基于离散元法的杜仲翅果剥壳机关键部件研究

杜仲翅果是杜仲果林栽培模式的主要产物之一,年产量可达 2000 余吨,其果壳富含杜仲橡胶,果仁富含杜仲籽油,两者的相关研究都是基于杜仲翅果壳仁分离进行的,因此对杜仲翅果进行剥壳研究意义重大。本研究针对传统杜仲翅果剥壳工作人工投入大、效率低、成本高的问题,提出了利用锤片机构进行剥壳的方法,并通过离散元法对锤片机构进行了方法可行性的验证以及关键参数的探究。首先通过三维扫描技术获得杜仲翅果的外形轮廓,并通过物理试验和台架试验测量杜仲翅果的相关本征参数和接触参数,利用杜仲翅果外形轮廓和相关测量参数在离散元软件中初步建立杜仲翅果的离散元模型。其次,以杜仲翅果的最大剪切力为评价指标,通过单因素试验、两水平析因试验、最陡爬坡试验和响应面试验对杜仲翅果离散元模型进行粘结参数的虚拟标定试验,得到该模型的粘结参数,完成杜仲翅果离散元粘结模型的建立,并进行模型的验证。最后利用杜仲翅果粘结模型进行锤片机构的仿真试验,试验通过锤片机构对杜仲翅果粘结模型进行锤击来模拟杜仲翅果破碎剥壳的过程,试验需要在不同的锤片机构参数下进行,并以杜仲翅果粘结模型被锤击后模型碎片的分布情况为评价指标,进行锤片机构方法可行性的验证以及关键参数的探究,为后续杜仲翅果剥壳机的进一步研发提供数据支持和理论依据。