專利名稱：一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺。
背景技術(shù)：
核桃的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外殼堅硬，難以用手剝開，需借助于專用工具如小錘、專用鉗子等進行破殼，食用非常不便。必須探索機械化核桃破殼方法，開發(fā)工廠化核桃破殼設(shè)備，才能滿足消費者對核桃日益增長的需求。目前，國內(nèi)外學(xué)者對于核桃機械化破殼的研究做了大量的工作，也研究出不少核桃破殼設(shè)備。這些破殼設(shè)備雖然種類繁多，但普遍存在破殼率低、果仁破碎率高等問題。設(shè)計開發(fā)核桃破殼設(shè)備需要充分研究核桃的力學(xué)開裂特性，目前學(xué)者們基本采用數(shù)據(jù)處理終端力學(xué)分析軟件(如有限元法分析軟件ANSYS等)對核桃進行虛擬力學(xué)特性分析，然后把分析的結(jié)果作為核桃破殼設(shè)備設(shè)計與開發(fā)的依據(jù)，因為缺少實際用于核桃破殼力學(xué)特性分析的試驗平臺，單純利用仿真軟件進行力學(xué)特性參數(shù)分析不能保證分析結(jié)果的準確性，無法對核桃破殼設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)提供切實有效的理論依據(jù)和試驗基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺，旨在解決目前破殼設(shè)備普遍存在破殼率低、果仁破碎率高，同時因缺少實際用于核桃破殼力學(xué)特性分析的試驗平臺，單純利用仿真軟件進行力學(xué)特性參數(shù)分析不能保證分析結(jié)果的準確性，無法對核桃破殼設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)提供切實有效的理論依據(jù)和試驗基礎(chǔ)的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺，該試驗臺包括:變頻電機；變頻器，輸入端與交流電源相連接，輸出端與所述變頻電機相連接，用于調(diào)節(jié)所述變頻電機的轉(zhuǎn)速；動力傳輸機構(gòu)，與所述變頻電機傳動連接，用于將所述變頻電機的動力進行傳動輸出；執(zhí)行機構(gòu)，與所述動力傳輸機構(gòu)傳動連接，用于對核桃進行破殼處理；破殼力測試系統(tǒng)，用于測試核桃破殼力的大??；破殼能量測試系統(tǒng)，用于測試所述執(zhí)行機構(gòu)撞擊核桃前后的速度和加速度的大小以及破殼所需能量；破殼裂紋產(chǎn)生監(jiān)測系統(tǒng)，用于攝錄核桃破殼時裂紋產(chǎn)生過程。進一步,該試驗臺還設(shè)置有支架、試驗臺面、控制臺，所述變頻器、變頻電機、動力傳輸機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)及試驗臺面安裝在所述支架上，所述試驗臺面中央設(shè)置有用于放置試驗核桃的凹槽，所述控制臺與所述變頻器、破殼力測試系統(tǒng)及破殼能量測試系統(tǒng)相連接，所述控制臺上還設(shè)置有顯示屏；進一步,所述動力傳輸機構(gòu)包括:小帶輪、皮帶、大帶輪、傳動軸和滾動軸承，所述變頻電機的輸出軸上安裝有所述小帶輪，所述小帶輪通過皮帶與所述大帶輪傳動連接，所述大帶輪安裝在所述傳動軸上，所述傳動軸安裝在所述滾動軸承上；進一步，所述執(zhí)行機構(gòu)包括:轉(zhuǎn)盤、驅(qū)動連桿、滑動沖頭，所述轉(zhuǎn)盤的動力輸入端與所述動力傳輸機構(gòu)中的傳動軸傳動連接，所述轉(zhuǎn)盤的動力輸出端與所述驅(qū)動連桿傳動連接，所述驅(qū)動連桿與所述滑動沖頭傳動連接；進一步，所述破殼能量測試系統(tǒng)包括:加速度傳感器、前置放大電路、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)處理終端，所述加速度傳感器與所述前置放大電路相連接，所述前置放大電路與所述信號調(diào)理電路相連接，所述信號調(diào)理電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，所述數(shù)據(jù)處理終端與所述控制臺上的顯示器相連接，顯示器對滑動沖頭撞擊核桃前后的速度和加速度的大小以及破殼所需能量進行顯示;進一步，所述破殼力測試系統(tǒng)包括:壓力傳感器、信號放大器，所述試驗臺面的凹槽下方設(shè)置有所述壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述信號放大電路相連接，所述信號放大電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，所述數(shù)據(jù)處理終端通過控制臺上的顯示屏顯示出破殼力的大??；進一步，所述破殼裂紋產(chǎn)生監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置有高速攝像機，試驗臺面上設(shè)置有對核桃破殼裂紋產(chǎn)生全過程進行攝錄的高速攝像機，所述高速攝像機與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，同時核桃破殼裂紋產(chǎn)生全過程通過控制臺上的顯示屏顯示。進一步，所述試驗臺破殼所需的能量的測定方法為:設(shè)λ = R/L，活塞組件的位移X為

X = L+R- (Lcos β +Rcos α ) (I)Lsin β = Rsin αsin β = (R/L) sina = Xsina
權(quán)利要求
1.一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺，其特征在于，該試驗臺包括: 變頻電機； 變頻器，輸入端與交流電源相連接，輸出端與所述變頻電機相連接，用于調(diào)節(jié)所述變頻電機的轉(zhuǎn)速； 動力傳輸機構(gòu)，與所述變頻電機傳動連接，用于將所述變頻電機的動力進行傳動輸出； 執(zhí)行機構(gòu)，與所述動力傳輸機構(gòu)傳動連接，用于對核桃進行破殼處理； 破殼力測試系統(tǒng)，用于測試核桃破殼力的大小； 破殼能量測試系統(tǒng)，用于測試所述執(zhí)行機構(gòu)撞擊核桃前后的速度和加速度的大小以及破殼所需能量； 破殼裂紋產(chǎn)生監(jiān)測系統(tǒng)，用于攝錄核桃破殼時裂紋產(chǎn)生過程。
2.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，該試驗臺還設(shè)置有支架、試驗臺面、控制臺，所述變頻器、變頻電機、動力傳輸機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)及試驗臺面安裝在所述支架上，所述試驗臺面中央設(shè)置有用于放置試驗核桃的凹槽，所述控制臺與所述變頻器、破殼力測試系統(tǒng)及破殼能量測試系統(tǒng)相連接，所述控制臺上還設(shè)置有顯示屏。
3.如權(quán)利要求1所 述的試驗臺，其特征在于，所述動力傳輸機構(gòu)包括:小帶輪、皮帶、大帶輪、傳動軸和滾動軸承，所述變頻電機的輸出軸上安裝有所述小帶輪，所述小帶輪通過皮帶與所述大帶輪傳動連接，所述大帶輪安裝在所述傳動軸上，所述傳動軸安裝在所述滾動軸承上。
4.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述執(zhí)行機構(gòu)包括:轉(zhuǎn)盤、驅(qū)動連桿、滑動沖頭，所述轉(zhuǎn)盤的動力輸入端與所述動力傳輸機構(gòu)中的傳動軸傳動連接，所述轉(zhuǎn)盤的動力輸出端與所述驅(qū)動連桿傳動連接，所述驅(qū)動連桿與所述滑動沖頭傳動連接。
5.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述破殼能量測試系統(tǒng)包括:加速度傳感器、前置放大電路、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)處理終端，所述加速度傳感器與所述前置放大電路相連接，所述前置放大電路與所述信號調(diào)理電路相連接，所述信號調(diào)理電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，所述數(shù)據(jù)處理終端與所述控制臺上的顯示器相連接，顯示器對滑動沖頭撞擊核桃前后的速度和加速度的大小以及破殼所需能量進行顯示。
6.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述破殼力測試系統(tǒng)包括:壓力傳感器、信號放大器，所述試驗臺面的凹槽下方設(shè)置有所述壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述信號放大電路相連接，所述信號放大電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，所述數(shù)據(jù)處理終端通過控制臺上的顯示屏顯示出破殼力的大小。
7.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述破殼裂紋產(chǎn)生監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置有高速攝像機，試驗臺面上設(shè)置有對核桃破殼裂紋產(chǎn)生全過程進行攝錄的高速攝像機，所述高速攝像機與所述數(shù)據(jù)處理終端相連接，同時核桃破殼裂紋產(chǎn)生全過程通過控制臺上的顯示屏顯示。
8.如權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述試驗臺破殼所需的能量的測定方法為:設(shè)λ = R/L,活塞組件的位移X為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于核桃破殼力學(xué)特性參數(shù)測試的試驗臺，變頻器調(diào)節(jié)所述變頻電機的轉(zhuǎn)速，動力傳輸機構(gòu)將變頻電機的動力進行傳動輸出，執(zhí)行機構(gòu)對核桃進行破殼處理，破殼力測試系統(tǒng)測試核桃破殼力的大小，破殼能量測試系統(tǒng)測試執(zhí)行機構(gòu)撞擊核桃前后的速度和加速度的大小以及破殼所需能量，破殼裂紋產(chǎn)生監(jiān)測系統(tǒng)攝錄核桃破殼時裂紋產(chǎn)生過程；該試驗臺可測試核桃破殼時果殼開裂的力學(xué)特性及破殼能量，在不同的加載力和不同的加載方位下測試果殼的開裂情況，尋找最佳的加載位置，準確測定核桃破殼力的大小、破殼所需能量以及破殼裂紋產(chǎn)生過程，該試驗臺結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，將對核桃破殼加工設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)提供重要的理論依據(jù)和試驗基礎(chǔ)。
文檔編號G01N3/00GK103196740SQ20131008473
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者曹成茂, 王安民, 秦寬, 周敏, 李威亞, 衛(wèi)江華, 陳黎卿, 朱德泉 申請人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)