基于EDEM的大产量原粮振动清理筛筛分效果分析

针对目前对于大产量原粮振动清理筛的需求,结合TQLZ180×200型粮食振动清理筛,对大产量原粮振动清理筛进行结构改进。基于EDEM离散元分析软件对振动筛的筛分过程进行仿真模拟,分析振动筛工艺参数对筛分效果的影响,建立工艺参数和筛分效率关系曲线。结果表明,在振动筛的振动频率14 Hz、振幅3.5 mm、振动方向角35°、筛面倾角6°时,筛分效果最好。该研究为以后振动筛筛分效果分析和参数设定提供依据。     

基于EDEM的核桃壳仁混合物振动筛分级工艺优化

为提高核桃壳仁混合物的分级效果，对现有核桃壳仁混合物分级设备进行三维实体建模，利用EDEM软件模拟核桃壳仁混合物的分级过程，以筛面上物料的运动速度、质量以及各等级颗粒在统计区域的数量为指标，以振幅、振动频率、振动方向角、筛面倾角为考察因素，对振动筛分级工艺进行优化。结果表明：在振动频率12 Hz、振幅5 mm、振动方向角45°、筛面倾角4°的工艺参数组合下，各等级核桃壳仁的透筛率最高，分级效果最好。     

空气冷却器脉动流诱导管束振动的研究

为探究脉动流对空气冷却器内部管束振动的影响,以空冷器轴侧截面为研究对象,建立二维流场数学模型,借助FLUENT软件模拟流场在一个周期内速度和压力的变化趋势,通过用户自定义函数(UDF)改变入口速度方程中激励频率的大小,分析其对管束升、阻力系数的影响,进一步探究管束沿X和Y方向的幅值变化及其运动轨迹。结果表明:不同激励频率下脉动流对换热管升力、阻力系数的频率及幅值均有一定影响;激励频率为80 Hz时,换热管沿X和Y方向的振幅均明显高于其他激励频率工况。因此,在实际生产中,应避免结构频率与脉动流频率范围相接近。     

振动研磨机颗粒系统的仿真试验

为了探寻偏心振动磨的最佳工艺参数,达到减小乏能区、提高研磨效率的目的,以单筒偏心振动磨为研究对象,建立偏心振动磨内部介质运动数学模型。借助于离散元素法颗粒系统分析软件EDEM,模拟不同振幅、频率组合下研磨介质与物料的运动状态。理论与试验研究结果表明:系统在简谐激振力作用下,筒体以高频率连续振动,介质在磨腔内形成明确的动态回转质心,且随激振频率和振幅不同有所变化;研磨介质和物料混合过程中,振幅增大混合速度增加,但振幅过大时部分物料被甩到磨腔边缘,混合均匀度反而降低;当激振频率为16 Hz,振幅为10 mm时,介质运动范围较大,乏能区明显减小,物料与研磨介质间接触力增加,研磨效率大大提高。因此,可以通过控制激振频率和振幅等参数来获得更有利的研磨效果,提高研磨效率。     

砻谷机振动喂料器中物料流的离散元模拟及试验研究

利用离散元分析软件EDEM,建立砻谷机振动喂料器和稻谷颗粒的模型,设置相应的参数,对振动喂料器中物料流进行离散元模拟。仿真出理论参数下单颗粒物料的平均运动速度大致为0.22m/s,整个物料流的平均运动速度约为0.24m/s,得出各颗粒的运动轨迹,分析其喂料均匀性。采用GM63B型测振仪,测定试验喂料器中不同振幅下物料流的运动速度,验证模拟结果的可行性,为新型振动喂料器中物料的运动分析提供参考。     

胶辊砻谷机振动喂料参数分析与优化

通过对胶辊砻谷机振动喂料槽中单颗粒物料的受力分析和运动分析,建立了振动喂料速度的数学模型,得出了影响喂料速度的数学关系式,探讨了喂料过程的均匀性和平稳性。利用MATLAB软件,模拟分析出喂料槽倾角、激振角、激振频率和振幅对喂料速度的影响;利用该软件中的优化模块,以喂料速度为目标函数,影响因子为约束条件,优化出喂料速度最大情况下的最佳设计参数,并通过实验验证该优化理论及其结果的可行性,为新一代胶辊砻谷机的设计提供参考。     

贮运过程中温度及振动条件对葡萄贮藏品质的影响

根据贮运过程中的实际情况,研究温度波动、振动频率和振动加速度对巨峰葡萄贮藏品质的影响。实验 设定温度波动（－1～1、－1～2、－1～3、－1～5 ℃）及对照组（－1 ℃）,并通过振动实验台设定了振动加速 度分别为2.5、5.0、7.5 m/s2以及振动频率分别为10、20、30、40、50 Hz的振动条件。以硬度、可滴定酸含量、 脱粒率、腐烂率、VC含量为评价指标,探究不同温度波动及振动条件对巨峰葡萄贮藏品质的影响。研究发现： 温度波动对葡萄VC含量和硬度的影响最大;振动频率与葡萄变质速度并非成正比关系,在实际贮运过程中,在 20 Hz时巨峰葡萄变质速度相对最慢;振动加速度越大对巨峰葡萄贮藏品质前期影响越明显,对脱粒率和硬度的 影响最明显。     

基于离散元法的往复振动筛运动参数优化

目的:明确往复振动筛运动参数与筛分效率间的精确量化关系,确定具有最优筛分效率的运动参数组合。方法:利用Rocky精确模拟小麦籽粒和茎秆在筛分过程中的运动行为,设计多因素正交旋转组合数值模拟试验研究振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角对筛分效率的影响。结果:小麦在筛分过程中的运动行为与理论吻合,验证了利用Rocky进行数值模拟的正确性和可行性;频率、振幅、振动方向角和筛面倾角对筛分效率有显著影响,且存在显著的交互作用;最优运动参数为振动频率10 Hz、振幅2 mm、振动方向角45°、筛面倾角0°。结论:建立了反映往复振动筛运动参数与筛分效率间量化关系的回归模型,并获得了最优的往复振动筛的运动参数组合。     

粉体抽气除尘的流场分析与模型仿真

粉体下料过程中产生的粉尘会对环境、员工造成影响。为此在给袋式粉体充填设备上设置了粉体除尘罩。一方面对除尘罩内部的粉尘颗粒进行受力分析,得到了负压场会以气流曳力形式作用在颗粒上;通过分析流体雷诺数,确定气流速度是影响粉尘收集的本质因素。另一方面通过Fluent模拟颗粒轨迹和探究合理的抽气速度。发现气流风速过小时,不足以带动部分粒径的颗粒上升,反而增加了罩口粉尘的悬浮量;过大的风速则使大颗粒粉尘不易沉降。而当抽气速度为26-39m/s时,除尘效果最佳。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响,课题组通过建立有限元模型,将常规切削(CC)和椭圆振动切削(EVC)钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导,确定刀屑接触率;其次通过理论分析,将切屑和切削力相结合,建立切削力模型;最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明:椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离,可以用刀屑接触率ts表示;在一定的范围内,增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度,降低切削力; EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力,并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力,更好地指导生产加工。     

簇绒提花地毯纱线束动态张力分析

 为控制纱线张力波动,提高毯面质量,有必要研究提花罗拉控制下纱线张力波动的形成及影响因素。本文假设地毯纱线束为线性弹性,且截面为圆形。在离合器吸合和释放瞬间,以作用在提花罗拉上的阻力矩作为输入,纱线的动态张力为输出,对提花罗拉与牵引罗拉间纱线束的动态张力进行理论分析。根据动量矩定理和纱线束质量守恒定律,建立了提花罗拉作用下纱线束动态张力模型。假设输入为阶跃信号,应用拉普拉斯变换,求出纱线张力波动的幅度、频率及阻尼比,并进行仿真。结果显示,阻力矩对纱线束张力波动有很重要的影响。因此为降低纱线张力的波动,有必要对提花罗拉的结构、离合器摩擦片进行精密设计。同时,分析了纱线束长度对张力波动固有频率和系统阻尼系数的影响。     

Impact of Excitation and Material Parameters on the Efficiency of Ultrasonic Cutting of Bakery Products

ABSTRACT: Cutting with tools excited by ultrasound is increasingly applied in the food industry, especially for cheese, confectionary, and bakery products. Due to the lack of a thorough understanding of the separation process, most of the ultrasonic cutting systems are designed and applied on the basis of empirical knowledge. The aim of the study was to elaborate the impact of ultrasonic parameters, that is, amplitude and frequency, on the cutting process, and special emphasis was placed on resulting effects in the close vicinity of the cutting edge, which are reflected by the separation forces. To allow a direct investigation of the mechanical separation without artifacts due to secondary effects such as melting and cavitation, the crumb of different bakery products (for example, dark and white bread, yeast dumplings, and cake) were analyzed. The results show that the influence of ultrasonic amplitude and frequency can be expressed by the maximum vibration speed on the cutting edge. For each product, an increasing maximum vibration speed results in a particular reduction of the cutting force and an increased quality of the cut. The magnitude of the cutting force reduction is inversely related to a material-specific parameter c_x, which was calculated from the mechanical properties according to the speed-of-sound concept. Therefore, the determination of c_x allows a specific adjustment of ultrasonic amplitude and frequency to achieve optimum cutting quality.     

基于机器学习的整体穿刺加压参数预测方法

针对整体穿刺加压密实过程中碳布回弹导致平均层高波动范围较大,影响立体织物性能的问题,提出一种基于机器学习理论的加压参数预测方法,将平均层高与加压参数之间复杂建模转换为多元回归问题,使用适合计算机运算的无约束优化迭代方法求解。基于scikit-learn类库对特征变量进行特征选择,对比6种回归模型的预测性能得分后选择K近邻回归作为基学习器,使用集成算法提升模型的预测性能。预测模型部署到生产环境后的实验结果表明:使用机器学习预测后,加压参数对整体穿刺过程平均层高均值变化的响应速度得到提高,且均值变化幅度得到降低,实验样本平均层高波动范围均值从12.0%降低至6.8%,标准差从0.008 3降低至0.006 6。     

衬垫用经编间隔织物振动特性探讨

为更好地了解用于汽车座椅衬垫材料的经编间隔织物的力学特性,针对间隔织物的三维结构特征分析其在静态和动态压力下的黏弹性。建立动力学模型后,采用振动传递率来表征间隔织物振动特性,提出固有频率和黏滞系数2个振动参数,同时定性分析影响这2个重要振动参数的织物结构因素。结果表明,间隔层的结构和材料是影响经编间隔织物振动特性的主要因素,合理配置和设计经编间隔织物的结构参数,可以达到预设间隔织物的固有频率和黏滞系数的目的,以此对间隔织物振动特性进行优化获取乘坐舒适性     

CHARACTERIZATION OF RECONSTITUTED MILK POWDER BY ULTRASOUND SPECTROSCOPY

When instant milk powder (IMP) is reconstituted with water, the product should resemble fresh milk. However, undissolved particles were found at the surface and in the bulk of the product. A visual reconstitution test (RT) is made on IMP to determine the reconstituted quality of the product. This test is directly linked to the presence of the undissolved particles. The particles found at the surface are formed by clustered liquid‐fat aggregates, which rise to the top of the milk and may give an impression of spoiled milk. The particles found in the bulk are small particles in the solution mostly composed of a protein gel. Because the repeatability and precision of the RT are very poor, a quantitative analytical technique is desirable. In this study we investigated five different quality milk powders by an ultrasound spectroscopy technique. The ultrasonic velocity and attenuation parameters were measured with a frequency scanning pulse echo reflectometer. We found that the ultrasonic velocity cannot be correlated to RT because the predominant phenomenon that affects the ultrasonic velocity is the physical state of the different components of the milk matrix (liquid fat, crystalline fat and lactose crystals), and this physical state is not a significant factor in powder quality. However, the ultrasonic attenuation coefficient is well correlated with RT. This is because, between two different quality powders, the most important factor that causes variation in the attenuation is scattering, correlated to particle size and to volume fraction rather than by the composition or physical state of the matrix and the same particle size factor, and volume fraction factor characterizes the powder reconstitution's quality.     

干切混凝土时金刚石锯片振动及噪声的研究

干切混凝土时,金刚石锯片在实际工作过程中产生的振动和噪声是非常严重的。文章从理论上分析了混凝土锯切过程中的强振动、高噪音的原因。通过改变锯切速度、进给速度、切深以及通过采用两种不同的基体结构的锯片,研究了不同的切削参数以及锯片的结构对锯片振动和噪声的影响。在不同的锯切工艺参数和锯片结构下,测量了噪声值、噪声功率、噪声电压、振动功率和振动幅值,并对其进行频谱分析。可以从锯片的基体结构、金刚石节块的结构、锯切工艺以及锯机的整体性能等方面来进行改进,从而达到降低噪声与振动的目的。本文在理论分析和实验的基础上提出了一些降低噪声和振动的方法。     

Ultrasonic cutting of foods: Effects of excitation magnitude and cutting velocity on the reduction of cutting work

The effects of vertical cutting velocity and the magnitude of ultrasonic excitation on the reduction of the work necessary to separate various food materials were investigated. Generally, cutting work increased with increasing cutting velocity but, at each particular cutting velocity, decreased with increasing magnitude of the ultrasonic excitation of the cutting tool. Interactions between cutting velocity and the maximum vibration speed at the cutting edge, which is determined by both excitation amplitude and excitation frequency, are significant. Depending on the food under action, the relative amount of cutting work reduction is either affected by the maximum vibration speed or, additionally, by vertical cutting velocity. No distinct effects of the excitation frequency (20 or 40 kHz) were observed.

Industrial relevance

Ultrasonic cutting is used in the food industry, especially for the separation of products consisting of layers with different rheological properties to achieve minimally damaged cut surfaces. The results of the study may be useful for selecting operational variables (cutting velocity, excitation amplitude) during cutting to achieve a controlled reduction of the cutting work.