卵形体农产品大小头自动定向中水平偏转角自适应机理及应用1

摘要

禽蛋营养价值丰富，在市场上销量较高。禽蛋按大小头定向分级可使禽蛋在包装时均大头朝上放置，这有利于延长禽蛋的贮藏期，增加包装的美观度从而提高禽蛋的市场价值。分列翻转式定向装置可实现禽蛋大小头自动定向，禽蛋在该装置上的定向运动主要分为轴向运动和翻转运动。其中轴向运动的实质为交错轴摩擦轮传动，然而关于交错轴摩擦轮传动机理以及传动过程中水平偏转角的自适应机理未见文献说明。因此本文研究了交错轴摩擦轮传动与水平偏转角的机理，并探讨了大型禽蛋（鹅蛋）在大小头自动定向运动中的规律。研究结果如下： 对交错轴摩擦轮传动原理进行了系统分析，运用机构学理论，分析了工程上广泛应用的两传动件轴线之间交错一定角度的摩擦传动机构，提出了符合机构和机械传动分类体系的体现其传动本质特征的规范名称，即交错轴摩擦轮传动机构。运用机构运动学和动力学理论，分析了交错轴摩擦轮传动的两传动件的运动关系和力作用关系，阐明了交错轴摩擦轮传动从动传动件作螺旋运动（轴向运动和旋转运动）的机理，构建了交错轴摩擦轮传动的两种机构简图，建立了从动传动件沿轴向运动位移的理论设计计算方法和从动传动件轴向运动方向的判断方法。总结了交错轴摩擦轮传动机构具有驱动力可调、位移可调、结构可调、速度可调等特点。阐明了禽蛋大小头自动定向装置中轴向运动的传动原理与交错轴摩擦轮传动的一致性和结构的特殊性。 对卵形体农产品（禽蛋）大小头自动定向运动中水平偏转角自适应机理进行了研究，运用动力学原理分析了禽蛋轴向运动稳定阶段，提出了两输送辊对禽蛋作用一侧为驱动而另一侧为随动的假设，从理论上阐明了驱动侧禽蛋与输送辊接触点处速度关系和禽蛋与输送辊之间是非纯滚动传动关系。试验验证表明，鸡蛋和鸭蛋及模拟蛋形体理论分析与试验结果吻合，假设是正确的。阐明了稳定运动时禽蛋在与输送辊的两接触点支撑全反力和重力三个空间力作用下在平面内构成三力汇交的平衡关系。运用几何分析法解析了轴向运动稳定阶段禽蛋与两输送辊之间的几何关系，建立水平偏转角理论近似计算方法，阐明了自适应机理。试验验证表明，鸡蛋的水平偏转角理论计算值与试验值吻合，其水平偏转角理论值与试验值相对误差小于5 %；同时水平偏转角理论计算方法对鹅蛋也是适用的，方差检验无显著差异，因此几何分析法构建的水平偏转角理论计算方法具有可行性。 对鹅蛋大小头自动定向运动规律进行了研究，装置参数输送辊直径、输送辊间距与水平偏转角呈负相关关系，与轴向运动速度呈负相关关系；输送辊转速与轴向运动速度呈正相关关系。输送辊直径对翻转运动影响关系不明显，输送辊间距与导向杆作用距离、翻滚距离均呈负相关关系；当输送辊线速度改变时，鹅蛋的导向杆作用距离和翻滚距离几乎不变；导向杆作用距离随着导向杆角度的增加呈线性增加但变化幅度较小，翻滚距离随着导向杆角度的增加无线性变化。构建了鹅蛋轴向运动和翻转运动的理论计算方法，与其它禽蛋结果吻合。鹅蛋大小头定向最佳装置参数组合为输送辊直径为40 mm，输送辊间距为40 mm，输送辊转动速度为70 mm/s，导向杆角度为15 °。

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