（农业机械化工程专业论文）小型淡水鱼剖鱼机设计与关键工艺参数研究.pdf

华中农业大学学位论文独创性声明及使用，j 汛, 1 帆8 1 讯2 帆3 删8 学位论文 是 如需保密，解密时间加口年乡月7 日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名： 朱【羁 时间： 矽彦年么月z 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存，使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，并授权中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、 复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 学位论文作者签名：霁霸 导师签名：名与多 签名日期：勿口8 年乡月二日 签名日期：7 矿彩年多月肛日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 r r 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 本课题的研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 国内外水产品前处理设备研究现状2 1 2 2 国内外水产品前处理设备的特点3 1 2 3 国内外研究对本课题的启示3 1 3 本课题研究的主要内容4 1 4 本课题的创新点和难点。4 1 4 1 本课题的创新点4 1 4 2 本课题的难点5 1 5 技术路线5 第二章鲢鱼鱼体几何参数和机械特性研究6 2 1 弓i 言6 2 2 鲢鱼体形参数的测量6 2 2 1 试验材料。6 2 2 2 试验仪器6 2 2 3 测试指标6 2 2 4 试验结果与分析7 2 3 鲢鱼鱼体机械特性试验7 2 3 1 鲢鱼鱼体压缩试验7 2 3 2 鲢鱼鱼体剪切试验1 5 2 4 本章小结1 8 第三章剖鱼机总体设计2 0 3 1 剖鱼机整体结构2 0 3 1 1 剖鱼机设计的总体原则2 0 3 1 2 剖鱼机设计的总体要求。2 0 3 1 3 剖鱼机总体结构和工艺流程2 0 3 1 4 剖鱼机工作原理。2 1 3 1 5 剖鱼机的基本技术参数2 2 3 2 剖鱼机机架的设计：2 2 3 2 1 机架的设计要求2 2 3 2 2 机架材料的选择2 2 3 2 3 机架的结构2 2 3 3 夹具的设计2 3 3 3 1 夹具总体设计要求2 3 3 3 2 夹片材料2 3 3 3 3 夹片参数选择2 3 3 3 4 夹具结构与r 1 ：作原理2 4 3 4 剖鱼机切割系统的设计2 5 3 4 1 剖鱼机切割系统的传动方案设计2 5 目录 3 4 2 电机的选用2 5 3 4 3 刀盘臂的设计2 6 3 4 4 刀盘支撑杆的设计。2 7 3 4 5 刀盘的设计2 7 3 4 6 轴盼设计。2 7 3 4 7 切割部件装配方案2 9 3 4 8 剖鱼机切割系统切割深度调节原理3 0 3 5 鱼体原料输系统的设计3 1 3 5 1 传动方案的设计3 1 4 5 2 电机的选用3 1 3 5 3 链条的选用3 2 3 5 4 主动链轮的选用3 2 3 5 5 从动链轮的设计3 2 3 5 6 轴的设计3 4 3 6 夹片压紧导轨机构的设计3 6 3 6 1 夹具压紧导轨机构的设计原则和要求。3 6 3 6 2 夹具压紧导轨材质的选择3 7 3 6 3 夹具压紧导轨机构的结构。3 7 3 7 本章小结3 7 第四章鱼体在剖鱼机夹片中受力有限元分析3 8 4 1i ；i 言3 8 4 2 夹片夹鱼过程中鱼体和夹片接触点运动分析3 8 4 3 夹片夹鱼过程有限元分析类型的界定3 9 4 4 二维接触性分析中所用单元简介4 0 4 5 实体模型的建立4 1 4 6 模型的加载和求解4 1 4 7 结果与讨论4 2 4 7 1 有限元分析结果4 2 4 7 2 有限元分析与试验结果的比较4 4 4 8 有限元分析结果的指导意义4 6 4 8 1 夹具改进后有限元模型。4 6 4 8 2 有限元分析结果4 7 4 9 本章小结4 7 第五章剖鱼机剖鱼效果试验及工艺参数研究4 9 5 1 试验材料与设备4 9 5 1 1 试验材料。4 9 5 1 2 试验设备4 9 5 2 剖鱼机加工不同规格鲢鱼时压紧导轨间距试验4 9 5 2 1 试验方法4 9 5 2 2 试验结果4 9 5 3 不同规格鲢鱼最佳的切割深度试验研究5 0 5 3 1 试验指标5 0 5 3 2 试验方法5 0 5 3 3 试验结果与分析5 0 目录 5 4 剖鱼机关键j i ：艺参数的试验研究5 1 5 4 1 试验方法5 1 5 4 2 试验结果与分析5 2 5 5 结1 沧。5 3 第六章结论与讨论5 4 6 1 结论5 4 6 2 讨论! ；4 参考文献5 6 附j 录! ；9 1 改谢6 ：i a b s t r a c t 摘要 本文在研究鲢鱼的几何参数和力学特性的基础上设计并试制了一种针对鲢、鳙 等淡水鱼的新型剖鱼机。该设备生产成本低、体积小、功耗小、适应性强、易推广； 既能单机作业，适应小规模生产的要求，又能和其它前处理设备联合起来组装成流 水线，满足大中型企业机械化流水线作业的要求。 利用r g t 2 0 ( 0 ) 0 1 0 微机控制电子万能试验机和自制的圆柱形平顶压头对鲢鱼鱼 体抗压特性，如极限抗压力、极限压缩应力、弹性模量进行了测量。发现鲢鱼鱼体 沿头尾轴线方向背部线、中部线、腹部线上各试验点的机械特性值差异不显著，这意 味着沿头尾轴线方向上鱼体组织的力学性质相同；而在腹背轴线上不同点的机械特 性值波动明显，这意味着在腹背轴线上鱼体组织的力学性质不相同。 为探求剖鱼机合理的喂料方式并优化其夹具结构，进而减少鱼体加工时被夹片 夹持所受的损伤，在对鲢鱼鱼体抗压特性研究的基础上，确定鱼体力学特性参数， 建立鱼体有限元模型并验证了其计算结果的可行性。鱼体在夹片夹紧过程中的受力 和变形有限元分析结果表明：在夹片上边缘的挤压和剪切作用下，鱼体表面存在的 应力集中和凹陷是其受损的主要原因，这为夹片曲面形状和结构的改进指明了方向， 同时也说明鱼体在加工时应采用腹部向下的喂料方式。 为了解剖鱼机的剖鱼效果，以鱼体被剖开后剖面上条纹的宽度d 为试验指标， 以链轮转速( a ) 、刀盘转速( b ) 、刀盘齿高( c ) 为因素，安排l 9 ( 3 4 ) 正交试验，分 析上述因素对剖鱼效果的影响。试验结果表明：影响条纹宽度的各因素的主次顺序 依次为a 、c 、b 。最佳的因素组合为：a ，b 3 c 。，即选择链轮转速为1 0r r a i n 、刀盘转 速1 8 6 0 r m i n 、刀盘齿高为0 m m ( 即无齿刀盘) 时鱼体的剖切效果最好。 关键词：淡水鱼；机械特性；有限元分析；机械：剖切 a b s t r a c t a b s t r a c t an e wf r e s h w a t e rf i s hs h e a r i n g 脚c h i n eh a v eb e e nd e s i g n e da n dp r o d u c e db a s e do nt h er e s e a r c h o ft h es h a p ep a r a m e t e r sa n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sp a r a m e t e r so fs i l v e rc a r p ，w h i c hi ss u i t a b l ef o r l o w - v a l u e df i s h ，s u c ha ss i l v e rc a r p ，b i g h e a dc a r pa n ds oo n t h i se q u i p m e n t sp r o d u c t i o nc o s ti sl o w ， v o l u m ei ss m a l l ，p o w e rc o n s u m p t i o ni ss m a l l ，a d a p t a b i l i t yi ss t r o n g ，a n di ti se a s yt ob ep o p u l a r i z e d i t c a nn o to n l ys a t i s f yt h ed e m a n do fs i n g l em a c h i n ew o r k ，b u ta l s oc a l lc o m p o s ep i p e l i n ew i t ho t h e r p r e - p r o c e s s i n ge q u i p m e n t s ，s a t i s f y i n gt h ed e m a n do fm e c h a n i z e da n dp i p e l i n e do p e r a t i o no fl a r g ea n d m e d i u m - s i z e de n t e r p r i s e s t h eu l t i m a t ec o m p r e s s i v er e s i s t a n c e ，u l t i m a t ec o m p r e s s i v es t r e n g t h ，e l a s t i cm o d u l u so fs i l v e rc a r p w e r et e s t e db yr g t 2 0 0 0 - - - 1 0m i c r o c o m p u t e r - c o n t r o l l e du n i v e r s a lm a t e r i a lt e s t i n gm a c h i n e t h r o u g h t h es i l v e rc a r pc o m p r e s s i o nt e s t ，t h ef o r e - d e f o r m a t i o nc u r ew a sm e a s u r e da n da n a l y z e d t h em e c h a n i c a l p a r a m e t e r so ft e s t e dp o i n t si nl i n e sa l o n gh e a d - t a i la x i sa r eb a s i c a l l yi nc o n s i s t e n c e t h i sm e a n st h a t ， a l o n gh e a d t a i la x i s ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ff i s hb o d yt i s s u e a r eb a s i c a l l yt h es a m 屺，w h i l et h e m e c h a n i c a lp a r a m e t e r so ft e s t e dp o i n t si nl i n ea l o n gb a c k - a b d o m e na x i sw e r eo b v i o u s l yf l u c t u a n t t h i s m e a n st h a t ，a l o n gb a c k - a b d o m e na x i s ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ff i s hb o d yt i s s u ea r es i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t i no r d e rt of i n do u tt h er e a s o n a b l ef e e d i n gw a ya n do p t i m i z et h es t r u c t u r eo fc l i p s ，t h e nr e d u c e m e c h a n i c a ld a m a g eo fs i l v e rc a r pb yc l i p sd u r i n gp r o c e s s i n g ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sp a r a m e t e r so f s i l v e rc a r pw e r ed e t e r m i n e da n dt h ef i n i t ee l e m e n tm o d e lo fs i l v e rc a r pw a se s t a b l i s h e da n dv a l i d a t e d b a s e do nt h ec o m p r e s s i o ne x p e r i m e n t t h er e s u l t so ff i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sf o rt h el o a da n d d e f o r m a t i o no ns i l v e rc a r pi nc l i p si n d i c a t et h a tt h em a i nf a c t o r sc a u s i n gt h em e c h a n i c a ld a m a g eo f s i l v e rc a r pa r et h es t r e s sc o n c e n t r a t i o na n dd e p r e s s i o no nt h ef i s hb o d yu n d e rt h ec o m p r e s s i o na n d s h e a r i n ga c t i o no fc l i p s t o pe d g e t h em o d i f i e ds c h e m ef o rt h ec u r v e ds u r f a s h a p ea n ds t r u c t u r eo f c l i p sw e r ep r e s e n t e db yt h ec a l c u l a t e dr e s u l t so ff i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s m e a n w h i l et h eo p t i m u m f e e d i n gw a yi n d i c a t e db y t h er e s u l t si st on l a k et h eb e l l yo ff i s hd o w n w a r d i no r d e rt o 鼹et h ee f f e c to fs h e a r i n gf i s ho ft h ep r o t o t y p e ，t a k i n gt h es t r i p ew i d t ho nt h es e c t i o n a f t e rt h ef i s hb o d yb e i n gs h e a r e da st h ee x p e r i m e n t a li n d e x ，t a k i n gt h er o t a t es p e e do fc h a i nw h e e l ( a ) , t h er o t a t es p e e do fc u t t e r h e a d ( b ) ，t h ed e p t ho fc u t t e r h e a dt o o t h ( c ) a st h ef a c t o r s ，w ea r r a n g e dl 9 ( 3 4 ) o r t h o g o n a le x p e r i m e n t , t h e na n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo ft h ea b o v ef a c t o r s t ot h ee f f e c to ff i s h s h e a r i n g t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a ti m p o r t a n to r d e ro ff a c t o r si s 八c bi nt u r n t h eb e s tc o m b i n a t i o no f f a c t o r si sa i b 3 c t ，n a m e l yw h e nt h er o t a t es p e e do fc h a i nw h e e li sl o r m i n ，a n dt h er o t a t es p e e do f c u t t e r h e a di s1 8 6 0 r m i n ，a n dt h et o o t hd e p t ho fc u t t e r h e a di so m m ( i e 1 i o n t o o t hc u t t e r h e a d ) ，t h e e f f e c to ff i s hs h e a r i n gw i l lb et h eb e s t k e yw o r d s ：f r e s h w a t e rf i s h ：m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ：f i n i t ee l e m e n tm e t h o d ：m a c h i n e ：s h e a r i n g 玎 第一章绪论 1 1 本课题的研究意义 第一章绪论 鱼类食品营养丰富，味道鲜美，是人类不可缺少的美味佳肴。鱼肉中含有高质 量的蛋白质，脂肪和维生素等多种营养物质，还含有人体必需的各种氨基酸，比例 平衡，且易于被人体吸收。尤其是鱼肉中含有的廿碳五烯酸( e p a ) 和廿二碳六烯 酸( d h a ) 是大脑必不可少的高不饱和脂肪酸，它们能活化大脑的神经细胞，改善 大脑功能，提高大脑的判断能力和记忆能力等。鱼类食品还具有防病、治病和保健 等多种功能( 叶云花，2 0 0 6 ) 。 改革开放以来，随着农业产业结构的调整和人民群众膳食结构的不断改善，我 国淡水鱼养殖业产量( 见表i i ，表1 2 ) 和市场需求持续高速增长。近年来，鱼丸 和模拟蟹肉等产品得到了市场的广泛认可，传统的鱼类腌熏制品的需求也有较大幅 度的增长，这反映出居民对小包装和方便传统风味食品比较喜欢，这将是我国淡水 鱼类加工中值得重视和开发的一个新领域( 戴新明，熊善柏，2 0 0 4 ) ，我国淡水渔业 迎来了新的发展机遇。 表1 1 我国淡水鱼类养殖产量表( 单位：万吨) t a b l e l - 1t a bo ff r e s hw a t e rf i s hy i e l di nc h i n a 注：摘自中国渔业统计年鉴2 0 0 3 2 0 0 7 ，北京：中国农业出版社。 表1 2 我国淡水鱼类加工总量表( 单位：万吨) t a b l ei - 2t a bo ff r e s hw a t e rf i s hp r o c e s s e da m o u n ti nc h i n a 注：摘自中国渔业统计年鉴2 0 0 3 2 0 0 7 ，北京：中国农业出版社。 但是，由于加工技术和装备等因素的制约，淡水鱼的消费至今仍以鲜活零售为 主。每年，在淡水鱼收获旺季，众多的淡水鱼主要产区的产量远远超过了当地的消 费量，出现了“压塘”和“买鱼难的现象，甚至使大量滞销的鲜鱼腐败变质，使 渔民蒙受了巨大损失( 张憨，2 0 0 3 ) 。加快淡水鱼深加工技术与装备的研究，是提高 渔民收入和促进我国淡水渔业发展的必由之路。 在淡水鱼加工过程中，剖切工序是鱼原料前处理的第一道工序。在我国，大多 数淡水鱼加工企业都采用人工剖鱼，人工剖鱼劳动量大，劳动强度高，效率低，剖 硕士研究生毕业论文：小型淡水鱼剖鱼机设计与关键t 艺参数研究 切的内脏等废弃物不能很好地回收利用，而且会造成环境的污染( 贾公树，2 0 0 0 ) ， 随着劳动力增值和产品质量标准的不断提高，机械代替人工操作已成为众多加工厂 较为普遍的要求。所以研究一种符合我国国情、功耗小、效率高、适应性强的剖鱼 机是我国渔业快速发展的客观要求。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内外水产品前处理设备研究现状 完备的鱼类前处理，即清洗和“三去 ( 去鳞、去头、去内脏) ，是保障产品 质量的前提。国外发达国家鱼类处理机械发展较快，在洗鱼、分级、去鳞、去头、 剖腹、去内脏等各个环节都已实现了机械化处理，有的甚至应用了微机技术，能自 动调整刀的位置、切入深度，以达到较高的出肉率( 周彤，2 0 0 0 ) 。在我国，淡水 鱼主要以鲜活零售为主，淡水鱼的加工基本以手工为主，鲜见专业的剖鱼机和全套 的鱼类前处理生产线，在研制鱼类前处理机械方面较为落后，各类前处理机械，有 的尚未研究开发，有的虽已研制了剖鱼机，但未能推广应用。 八十年代，我国曾对相关的前处理设备做过一些研究，按四大家鱼的特性，制 造出简易的去头机、去鱼鳞剖鱼机，但由于适用面窄和可调节性能差等原因，未被 推广，如洗鱼机，国产机型其结构原理基本上与国外相似，在用材和机械性能方面 不如国外，目前仅少数地方采用( 徐承良，2 0 0 0 ) ；再如我国早期研制生产的圆盘 切头机，大部分采用人工喂料，生产效率低，操作人员劳动强度大，出肉率低，也 未能普遍使用( 贾公树，2 0 0 0 ) 。 近年来，国内有些水产品加工机械生产厂家相继研制出适用于不同鱼种的前处 理加工设备。2 0 0 4 年4 月，上海阿仁科机械有限公司设计生产了全国第一条鲮鱼加工 流水线，加工能力1 3 0 ( 0 1 4 0 0 k g h ，整线2 人操作，清洗后净重出肉率近7 9 ( 赵正 龙，2 0 0 5 ) 。珠海富尔发展有限公司生产的剖鱼机，单人操作，可完成清洗、去鳞、 剖切、去内脏等前处理工序，生产能力为1 5 0 0 条小时。连云港市东亚机电研究所研 制了鱼类采肉机，利用尼龙带和采肉筒之间的挤压力的作用，实现肉骨自动分离， 生产能力：3 0 0 - - 3 5 0 k g h ( 周为，2 0 0 1 ) 。中国水产科学研究院渔业机械仪器研究 所研制的y b p - - 3 8 0 鱼类剥皮机，处理量为4 3 片m i n ，剥皮率9 6 4 ( 徐中伟，2 0 0 5 ) 。 在国外，北欧如荷兰、丹麦、挪威的鱼类加工企业和远洋拖网加工渔船装备的 前处理设备都已实现了自动化和成套化，通常将清洗、去鱼鳞、剖切、去内脏、去 皮工序结合在一起形成生产线。 瑞典v m p 公司生产的鲱鱼设备。一组设备每小时处理鲱囱_ 2 5 0 0 k g , 可以完成包 括排列、去头尾、刷鱼鳞、去内脏、切片等前处理工序( 徐承良，2 0 0 0 ) 。挪威加工 2 第一章绪论 机械专业商t r i o 公司研制的一种全自动细刺去骨机( t r i of d s 2 0 0 0 p b ) 已经趋于完 善，可用于鲑鱼的加工企业，加工能力为1 3 5 0 - - - 1 8 0 0 kg h 。德国b a d d e r 公司研制 生产的b a d d e r l 7 6 型鱼类处理设备，该机可以完成去头、去尾、剖切、去内脏和肉骨 分离等前处理工序，处理能力为4 0 0 0 条l l ，得肉率4 2 - - 4 5 ，一组设备只需辅助人工 8 - - 一9 名。该机组根据鱼种分为四个系列产品，每一种系列的鱼片机可加工同一鱼种 或骨骼结构相似的鱼种。每一系列的切鱼机根据加工原料鱼的体长尺寸范围分为若 干机型( 周彤，2 0 0 0 ) ，这样的设计只需换装夹具就可以实现对不同鱼种的加工， 设备适应性强，为今后水产品加工设备的设计指明了方向。 1 2 2 国内外水产品前处理设备的特点 国内的鱼类前处理机械特点：( 1 ) 在原理上吸收国外的技术，在用材和机械性 能方面不如国外；( 2 ) 我国鱼类前处理设备关键部件可调节性能差，适用面窄，不 易推广；( 3 ) 我国鱼类前处理机械一般都是单机作业，拥有成套设备的生产线少见； ( 4 ) 设备关键部件可调节性能差，适用面窄，不利于大范围推广。 国外的鱼类前处理机械特点：( 1 ) 国外的鱼类前处理设备正向大型化，自动化，； 智能化方向发展，而且选材和机械性能方面已经达到相当高的水平。( 2 ) 国外的鱼 类前处理设备，通常将清洗、去鱼鳞、剖切、去内脏、去皮、采肉等工序结合在一 起形成一套完整的加工流水线，从而实现鱼类加工的工厂化生产，大大降低了工人， 劳动量，同时也为鱼肉深加工开辟了道路。( 3 ) 鱼原料加工的废弃物回收利用率高， 提高了鱼类加工综合利用率。 1 2 3 国内外研究对本课题的启示 1 ) 结合我国淡水鱼加工现状来设计相应的加工机械：我国的淡水鱼加工企业以 分布在我国广大湖区、沿江、沿海地区的中小型鱼类食品加工厂为主，大部分加工 企业的加工方式采用机械和人工相结合的形式。故本课题研究的对象应为小型淡水 鱼加工设备设备生产成本低、体积小、功耗小。 2 ) 结合我国淡水鱼加工行业的发展趋势来设计相应的加工机械：淡水鱼加工过 程中采用机械化流水线作业，逐步减少人工将是我国淡水鱼加工行业未来的发展趋 势。故本课题设计的设备应既能满足小型加工企业和养殖户单机作业的要求，又能 和其它前处理设备联合起来组成流水线成套设备，满足大中型企业机械化流水线作 业的要求。 3 ) 结合国外鱼类加工设备的设计理念来设计相应的加工机械：本课题设计的设 备应只需换装不同型号的夹具就可以实现对不同淡水鱼种的加工，设备适应性强， 解决国内相关设备适用面窄和可调节性能差的弊端。 3 硕上研究生毕业论文：小型淡水鱼剖鱼机设计与关键工艺参数研究 1 3 本课题研究的主要内容 本课题属湖北省重大科技攻关计划项目“淡水鱼加工技术研究与开发 的子项 目，针对国内淡水鱼剖鱼机械化程度低，旨在设计一种针对鲢、鳙等淡水鱼的新型 剖鱼机，探讨其工作机理，提出机械化作业工艺流程，试制出一种小型、高效、适 应性强的剖鱼设备。 1 ) 结合农业物料学的相关知识，对鲢鱼的几何参数和机械特性进行研究，利用 鲢鱼几何参数确定剖鱼机的夹片曲面形状，力图使夹片曲面和鱼体外形相吻合，使 鱼体在剖切过程中所受的损伤最小；利用鲢鱼鱼体的剪切特性参数进行剖鱼机切削 力、电机功率的计算以及轴径的计算与校核，为剖鱼机关键部件的设计提供理论依 据。 2 ) 结合鲢鱼的几何参数和机械特性参数，确定剖鱼机的剖切原理，设计并试制 出剖鱼机。该设备应有以下特点：主要工艺参数可调便于进行工艺参数优化试验， 生产成本低、体积小、功耗小、能连续生产、适应性强；既能单机作业，适应小规 模生产的要求，又能和其它前处理设备联合起来组装成流水线，满足大中型企业机 械化流水线作业的要求。 3 ) 为探求剖鱼机合理的喂料方式并优化其夹具结构，进而减少鱼体加工时被夹 片夹持所受的损伤，在对鲢鱼鱼体抗压特性研究的基础上，确定鱼体力学特性参数， 建立鱼体有限元模型，对鱼体在夹片中受力进行有限元分析。根据有限元分析结果 对夹具结构进行针对性的修改，从而避免鱼体在剖切过程中受损。 4 ) 利用试制的剖鱼机进行剖鱼效果试验，通过正交试验优化剖鱼机的关键工艺 参数，为剖鱼机定型提供理论依据。 1 4 本课题的创新点和难点 1 4 1 本课题的创新点 1 ) 结合农业物料学的相关知识，对鲢鱼鱼体的机械特性参数进行了研究，为深 入研究鲢鱼鱼体非线性材料的特性提供了参考依据，同时也为其它淡水鱼加工机械 的设计提供了理论依据。 2 1 本文设计了一种设针对鲢、鳙等淡水鱼的新型剖鱼机，该设备鱼体剖切深度 可调，夹具安装和拆换方便，设备加工适应性强，能连续生产，效率高。 3 ) 本文利用有限元分析软件a n s y s 对鱼体在剖鱼机夹片中受力进行模拟，利用 有限元分析结果确定剖鱼机的最佳喂料方式，并优化夹具结构，提高了剖鱼机设计 效率和可靠性。 4 第一章绪论 1 4 2 本课题的难点 1 ) 由于鱼体的表面较为光滑，这给夹片的设计和夹紧方式的选择带来了困难。 2 ) 鱼的腹部柔软有弹性而背部较硬，选择合适的剖切部位，同时使剖切后的刀口 平滑而整齐，还需要通过理论研究并结合试验过程进行有效的解决。 1 5 技术路线 图1 - 1 技术路线 f i g1 - 1t e c h n i c a lr o u t e 5 第二章鲢鱼体型和机械特性参数的研究 2 1 引言 第二章鲢鱼鱼体几何参数和机械特性研究 鲢鱼的几何参数和机械特性是表征其特征性能的重要参数，为了设计理想的剖 鱼设备，有必要对鲢鱼的相关几何参数和机械特性参数，如外形尺寸、压缩特性参 数、剪切特性参数进行测试和研究，根据这些参数探索合适的剖鱼机理和剖鱼机的 零部件工艺参数。本章要测试和研究的鲢鱼几何参数和机械特性参数有：鲢鱼的腹 背轴长度、头尾轴长度、左右轴长度、鱼体的压缩特性参数、鱼体腹部和背部肌肉 的剪切特性参数。 2 2 鲢鱼体形参数的测量 2 2 1 试验材料 根据生产各种鱼糜制品、食品和饲料的要求，结合养殖的特点，一般采用的鲢 鱼质量规格为0 5 1 5 k g ( 蒋予箭，2 0 0 2 ) 。本试验采用市售净重为0 7 5 + 0 0 5 k g 、 1 + 0 0 5 k g 、1 2 5 + 0 0 5 k g 的鲢鱼，出水时间为o 5 小时。 2 2 2 试验仪器 游标卡尺，精度0 0 2 r a m ：直尺，精度l m m 。 2 2 3 测试指标 鱼类的身体呈左右对称，有三个互相垂直的体轴，纵贯鱼体头尾的为头尾轴， 过鱼体中心点横贯背腹的为背腹轴，过中心一点通达左右两侧的为左右轴。在本试 验测量头尾轴、背腹轴和左右轴的长度。每种规格鲢鱼取5 个试样，重复测量后取 平均值。 尾殛十哭 k l 参 霹 气毫 “_ i 絮 j i r 魄 一 ，。 一 头埕珀 一 硕f j 研究生毕业论文：小型淡水鱼剖鱼机设计与关键t 艺参数研究 2 2 4 试验结果与分析 通过实际测量，鱼体的几何参数如表2 1 所示，重复试验数据见附表1 。从表中 数据可以看出：鲢鱼鱼体头尾轴 腹背轴 左右轴，说明鲢鱼体型近似纺锤体，躯 干断面呈梭型，头尾稍细，中段肥大。鱼体头、躯干、尾比例约为2 ：5 ：1 ，比例 均匀。1 x g 鲢鱼的躯干断面参数( 如表2 2 所示) ，为夹片曲面的设计提供依据。 表2 - 1 三种规格鲢鱼的几何参数( 单位：m m ) ! 垒坠! 竺兰：! q 竺竺曼! 苎旦塾! ! 壁璺! 璺磐! ! 竺望竺! ! ! ! ! 竺! ! 璺婴 测量指标 规格( k g ) 0 7 5 ( ) 1 ( 1 ( g )1 2 5 ( 1 ( g ) 表2 - 21 k g 鲢鱼的躯干断面几何参数 t a b l e2 - 2g e o g r a p h i cp a r a m e t e r so fs i l v e rc a r p st r u n ks e c t i o n 几何参数 部位 躯干前断面( m m )躯干中部断面( 姗)躯干末断面( 衄) ( 鱼体躯干前断面为躯干和鱼头连接处的梭形断面；鱼体躯干中部断面为鱼背鳍和腹鳍连线处 的梭形断面；鱼体躯干末断面为躯干和鱼尾连接处的梭形断面) 2 3 鲢鱼鱼体机械特性试验 2 3 1 鲢鱼鱼体压缩试验 2 3 1 1 试验材料 本试验采用市售净重为1 o 0 5 k g 的鲢鱼，出水时间为0 5 小时。 2 3 1 2 试验仪器 1 本试验采用的是由深圳市瑞格尔仪器有限公司生产的r g t 2 0 0 0 1 0 微机控制 电子万能试验机。 7 第二章鲢鱼体型和机械特性参数的研究 3 j 4 j 5 j 6 j 7 j 和 图2 2 微机控制电子万能试验机 f i g 2 - 2a l l - p u r p o s ep c - c o n t r o le l e c t r o n i ct e s t e r 1 控制箱，2 微机，3 机架，4 横梁，5 力传感器，6 位移传感器，7 限位保护装置，8 夹具 2 自制圆柱形压头。压头长2 0 0 m m ，直径1 g r a m ，为了避免压头边缘的应力集 中，在头部做有r = i 5 m m 的倒角。 2 3 1 3 测试方法和指标 本试验测定并研究鲢鱼鱼体受挤压时的压力与压缩变形量之间的关系( 图2 3 为试验装置示意图) ，为了分析鲢鱼鱼体在压缩过程中极限压缩应力p 分布情况， 在鱼试样上选取1 1 个试验点( 压缩测试点在鱼试样上分布情况如图2 3 所示，试验 点纵向和横向间距均为5 0 m m ) ，分别测定鱼体上各试验点的极限压缩应力p 和弹 性模量e 。在试验中取5 条鱼试样作重复试验，对测得的鱼体极限压缩应力和弹性 模量求平均值。 图2 - 3 压缩试验测试点在鱼体上分布示意图 f i g 2 - 3c o m p r e s s i o nt e s tp o i n t so ns i l v e rc a r p 8 研究 图2 - 4 鲢鱼压缩试验装置示意图 f i g 2 - 4t e s td e v i c eo fc o m p r e s s i o nt e s t 2 3 1 4 试验过程 在鲢鱼压缩试验前，在控制电脑上打开试验c s s 软件，选择最大测量值为1 0 0 0 n 的传感器，在试验方式对话框中选择“压缩”，选择弹性模量、抗压强度、最大压缩 力等被测参数；将试样的弹性区间设置为1 0 3 0 ；设定适当的加载速度，输入压头 的顶端面积7 8 5 r a m 2 和最大压缩深度2 0 r a m 。然后把试样放在万能试验机的平台上， 调节横梁的升降，使试验机压头与鱼体表面之间的间隙为零。准备工作就绪后，启动试 验程序，按下试验开始按钮正式开始试验。电子万能试验机在c s s 软件的支持下，直 接进行数据的采集，试验曲线在屏幕上显示。试验结束后，测试结果存盘并将试验数据 存入到程序自动生成的e x c e l 表格中。最后按下“试验结束 按钮结束本次试验。 2 3 1 5 压缩特性曲线性质分析 1 号测试点 2 号测试点 3 号测试点 4 号测试点 5 号测试点 图2 5 单个试样中部线上1 、2 、3 、4 、。5 试验点压力变形曲线图 f i g 2 - 5s t r e s s s t r a i nc u r v e so fn o 1 、2 、3 、4 、5t e s t e dp o i n t so ns a m p l e sm i d d l el i n e 9 第二章鲢鱼体型和机械特性参数的研究 压 力 喇 _ 、 z - - - - - 6 号测试点 - - - - - - - - - 7 号测试点 - - - - - - - 8 号测试点 变形量d ( 姗) 图2 - 6 单个试样背部线上6 、7 、8 试验点上压力变形曲线图 f i g 2 - 6s t r