专利名称：一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台的制作方法
技术领域：
本发明属于农业机械技术领域，尤其涉及一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台。
背景技术：
核桃的结构复杂，外壳坚硬，难以用手剥开，需借助于专用工具如小锤、专用钳子等进行破壳，食用非常不便。必须探索机械化核桃破壳方法，开发工厂化核桃破壳设备，才能满足消费者对核桃日益增长的需求。目前，国内外学者对于核桃机械化破壳的研究做了大量的工作，也研究出不少核桃破壳设备。这些破壳设备虽然种类繁多，但普遍存在破壳率低、果仁破碎率高等问题。设计开发核桃破壳设备需要充分研究核桃的力学开裂特性，目前学者们基本采用数据处理终端力学分析软件(如有限元法分析软件ANSYS等)对核桃进行虚拟力学特性分析，然后把分析的结果作为核桃破壳设备设计与开发的依据，因为缺少实际用于核桃破壳力学特性分析的试验平台，单纯利用仿真软件进行力学特性参数分析不能保证分析结果的准确性，无法对核桃破壳设备的设计与开发提供切实有效的理论依据和试验基础。
发明内容
本发明提供了一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台，旨在解决目前破壳设备普遍存在破壳率低、果仁破碎率高，同时因缺少实际用于核桃破壳力学特性分析的试验平台，单纯利用仿真软件进行力学特性参数分析不能保证分析结果的准确性，无法对核桃破壳设备的设计与开发提供切实有效的理论依据和试验基础的问题。本发明的目的在于提供一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台，该试验台包括:变频电机；变频器，输入端与交流电源相连接，输出端与所述变频电机相连接，用于调节所述变频电机的转速；动力传输机构，与所述变频电机传动连接，用于将所述变频电机的动力进行传动输出；执行机构，与所述动力传输机构传动连接，用于对核桃进行破壳处理；破壳力测试系统，用于测试核桃破壳力的大小；破壳能量测试系统，用于测试所述执行机构撞击核桃前后的速度和加速度的大小以及破壳所需能量；破壳裂纹产生监测系统，用于摄录核桃破壳时裂纹产生过程。进一步,该试验台还设置有支架、试验台面、控制台，所述变频器、变频电机、动力传输机构、执行机构及试验台面安装在所述支架上，所述试验台面中央设置有用于放置试验核桃的凹槽，所述控制台与所述变频器、破壳力测试系统及破壳能量测试系统相连接，所述控制台上还设置有显示屏；进一步,所述动力传输机构包括:小带轮、皮带、大带轮、传动轴和滚动轴承，所述变频电机的输出轴上安装有所述小带轮，所述小带轮通过皮带与所述大带轮传动连接，所述大带轮安装在所述传动轴上，所述传动轴安装在所述滚动轴承上；进一步，所述执行机构包括:转盘、驱动连杆、滑动冲头，所述转盘的动力输入端与所述动力传输机构中的传动轴传动连接，所述转盘的动力输出端与所述驱动连杆传动连接，所述驱动连杆与所述滑动冲头传动连接；进一步，所述破壳能量测试系统包括:加速度传感器、前置放大电路、信号调理电路、模数转换电路、数据处理终端，所述加速度传感器与所述前置放大电路相连接，所述前置放大电路与所述信号调理电路相连接，所述信号调理电路与所述模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述数据处理终端相连接，所述数据处理终端与所述控制台上的显示器相连接，显示器对滑动冲头撞击核桃前后的速度和加速度的大小以及破壳所需能量进行显示;进一步，所述破壳力测试系统包括:压力传感器、信号放大器，所述试验台面的凹槽下方设置有所述压力传感器，所述压力传感器与所述信号放大电路相连接，所述信号放大电路与所述模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述数据处理终端相连接，所述数据处理终端通过控制台上的显示屏显示出破壳力的大小；进一步，所述破壳裂纹产生监测系统中设置有高速摄像机，试验台面上设置有对核桃破壳裂纹产生全过程进行摄录的高速摄像机，所述高速摄像机与所述数据处理终端相连接，同时核桃破壳裂纹产生全过程通过控制台上的显示屏显示。进一步，所述试验台破壳所需的能量的测定方法为:设λ = R/L，活塞组件的位移X为
X = L+R- (Lcos β +Rcos α ) (I)Lsin β = Rsin αsin β = (R/L) sina = Xsina
权利要求
1.一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台，其特征在于，该试验台包括: 变频电机； 变频器，输入端与交流电源相连接，输出端与所述变频电机相连接，用于调节所述变频电机的转速； 动力传输机构，与所述变频电机传动连接，用于将所述变频电机的动力进行传动输出； 执行机构，与所述动力传输机构传动连接，用于对核桃进行破壳处理； 破壳力测试系统，用于测试核桃破壳力的大小； 破壳能量测试系统，用于测试所述执行机构撞击核桃前后的速度和加速度的大小以及破壳所需能量； 破壳裂纹产生监测系统，用于摄录核桃破壳时裂纹产生过程。
2.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，该试验台还设置有支架、试验台面、控制台，所述变频器、变频电机、动力传输机构、执行机构及试验台面安装在所述支架上，所述试验台面中央设置有用于放置试验核桃的凹槽，所述控制台与所述变频器、破壳力测试系统及破壳能量测试系统相连接，所述控制台上还设置有显示屏。
3.如权利要求1所 述的试验台，其特征在于，所述动力传输机构包括:小带轮、皮带、大带轮、传动轴和滚动轴承，所述变频电机的输出轴上安装有所述小带轮，所述小带轮通过皮带与所述大带轮传动连接，所述大带轮安装在所述传动轴上，所述传动轴安装在所述滚动轴承上。
4.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述执行机构包括:转盘、驱动连杆、滑动冲头，所述转盘的动力输入端与所述动力传输机构中的传动轴传动连接，所述转盘的动力输出端与所述驱动连杆传动连接，所述驱动连杆与所述滑动冲头传动连接。
5.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述破壳能量测试系统包括:加速度传感器、前置放大电路、信号调理电路、模数转换电路、数据处理终端，所述加速度传感器与所述前置放大电路相连接，所述前置放大电路与所述信号调理电路相连接，所述信号调理电路与所述模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述数据处理终端相连接，所述数据处理终端与所述控制台上的显示器相连接，显示器对滑动冲头撞击核桃前后的速度和加速度的大小以及破壳所需能量进行显示。
6.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述破壳力测试系统包括:压力传感器、信号放大器，所述试验台面的凹槽下方设置有所述压力传感器，所述压力传感器与所述信号放大电路相连接，所述信号放大电路与所述模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述数据处理终端相连接，所述数据处理终端通过控制台上的显示屏显示出破壳力的大小。
7.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述破壳裂纹产生监测系统中设置有高速摄像机，试验台面上设置有对核桃破壳裂纹产生全过程进行摄录的高速摄像机，所述高速摄像机与所述数据处理终端相连接，同时核桃破壳裂纹产生全过程通过控制台上的显示屏显示。
8.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述试验台破壳所需的能量的测定方法为:设λ = R/L,活塞组件的位移X为
全文摘要
本发明公开了一种用于核桃破壳力学特性参数测试的试验台，变频器调节所述变频电机的转速，动力传输机构将变频电机的动力进行传动输出，执行机构对核桃进行破壳处理，破壳力测试系统测试核桃破壳力的大小，破壳能量测试系统测试执行机构撞击核桃前后的速度和加速度的大小以及破壳所需能量，破壳裂纹产生监测系统摄录核桃破壳时裂纹产生过程；该试验台可测试核桃破壳时果壳开裂的力学特性及破壳能量，在不同的加载力和不同的加载方位下测试果壳的开裂情况，寻找最佳的加载位置，准确测定核桃破壳力的大小、破壳所需能量以及破壳裂纹产生过程，该试验台结构简单，实用性强，将对核桃破壳加工设备的设计与开发提供重要的理论依据和试验基础。
文档编号G01N3/00GK103196740SQ20131008473
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者曹成茂, 王安民, 秦宽, 周敏, 李威亚, 卫江华, 陈黎卿, 朱德泉 申请人:安徽农业大学