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鲜杏定向切分去核机理及装置试验研究

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作者:
刘向东
导师:
高连兴
学科专业:
农业机械化工程 
文献出处:
沈阳农业大学 2016年
关键词:
鲜杏论文  定向论文  切分论文  去核论文  设备论文  

摘要:杏是新疆重要特色林果产品之一,对发展新疆多元化林果产业、增加农民经济收入和保护生态环境具有重要意义。新疆鲜杏产量巨大,但因不耐贮藏和运输,鲜杏销售范围和销量不大,主要用于加工杏酱、杏干和杏脯等系列风味杏制品且相当部分出口国外。鲜杏加工前期且必经环节是去核和晾晒,传统方法主要靠人工进行鲜杏去核、自然摊晒或直接带核摊晒,不但生产效率低、晾晒时间长且卫生条件差,安全隐患突出,严重制约了我国杏产业的可持续发展和国际市场竞争力。为此,人们迫切期望用机械进行鲜杏的定向切分、去核和人工干燥,不仅提高生产效率和切分后的鲜杏晾晒效果,而且有效地保证食品安全卫生,降低生产成本,提高了杏制品的品质。本文在全面综述国内外相关研究成果基础上,结合国家“十二五”科技支撑计划项目“新疆特色林果精深加工关键技术及装备研究与示范”(项目编号:2011BAD27B02)和国家自然科学基金项目“单轴对称水果输送过程中自定向机理的研究”(项目编号:54465042)的实施,针对南疆“赛买提”品系的鲜杏加工生产实际,从鲜杏物理机械特性研究入手,在鲜杏排序输送、定向切分和去核机理研究基础上,成功地研制出基于单体排序和差速式定向原理的三通道鲜杏定向切分去核机,经过性能试验与优化,样机达到了生产实用性要求。具体研究内容和结论如下:(1)以南疆主栽的赛买提品系4种鲜杏为研究对象,进行了鲜杏物理机械特性、表面摩擦特性和杏肉的黏核特性等试验研究,找出了影响因素及其变化规律等,从而为研究鲜杏差速定向机理及其机构提供了鲜杏骑径与横径的比值区,为研究鲜杏排序输送和定向切分机理、相应的机构和材料选择提供了基础。(2)首次提出了鲜杏单体排序输送的原理方案,设计出带有自转鞍形轮辊子的鲜杏单体间隔排序输送机构,可实现鲜杏无损伤、单体且间隔有序喂入;进行了鲜杏单体排序、间隔输送的机理研究,运用NX8.0软件对排序输送机构进行三维建模,确定了该装置的关键结构参数。(3)基于“最小作用量原理”,首次提出了能使鲜杏在输送过程中摩檫自转而定向的鲜杏差速定向输送原理,并在鲜杏差速定向机理与动力学分析基础上,设计出差带式鲜杏空间自动定向机构,确定了工作部件的主要参数,可实现鲜杏骑缝线所在平面与圆盘切刀自动对正。(4)根据鲜杏的结构特征、力学特性和运动学特性,提出了动态支撑与旋转环切的鲜杏切分原理,设计了带有切割间隙自动调整机构的切分装置,分析了鲜杏在切割部位的运动及受力过程,确定了切割部件的主要参数。(5)提出了基于振动分离原理的圆孔筛凹形板、V形板组合式杏瓣杏核振动分离筛,鲜杏的果肉、果核振动分离原理及参数确定。对鲜杏的振动筛参数进行了仿真分析,确定了其关键结构参数。(6)研制出差速带式三通道鲜杏自动定向切分去核机,其主要由排序间隔输送装置、定向输送机构、鲜杏切分装置、核肉振动分离装置、传动与控制系统等构成。(7)样机性能试验与优化。运用高速摄像仪对鲜杏定向输送过程进行了观察分析,明确了鲜杏定向、排序和切分的主要影响因素,通过正交试验分析,确定了样机的最佳工作参数:差速定向装置的差速比值为6.52、夹持带上口间隙为15mm。在鲜杏横径尺寸在32.1-35mm时,排序间隔输送装置的单果排序率达到91.4%、空穴率1.4%,定向输送机构的定向准确率为87.4%,鲜杏切分装置的切割准确率为85.6%,可实现鲜杏切分去核技术生产率1000-1300kg/h。

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