过程中果壳加载损伤进行分析,确定挤压加载状态下脱壳区裂纹扩展及果壳分离的基本特点。根据薄皮扁桃物理特性试验及预试验结果,选取脱壳间隙、刚性辊转速、柔性带线速度作为试验因素,脱壳率和核仁破损率作为试验指标进行正交试验,试验样品为Ⅱ等级厚度 12~13 mm的扁桃。试验结果表明：脱壳间隙为11 mm,刚性辊转速为200 r/min,柔性带线速度为0.7 m/s,是该机具工作参数的最优组合。对该参数组合进行验证试验,脱壳率为97.68%,破损率为6.85%,满足生产要求,为扁桃精深加工奠定基础。     

扭梳式油茶果采摘末端执行器设计与试验

为了解决油茶果采摘过程中采净率低、花苞损伤率大的问题,通过研究不同品种油茶果结合力和油茶枝条特性,设计了一种扭梳式油茶果采摘末端执行器,在采摘作业时该执行器可以对油茶果产生多种作用力。阐述了该末端执行器的结构和工作原理,并对关键部件进行了设计,分析了末端执行器的作业过程和油茶果脱落的影响因素。对不同品种油茶果的结合力和枝条扭转进行测试,得出抗拉力主要集中在10~25N之间、抗剪力主要集中在5~15N之间、抗扭力矩主要集中在0.015~0.030N ·m之间,不同品种油茶枝条扭转模量在2~7MPa之间。单因素试验表明,在扭梳组件转速为25~35r/min、梳辊转速为75~85r/min、作业时间为8~12s工况下,采摘性能较优。试验表明,最优工作参数组合为扭梳组件转速35r/min、梳辊转速85r/min、作业时间12s,此时油茶果采净率平均值为93.37%,花苞损伤率平均值为13.16%。     

融合光电色选的皮带筛式油茶果壳籽分选机设计与试验

针对油茶果批量脱壳后壳籽混杂、人力分选效率低的问题,研究设计了一种融合光电色选的皮带筛式油茶果壳籽分选机。根据油茶果壳、籽与倾斜传送带间摩擦角、碰撞系数的差异,设计振动皮带筛进行初分选;利用两者灰度差异,对壳中残留籽进行二次光电分选。对皮带筛上油茶果壳、籽进行运动学与动力学分析,发现皮带倾角、皮带速度和振动频率是影响振动初分选率的主要因素;以籽箱清洁率、壳中含籽率为试验指标,开展正交旋转组合试验。当皮带倾角为19°、皮带速度为1.50m/s、振动频率为55.40Hz时,其籽箱清洁率为95.52%、壳中含籽率为24.30%,对最优参数进行试验验证,优化结果可靠。对不同茶籽比率的物料进行光电分选试验,结果表明籽箱清洁率稳定在98.23%左右,壳中含籽率保持在2.34%左右,说明光电分选可准确识别并分选出混杂物料中的油茶籽。对整机进行最优参数试验验证,该机两籽箱茶籽平均清洁率可达97.55%,壳箱中含籽率为3.27%。试验结果表明,此油茶果壳籽分选机可实现油茶果壳、籽的高效分离。     

油茶果籽壳分级筛选装置设计与试验

【目的】油茶果的脱壳分级筛选绝大部分靠人工进行,费时费力,研究油茶果籽壳的分级筛选对茶油的精深加工具有重要意义。【方法】课题组设计了一种油茶果籽壳三级筛选装置,并利用SolidWorks软件对装置进行建模,对执行机构连杆进行运动仿真,分析验证分级筛选装置设计有效性和机构运动合理性。【结果】该油茶果籽壳分级筛选装置可以有效实现大、中、小籽和壳的分级筛选,分级效率较高;执行机构运动呈周期性变化,机构设计合理。【结论】1）该分级筛选原理和机构可应用于类似果蔬分级生产中,具有良好适应性。2）三级筛分出来油茶果籽壳有混杂,籽和壳有效分离后续仍需进一步研究。     

橡胶籽脱壳试验机工作参数优化与试验

为提高橡胶籽脱壳加工的脱壳率和降低其破碎率,本文结合橡胶籽物理特性,运用Box-Behnken试验设计理论进行关键部件工作参数试验与优化,重点研究橡胶籽脱壳试验机工作关键参数中滚筒转速、脱壳间隙、滚筒表面材料自流角对脱壳率、破碎率的影响规律,将脱壳率、破碎率作为响应指标进行双目标优化和响应面分析,得出当橡胶籽脱壳试验机关键部件在给定区间内的最佳工作参数组合为:滚筒转速343.03 r/min,脱壳间隙12.35 mm,滚筒表面材料自流角15.5°,此时脱壳率和破碎率达到区间内最优解,其值分别为84.53%、12.95%。将优化参数修正后在实验室自制的橡胶籽脱壳试验机上多次重复验证试验,得出此时平均脱壳率为83.78%,破碎率为12.47%,说明此工作参数优化结果具有较高可靠性。该研究可为提高橡胶籽脱壳设备工作质量提供参考。     

澳洲坚果双轴脱青皮机市场需求分析及设备设计

澳洲坚果具有较高的营养价值和综合利用价值。基于市场需求分析，针对现有澳洲坚果脱青皮机加工刀片易磨损、整台设备寿命短和壳果破损率高问题，设计一款双轴青皮脱壳机。该机由进料斗、切割机构、顶盖、废皮出料口、壳果出料口、驱动系统及机架组成。其脱净率≥99%，破损率≤2%，符合脱壳加工要求，具有脱壳损伤率小和加工效率高的优点。      

平面床式齿光辊油茶蒲籽清选机研制与试验

为解决油茶果脱蒲后如何把茶籽从果蒲和茶籽的混合物料中清选出来这一难题,基于已有的齿光辊对辊清选技术,通过研究平面齿光辊对辊式清选机构,对齿光辊上移动的物料进行受力和速度分析,并设计扫籽机构和内外板可拆式轴承座,组合成平面床式油茶蒲籽清选机。对该机性能参数进行单因素试验,得出该清选机在齿光辊转速533～602 r/min、齿光辊间隙2.4～2.7 mm时,产量≥2 t/h,破籽率≤1.21%,损耗率≤1.05%,籽中含蒲率≤4.86%。该机为实现高效低损的蒲籽分离提供了技术支撑和设备支持。      

液压驱动式油茶果采摘机设计与试验

为提高电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器的采摘效率,设计了一种液压驱动式油茶果采摘机。通过分析油茶果与胶辊相互作用力的影响因素,确定了采摘机的主要工作参数。仿真分析了不同工作参数对油茶果与胶辊相互作用力的影响规律,并以上下组胶辊间距、旋转架转速、胶辊直径为影响因素,以油茶果采摘率和花苞损伤率为评价指标,在江西省林科院和江西农业大学分别进行了室外、室内采摘试验。结果表明,影响采摘率的因素由大到小依次是上下组胶辊间距、旋转架转速和胶辊直径;影响花苞损伤率的因素由大到小依次是胶辊直径、上下组胶辊间距和旋转架转速。结合室内、室外试验,运用综合评分法得出油茶果采摘率较高且花苞损伤率较小的最佳参数组合为:上下组胶辊间距15 mm、旋转架转速55 r/min、胶辊直径30 mm。与电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器相比,液压驱动式油茶果采摘机旋转架转速提高了83. 33%,采摘效率明显提高,其平均采摘效率为210个/min。     

手持冲击梳刷式油茶果采摘装置设计与试验

针对丘陵山地油茶果人工采摘效率低、大型机械采收难且花苞损伤大等问题,设计了一种手持冲击梳刷式油茶果采摘装置,通过冲击指的碰撞作用和指间梳刷作用采摘油茶果,可有效降低花苞损伤率。以采摘装置质量最小化为目标,利用Ansys Workbench拓扑优化模块进行轻量化设计,机架减轻近30.59%;建立“冲击指-油茶果”碰撞模型和“主枝-细枝-茶果”三摆动力学模型,明确影响油茶果采摘效果的主要因素为油茶果的质量和压入变形量、冲击指质量和转速、枝条长度和质量;进而以冲击指转速和指间夹角、装置梳刷次数为试验因素,以采摘速率、采净率和花苞损伤率为评价指标,开展油茶果采摘试验并采用响应面分析法处理试验数据。结果表明,冲击指转速对采摘效果的影响最为显著,且当冲击指转速为409.8 r/min、指间夹角为4.1°、装置梳刷4.5次时,装置的采摘性能最佳;此时,油茶果采摘速率为43.67 kg/h、采净率为86.42%,花苞损伤率低于8.89%,满足高油茶果采净率和低花苞损伤率的工作要求。     

往复揉搓式花生脱壳装置研制与试验

针对现有花生脱壳装置存在脱净率低、机械损伤率高、品种适应性差等问题,研制了一款往复揉搓式花生脱壳装置。以豫花22为试验对象,对脱壳工作原理进行运动学分析,并利用最佳设计尺寸优选法和运动图解分析法分析确定了当最小脱壳间隙为12mm、编织筛网正方形网孔边长为14mm、减速机转速为70r/min及摇杆与竖直方向夹角为25°时,脱壳性能较佳。采用上述最佳结构设计参数,对该装置进行综合性能试验,脱壳试验结果表明：平均脱净率为98.4%,破损率为2.7%,发芽率为98.2%,满足行业花生脱壳质量要求。圆点橡胶疲劳损伤试验表明：往复式花生脱壳装置累计作业75h后,已不利于花生继续脱壳作业,应及时进行更换。该装置的试制成功可为花生脱壳装置创新设计提供参考。     

摇枝式油茶果采摘机设计与试验

针对油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大的问题,设计了一款摇枝式油茶果采摘机。根据摇枝式采摘工作原理,完成了关键部件的结构设计,计算分析了采摘头夹持油茶枝的夹持力,对油茶枝和油茶果振动过程进行力学分析,建立力学方程并求解。结果表明,夹持油茶枝时最大压力为2826N,振动对树枝产生的径向力约为57.5N、法向力约为78.2N,夹持和振动都不会对枝条造成损伤。为保证采摘机安全性,对横梁架进行了静力学分析,经计算其弯曲变形为0.0005mm,远小于最大许用弯曲挠度。设计了四因素三水平正交试验,结果表明,最佳作业参数组合为：采摘装置的采摘时间10s、电机输出频率35Hz、采摘头的振幅5cm及采摘爪的夹持位置（夹持油茶枝的夹持中心到油茶树冠层距离）10~20cm,此时油茶果采净率为95.2%,花苞损伤率为17.2%。对摇枝式油茶果采摘机进行了田间试验,对枝条的损伤基本符合采摘要求。     

一种基于偏好免疫网络多特征辨识的油茶果分选识别方法

针对油茶果采摘、脱壳后机器视觉分选效率不高的问题,提出一种多特征偏好人工免疫网络算法,该算法应用人工免疫网络的多目标优化与偏好数据库特征,提取油茶目标的颜色、形态多特征输入免疫网络进行仿真测试。试验结果表明,本文提出的多特征偏好免疫网络的识别率最高达到90%以上。相比单特征分选方法有了较大的提升,证明本文分选方法的有效性,并为农林业目标智能化分选辨识提供一种可行的方案。     

油茶果分层采收装置设计与试验

降低花苞损伤是油茶果机械采摘中的难点,为此,设计了一种油茶果分层采收装置。分析了分层采摘装置和果枝的相互作用原理,并运用ANSYS Workbench对分层机构与果枝作用模型、分层采摘机构与果枝作用模型进行应力仿真,随着分层胶辊距离增大,果枝弯曲程度越大,果枝横截面上的正应力和切应力增加;随着采摘胶辊间隙减小,果枝横截面所受的正应力和切应力增加,通过试验验证了分层采摘的可行性。以分层厚度、分层深度、胶辊间隙和胶辊转速为影响因素,以油茶果漏采率和花苞损伤率为评价指标,对赣无1油茶果进行了采摘试验。结果表明,影响油茶果漏采率的因素依次为胶辊间隙、分层深度、分层厚度、胶辊转速;影响花苞损伤率的因素依次为分层厚度、分层深度、胶辊转速、胶辊间隙;运用综合评分法,得到采摘赣无1油茶品种的最佳参数组合为：分层厚度360mm、分层深度290mm、胶辊间隙18mm、胶辊转速65r/min。在此工况下,油茶果漏采率为13.33%,花苞损伤率为6.33%。与未加分层机构的采摘装置相比,分层采摘装置的花苞损伤率降低了6.22个百分点。