管道输送装置苹果下落过程分析与仿真

摘要

针对苹果采后管道输送过程中果实碰撞损伤较大的问题，对苹果在输送管道内下落的运动规律及管道输送装置最优参数组合进行研究。应用Ansys Workbench LS-DYNA软件进行苹果下落动力学仿真分析，并建立苹果在输送管道内下落的动力学模型，理论分析与仿真模拟相结合探究苹果在管道内的运动规律；以输送管道曲率半径、苹果果径和缓冲材料类型为因素，以苹果与果筐碰撞时的等效应力为试验指标，进行单因素仿真试验和3因素3水平正交试验，获得管道输送装置最优参数组合；应用对标试验对苹果输送过程仿真结果的可靠性进行验证。单因素试验结果表明：随着输送管道曲率半径的增大，苹果与果筐碰撞位置越靠近筐底，苹果与果筐碰撞时的等效应力逐渐增大；随着苹果果径的增大，苹果与果筐碰撞时的等效应力逐渐增大；缓冲材料对缓冲效果的影响顺序为，珍珠棉>EVA泡棉>保温保湿带>气泡膜>瓦楞纸衬垫。正交试验结果表明：3个因素对响应值影响均显著，显著程度由大到小为输送管道曲率半径>缓冲材料类型>苹果果径。当苹果果径为75 mm时管道输送装置最优参数组合为输送管道曲率半径200 cm、缓冲材料为珍珠棉，苹果与果筐撞击时的等效应力最小为26.48 kPa，管道输送装置对苹果保护作用最好。建立的苹果管道下落模型能准确模拟苹果下落的真实过程，可为设计与优化苹果管道输送装置提供依据。

关键词

苹果 / 管道输送 / 动力学仿真 / 等效应力

基金资助

河北省现代农业产业技术体系苹果创新团队现代果园装备与智能化项目（HBCT2023120202）; 财政部农业农村部国家现代农业产业技术体系建设项目（CARS-27）