在高檔經濟魚類的工廠化養(yǎng)殖過程中,魚苗分級是分池養(yǎng)殖前不可或缺的步驟。我國現(xiàn)有的分級技術主要以人工分級和重量傳感分級為主,對魚苗分級裝備的研究仍存在不足,對分級機的工作參數(shù)和適應性研究相對較少,存在人力成本高、效率和精度低等問題,因此需要研發(fā)高準確率和高效率的輥道式魚苗分級機。本論文圍繞輥道式魚苗分級機的研制,按照魚苗體型參數(shù)和三等級分級目標,確定以體寬作為判別條件對魚苗分級,進而提出整機設計要求與結構布局方案,并采用試驗驗證、理論分析及離散元仿真模擬相結合的方法進行魚苗分級機的工作參數(shù)優(yōu)化和適應性研究。本論文完成的主要工作如下:(1)根據(jù)體寬分級的需求,提出了整機設計要求和結構布局,設計了整機的總體機械結構,繪制了三維和二維設計圖。對關鍵機構進行力學分析,確定了傾角調節(jié)裝置和分級裝置的結構參數(shù),為后續(xù)探究魚苗分級機分級部件與魚苗的相互作用機理奠定基礎。最后根據(jù)設計結果制作了試驗樣機。(2)以分魚準確率和魚苗進槽率作為分級性能評價指標,并采用離散元軟件建立的魚苗-分級部件耦合動力學模型,研究分級部件與魚苗的相互作用機理。最后為檢驗動力學模型的準確性,在實際工況下進行整機試驗,結果表明:樣機試驗結果與仿真數(shù)據(jù)的整體變化趨勢具有較好的一致性。(3)為探究不同工作參數(shù)對分級性能的影響,通過建立的仿真模型進行工作參數(shù)的單因素和多因素正交試驗確定各工作參數(shù)對分級機影響主次順序,依次為輥道傾角、進魚量、輥道轉速。然后采用多目標多變量優(yōu)化方法,對正交試驗進行優(yōu)化設計,發(fā)現(xiàn)當參數(shù)組合為輥道轉速為138.40r/min,輥道傾角為10.47°,進魚量為3.00尾/s時,分級機的分級綜合性能較高。(4)在較優(yōu)工作參數(shù)組合基礎上,以分魚準確率和魚苗進槽率為適應性評價指標,以魚苗的體長、體寬和體高為試驗因素,研究魚苗分級機針對不同魚苗的體型參數(shù)下適應性。經過單因素和三因素三水平正交試驗確定影響魚苗分級機適應性的主次順序為體長、體寬、體高。最后基于試驗結果分析鯽魚、草魚、鰱魚和鳊魚的適應性,結果表明鯽魚的適應性最高、鳊魚最低。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：S969.3
【部分圖文】：

FJ－001型分級機

湖北工業(yè)大學碩士學位論文3備有限公司和某公司制造的尤為出色。某機械設備有限公司生產的FXJ－001是針對外皮較薄的水果研發(fā)的一款分級機，具有耗能低、噪音小和使用壽命久等特點。如圖1.2所示，該設備采用的是硅膠材質的分級帶，利用的是果品直徑的大小間隙來分級。首先將果品倒入設備的入果箱里，隨著傳送帶的轉動，果品自動落在輥軸軌道上，再用軌道之間的間隙大小來進行分級[11]。某公司生產的SST4512型，采用全銅電機提供動力，其外觀尺寸360×75×90厘米深受客戶的喜愛。該機型通過各機構配合有序完成水果的下料、分級、壞果挑級，適合各類圓形、橢圓形果蔬的分級。分級軌道與水果接觸部位采用硅膠帶材料，機身由高檔全不銹鋼材質制造，分級過程不傷果，分級尺寸任意可調[12]。圖1.2FXJ－001輥道式分級機智能傳感器式分級機多用于小規(guī)模產品分級，其生產商以某機械有限公司和某企業(yè)為代表。某機械作為國內研發(fā)第一臺小型重量分級機的公司，在分級機研發(fā)領域很有權威，推出了眾多機型。其于2017年推出的一臺小型稱重分級機在海鮮水產類、屠宰畜牧類和中草藥類分級具有出色的表現(xiàn)，設備體積孝速度快、分級精確和設備耐用等特點深受到客戶高度的評價[13]。某企業(yè)于2018年推出一款轉盤式重量分級機，其具有自動追蹤、分級精度高等特點在市場上深受熱捧。如圖1.3所示，該機由傳送區(qū)、稱重區(qū)、加速區(qū)和分級區(qū)組成，每區(qū)設有輸送裝置，其輸送裝置皆帶有進口傳感器，檢測速度最高300次/分鐘，最高精度±0.1g，可以根據(jù)用戶需求設置分級重量范圍[14]。

湖北工業(yè)大學碩士學位論文4圖1.3轉盤式重量分級機1.2.2魚苗分級機械研究現(xiàn)狀魚苗分級機作為工廠化養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，其分級方式一直是魚苗分級機械的研究內容。根據(jù)中國養(yǎng)殖狀況，目前應用最多的是重量分級。重量分級又分為傳統(tǒng)人工分級和智能傳感重量分級兩種方式實現(xiàn)魚苗分級與歸類等工作。傳統(tǒng)人工分級領域主要依靠分級工人師傅根據(jù)視覺和手感來判斷魚的大小及重量并分到不同的區(qū)域內，如圖1.4所示。此類分級方式需要較高的人力強度，且分級處于有水環(huán)境，分級效果較差。因此，21世紀魚苗分級機械研究主要在重量分級與傳感器相結合方面，將傳感器識別的魚苗通過擋板、托盤機械部件分到對應的區(qū)域，如圖1.5所示。2000年，加拿大學者SebastienCadieux等[15]首次利用紅外線傳感器獲取魚的輪廓，并經計算機處理輪廓，進而對魚類實現(xiàn)分級。2013年，珠海市大航工業(yè)自動化技術有限公司[16]研制的分級機采用皮帶輸送魚苗，經激光識別重量信號和尼龍擋板對魚分級，其激光傳感器上設置擋風罩避免識別信號受外界干擾。2016年，中國海洋大學的彭磊等[17]針對現(xiàn)有分魚機械體積大，不易移動等缺點，研制出一臺小型轉盤式分魚機，該機不僅整合了傳感識別和轉盤分級功能，還增設了噴淋裝置，有效減少魚苗的表皮損傷。
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本文編號：2882300