鱼苗分级装备设计与性能研究

发布时间：2020-11-13 14:41

　　 在高档经济鱼类的工厂化养殖过程中,鱼苗分级是分池养殖前不可或缺的步骤。我国现有的分级技术主要以人工分级和重量传感分级为主,对鱼苗分级装备的研究仍存在不足,对分级机的工作参数和适应性研究相对较少,存在人力成本高、效率和精度低等问题,因此需要研发高准确率和高效率的辊道式鱼苗分级机。本论文围绕辊道式鱼苗分级机的研制,按照鱼苗体型参数和三等级分级目标,确定以体宽作为判别条件对鱼苗分级,进而提出整机设计要求与结构布局方案,并采用试验验证、理论分析及离散元仿真模拟相结合的方法进行鱼苗分级机的工作参数优化和适应性研究。本论文完成的主要工作如下:(1)根据体宽分级的需求,提出了整机设计要求和结构布局,设计了整机的总体机械结构,绘制了三维和二维设计图。对关键机构进行力学分析,确定了倾角调节装置和分级装置的结构参数,为后续探究鱼苗分级机分级部件与鱼苗的相互作用机理奠定基础。最后根据设计结果制作了试验样机。(2)以分鱼准确率和鱼苗进槽率作为分级性能评价指标,并采用离散元软件建立的鱼苗-分级部件耦合动力学模型,研究分级部件与鱼苗的相互作用机理。最后为检验动力学模型的准确性,在实际工况下进行整机试验,结果表明:样机试验结果与仿真数据的整体变化趋势具有较好的一致性。(3)为探究不同工作参数对分级性能的影响,通过建立的仿真模型进行工作参数的单因素和多因素正交试验确定各工作参数对分级机影响主次顺序,依次为辊道倾角、进鱼量、辊道转速。然后采用多目标多变量优化方法,对正交试验进行优化设计,发现当参数组合为辊道转速为138.40r/min,辊道倾角为10.47°,进鱼量为3.00尾/s时,分级机的分级综合性能较高。(4)在较优工作参数组合基础上,以分鱼准确率和鱼苗进槽率为适应性评价指标,以鱼苗的体长、体宽和体高为试验因素,研究鱼苗分级机针对不同鱼苗的体型参数下适应性。经过单因素和三因素三水平正交试验确定影响鱼苗分级机适应性的主次顺序为体长、体宽、体高。最后基于试验结果分析鲫鱼、草鱼、鲢鱼和鳊鱼的适应性,结果表明鲫鱼的适应性最高、鳊鱼最低。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S969.3
【部分图文】：

FJ－001型分级机

湖北工业大学硕士学位论文3备有限公司和某公司制造的尤为出色。某机械设备有限公司生产的FXJ－001是针对外皮较薄的水果研发的一款分级机，具有耗能低、噪音小和使用寿命久等特点。如图1.2所示，该设备采用的是硅胶材质的分级带，利用的是果品直径的大小间隙来分级。首先将果品倒入设备的入果箱里，随着传送带的转动，果品自动落在辊轴轨道上，再用轨道之间的间隙大小来进行分级[11]。某公司生产的SST4512型，采用全铜电机提供动力，其外观尺寸360×75×90厘米深受客户的喜爱。该机型通过各机构配合有序完成水果的下料、分级、坏果挑级，适合各类圆形、椭圆形果蔬的分级。分级轨道与水果接触部位采用硅胶带材料，机身由高档全不锈钢材质制造，分级过程不伤果，分级尺寸任意可调[12]。图1.2FXJ－001辊道式分级机智能传感器式分级机多用于小规模产品分级，其生产商以某机械有限公司和某企业为代表。某机械作为国内研发第一台小型重量分级机的公司，在分级机研发领域很有权威，推出了众多机型。其于2017年推出的一台小型称重分级机在海鲜水产类、屠宰畜牧类和中草药类分级具有出色的表现，设备体积孝速度快、分级精确和设备耐用等特点深受到客户高度的评价[13]。某企业于2018年推出一款转盘式重量分级机，其具有自动追踪、分级精度高等特点在市场上深受热捧。如图1.3所示，该机由传送区、称重区、加速区和分级区组成，每区设有输送装置，其输送装置皆带有进口传感器，检测速度最高300次/分钟，最高精度±0.1g，可以根据用户需求设置分级重量范围[14]。

湖北工业大学硕士学位论文4图1.3转盘式重量分级机1.2.2鱼苗分级机械研究现状鱼苗分级机作为工厂化养殖环节的重要环节，其分级方式一直是鱼苗分级机械的研究内容。根据中国养殖状况，目前应用最多的是重量分级。重量分级又分为传统人工分级和智能传感重量分级两种方式实现鱼苗分级与归类等工作。传统人工分级领域主要依靠分级工人师傅根据视觉和手感来判断鱼的大小及重量并分到不同的区域内，如图1.4所示。此类分级方式需要较高的人力强度，且分级处于有水环境，分级效果较差。因此，21世纪鱼苗分级机械研究主要在重量分级与传感器相结合方面，将传感器识别的鱼苗通过挡板、托盘机械部件分到对应的区域，如图1.5所示。2000年，加拿大学者SebastienCadieux等[15]首次利用红外线传感器获取鱼的轮廓，并经计算机处理轮廓，进而对鱼类实现分级。2013年，珠海市大航工业自动化技术有限公司[16]研制的分级机采用皮带输送鱼苗，经激光识别重量信号和尼龙挡板对鱼分级，其激光传感器上设置挡风罩避免识别信号受外界干扰。2016年，中国海洋大学的彭磊等[17]针对现有分鱼机械体积大，不易移动等缺点，研制出一台小型转盘式分鱼机，该机不仅整合了传感识别和转盘分级功能，还增设了喷淋装置，有效减少鱼苗的表皮损伤。
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本文编号：2882300