卵形体农产品大小头机械式自动定向设计理论的研究

Grading and packaging equipment development of ovoid agricultural products was an important aspect of the grading and packaging equipment development of agricultural products for origin. The automatic orientation process according to the blunt and pointed ends was an important process unit of grading and packaging of agricultural products. However, there was no complete design and calculation theory, which was the core of orientation system design to support the development of the orientation equipment. The main problems were the unclear changing regulation and self-fit mechanism of reflection angle, and the unclear effect regulations of basic parameters of ovoid agricultural products and equipment working parameters on the axial and the turnover motions. Based on the applicant’s preliminary work of regulation and mechanism analysis of the axial and the turnover motions, the self-made synthetic test device will be used, the method of synchronous comparing between ovoid simulation and ovoid agricultural products will be used, and the engineering mechanics and mechanism transmission theory will be referred to discuss the changing regulation of reflection angle, build the theoretical model of reflection angle, analyze the self-fit mechanism of reflection angle, discuss the effect regulations of basic parameters of ovoid agricultural products and equipment working parameters on the axial and the turnover motions, develop an optimal design and calculation method of the axial and the turnover motions, and build the design and calculation theory of mechanical automatic orientation of ovoid agricultural products. This project will lay a theoretical foundation for the design and calculation of the core technology of orientation equipment.

卵形体农产品的分级包装装备是农产品产地分级包装装备研发的重要内容，卵形体农产品大小头定向处理是其分级包装的一个重要处理单元，而目前其装置研发中缺乏完整的设计计算理论支撑，主要存在自动定向中轴向运动水平偏转角变化规律和自适应机理不明确，基本特征参数和装置工作参数对其自动定向的轴向运动和翻转运动影响规律不明确，而轴向运动和翻转运动的理论设计计算方法是系统设计的核心。在申请人前期对禽蛋轴向运动和翻转运动规律和机理解析的基础上，利用自制的综合试验台，运用模拟卵形体和卵形体农产品同步比对试验方法，并结合工程力学和机构传动理论，探讨水平偏转角变化规律，建立水平偏转角理论模型，解析水平偏转角自适应机理，探讨基本特征参数和装置工作参数对卵形体农产品轴向运动和翻转运动影响的规律，构建轴向运动和翻转运动的优化设计计算方法，创建卵形体农产品大小头机械式自动定向设计计算理论。为装置核心技术的设计计算奠定理论基础。

卵形体农产品大小头定向处理是其分级包装的一个重要处理单元，而目前其装置研发中缺乏完整的设计计算理论支撑，主要存在自动定向中轴向运动水平偏转角变化规律和自适应机理不明确，基本特征参数和装置工作参数对其自动定向的轴向和翻转运动影响规律不明确，而轴向和翻转运动的理论设计计算方法是系统设计的核心。在前期研究的基础上，利用自制的综合试验台，运用模拟卵形体和卵形体农产品同步比对试验方法，并结合工程力学和机构传动理论及仿真技术，研究了模拟卵形体和10种卵形体农产品水平偏转角的变化规律、基本特征参数和装置工作参数对卵形体农产品轴向运动和翻转运动影响的规律，解析了水平偏转角自适应机理；研究了实现卵形体农产品轴向运动的交错轴摩擦轮机构的传动机理，并进行了仿真验证。建立了水平偏转角几何关系理论模型，阐明了卵形体特征参数、装置结构参数和卵形体与输送辊接触关系对水平偏转角的影响；揭示了卵形体水平偏转角自适应机理，卵形体受力属于三力汇交动态平衡，在大头端输送辊接触点摩擦力的驱动下作螺旋运动，两接触点总反力形成的驱动力偶和阻力偶动态平衡，使其产生动态自适应的相对稳定的水平偏转角；创建了卵形体农产品大小头机械式自动定向设计计算理论，构建了卵形体农产品轴向运动和翻转运动的设计计算方法，轴向运动位移主要取决于输送辊线速度、水平偏转角、接触表面状况和工作时间，翻滚距离和导向杆作用距离主要取决于其长轴、短轴、初始倾角、输送辊直径和中心距；创建了基于ADAMS的卵形体农产品轴向运动和翻转运动建模仿真方法及仿真模型。同时，阐明了交错轴摩擦轮机构传动的运动学和力作用关系，揭示了其传动机理，构建了其直动和斜动形式从动轮的转动线速度和移动速度理论设计计算方法；创建了基于ADAMS的交错轴摩擦轮机构传动的建模仿真方法及仿真模型。研究工作为卵形体农产品大小头定向处理装置工作参数和交错轴摩擦轮机构传动参数的设计计算奠定理论基础。