潘瀾瀾,黃煒雯,王泳杰,母 剛,李秀辰,張國琛

(1 大連海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,遼寧 大連 116023;2 設(shè)施漁業(yè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(大連海洋大學(xué)),遼寧 大連 116023;3 遼寧省海洋漁業(yè)裝備專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心,遼寧 大連 116023)

菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)是中國重要的灘涂貝類養(yǎng)殖品種,2021年中國灘涂貝類養(yǎng)殖總面積為5.85×105hm2,其中菲律賓蛤仔養(yǎng)殖面積為3.84×105hm2,占灘涂貝類養(yǎng)殖總面積的64%[1]。

清洗與分級(jí)是貝類捕撈后處理的必要環(huán)節(jié),清洗與分級(jí)設(shè)備的開發(fā)是產(chǎn)業(yè)效率提升的關(guān)鍵[2]。國內(nèi)外學(xué)者開展了貝類清洗、分級(jí)設(shè)備研制,分級(jí)方式較具有代表性的有柵條式分級(jí)機(jī)、滾筒式分級(jí)機(jī)、振動(dòng)篩式分級(jí)機(jī)、滾杠式分級(jí)機(jī)。意大利研制的Italy-001-A型分級(jí)機(jī)[3]利用傳送帶將貝殼按大小進(jìn)行無級(jí)分級(jí)。日本橫崎公司的自動(dòng)分級(jí)機(jī)[4]可將各種海鮮類制品根據(jù)重量大小的不同分成不同的等級(jí)。日本三菱公司研制的雙殼貝類分級(jí)機(jī)[5]利用傳感器綜合測(cè)出貝類的重量、形狀和大小,與計(jì)算機(jī)中設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比篩分貝類。

國內(nèi)對(duì)貝類單作業(yè)的清洗、分級(jí)設(shè)備研制較多。史增錄等[6]設(shè)計(jì)了柵條滾筒式貝類分級(jí)機(jī),新疆農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研究了6FG-3000型滾杠式貝類分級(jí)機(jī)[7]。歐陽杰等[8]對(duì)蛤類滾筒分級(jí)工藝參數(shù)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)影響最小的是滾筒轉(zhuǎn)速。滾筒式分級(jí)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,可連續(xù)工作,其分級(jí)精度受滾篩結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)影響,而分級(jí)設(shè)備的準(zhǔn)確率是其研制的關(guān)鍵。清洗方法主要有高壓清洗、滾刷清洗和超聲波清洗等。目前國內(nèi)已經(jīng)研制了滾筒清洗[9]、高壓噴淋式貝類清洗[10]、牡蠣殼清洗[11]等清洗設(shè)備。董佳旭等[12]設(shè)計(jì)了一種多作用式貝類清洗機(jī),在工作中可將清洗好的扇貝輸送出來,提高了清洗效率。胡秋生等[13]設(shè)計(jì)的噴刷式貝類清洗機(jī),采用了帶螺旋板和毛刷的清洗刷輥及蝸輪—蝸桿傳動(dòng)形式,解決了人工清洗勞動(dòng)強(qiáng)度低的問題。蔡維等[14]設(shè)計(jì)的基于水射流貝類清洗機(jī)械,醫(yī)用水箱中的壓力結(jié)合氣罐釋放出高壓氣流,使高壓水通過噴嘴射出來,可將貝類表面淤泥清洗掉。不同的清洗設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、清洗方式對(duì)清洗效果影響顯著。也有學(xué)者對(duì)清洗分級(jí)一體設(shè)備進(jìn)行研究,采用高壓氣流將扇貝表層污物吹走清除,此設(shè)備毛刷輥的長度、傾角都可調(diào)節(jié),提高了分級(jí)的適應(yīng)性[15]。鮑成偉等[16]設(shè)計(jì)了一種蛤蜊分級(jí)除雜裝置,利用離心法和密度原理,解決了蛤蜊分級(jí)清洗及去除雜質(zhì)的問題。貝類清洗分級(jí)一體機(jī)的面臨著產(chǎn)品功能單一,自動(dòng)化程度低,并且分級(jí)精度不高和破損率的問題,即裝置分級(jí)精度無法達(dá)到90%以上且破損率約3%[17-18]。因此提高實(shí)際貝類清洗分級(jí)過程中的分級(jí)精度,減少破損率,實(shí)現(xiàn)其高效率、高品質(zhì)的清洗分級(jí)十分必要。

本研究針對(duì)蛤仔形態(tài)特性,設(shè)計(jì)了一套清洗分級(jí)一體機(jī)并優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù),以提高實(shí)際工作中的分級(jí)精度,減少破損率,實(shí)現(xiàn)對(duì)菲律賓蛤仔的高效率、高品質(zhì)的清洗分級(jí)。

1 清洗分級(jí)整機(jī)工作原理

清洗分級(jí)機(jī)主要由上料、清洗、送料、分級(jí)四部分構(gòu)成(圖1)。蛤仔從喂料池投入進(jìn)入清洗部分,完成清洗作業(yè)后進(jìn)入分級(jí)環(huán)節(jié),蛤仔在滾筒篩內(nèi)沿滾筒壁向前運(yùn)動(dòng),完成菲律賓蛤仔的清洗分級(jí)。

圖1 菲律賓蛤仔清洗分級(jí)一體機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of Ruditapes philippinarum cleaning and grading machine

2 關(guān)鍵部件及運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)分析

2.1 滾筒篩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 滾筒篩分級(jí)總體結(jié)構(gòu)

分級(jí)部分主要由滾筒篩、從動(dòng)輥軸、出料口、傳動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)鏈、主動(dòng)滾軸和機(jī)架組成(圖2)。

圖2 菲律賓蛤仔分級(jí)部分結(jié)構(gòu)Fig.2 Hierarchical structure of Ruditapes philippinarum

2.1.2 蛤仔在滾筒篩的受力分析

將菲律賓蛤仔外形近似為一個(gè)球體,以蛤仔的質(zhì)心P為原點(diǎn),滾筒篩切向?yàn)閄軸方向,滾筒篩法向?yàn)閅軸方向,其蛤仔在滾筒篩的受力如圖3所示。

圖3 蛤仔滾筒篩內(nèi)受力圖Fig.3 Internal force diagram of Ruditapes philippinarum drum screen

當(dāng)蛤仔在篩筒內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),在升角為某一值時(shí),蛤仔P沿滾筒壁向下滾動(dòng)的臨界條件是:

FC+mgsinα=F

(1)

經(jīng)簡化后可得:

(2)

式中:μ為蛤仔與滾筒表面的摩擦系數(shù);α為蛤仔的升角;m為物料的質(zhì)量,kg;g為重力加速度,m/s2;R為滾筒的半徑,m;ω為物料運(yùn)動(dòng)的角速度,rad/s;F為F推和fB的合力。

式(2)表示蛤仔在篩筒內(nèi)的升角α大于某一值時(shí),蛤仔可以沿著篩筒壁轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行向下滾動(dòng)分級(jí)。經(jīng)計(jì)算,升角為2°～6°時(shí),蛤仔在篩筒內(nèi)沿筒壁均勻向前運(yùn)動(dòng),可見蛤仔在筒內(nèi)翻動(dòng)與過篩均有效[19]。

2.1.3 滾筒篩直徑及長度確定

滾筒篩直徑、長度是滾筒篩的主要核心參數(shù),決定著蛤仔分級(jí)的效率和分級(jí)精度[20-21]。滾筒篩長度過短,蛤仔不能充分分級(jí);滾筒篩直徑過小,分級(jí)效率下降。

當(dāng)滾筒篩轉(zhuǎn)速為n時(shí),蛤仔軸向移動(dòng)速度為[20]:

v=nx=DKvtanθ

(3)

式中:Kv為速度修正系數(shù)

取θ=3°時(shí),Kv=1.35,當(dāng)θ=5°,Kv=1.85,滾筒直徑表示為:

(4)

式中:Qm為進(jìn)料率,kg/m3;θ為滾筒傾角,(°);Kv為速度修正系數(shù);db為容積密度,kg/m3;F為填充率。

在菲律賓蛤仔的分級(jí)過程中,蛤仔分級(jí)的有效區(qū)域接近1/3圓周[22],取整滾筒篩直徑800 mm。為了充分篩分,延長蛤仔在滾筒一級(jí)分級(jí)的停留時(shí)間,第一級(jí)篩網(wǎng)長度為1 000 mm,二級(jí)篩網(wǎng)長度為860 mm。

2.1.4 篩孔尺寸及排列方式確定

在保證滾筒篩強(qiáng)度、剛度的條件下,采用45°錯(cuò)排時(shí)篩面有效面積最大,分級(jí)更充分[23]。蛤仔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在滾筒內(nèi)也會(huì)進(jìn)行自轉(zhuǎn),通過分析蛤仔下落時(shí)的兩種狀態(tài)(圖4),結(jié)合菲律賓蛤仔殼長、殼寬參數(shù),最終滾筒篩的篩孔確定為23 mm、28 mm。為防止蛤仔在滾筒中容易造成堆積,影響分級(jí)效率,以滾筒篩中軸為中心,安裝一個(gè)長13 cm,高3 cm的鋼板,軸向布置三排(圖5)。

圖4 菲律賓蛤仔下落示意圖Fig.4 Schematic diagram of Ruditapes philippinarum

圖5 滾筒篩內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Schematic diagram of inner structure of drum screen

2.2 清洗機(jī)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.2.1 清洗總體結(jié)構(gòu)

菲律賓蛤仔清洗裝置結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 菲律賓蛤仔清洗裝置結(jié)構(gòu)Fig.6 Cleaning device structure of Ruditapes philippinarum

清洗部分主要由傳送帶、步進(jìn)電機(jī)、擺針輪減速器、機(jī)架、毛刷輥、高壓噴嘴、水泵、濾水箱、過濾網(wǎng)等零部件組成。為防止蛤仔滑落作用,在送料傳送帶網(wǎng)帶上每隔400 mm,設(shè)置高30 mm的鋼板;在毛刷輥下方的濾水箱上安裝600目、1 000目過濾網(wǎng),循環(huán)泵將過濾后的水從噴嘴噴出循環(huán)利用。

2.2.2 高壓噴淋機(jī)構(gòu)及毛刷輥選型

噴嘴作為清洗部分的關(guān)鍵執(zhí)行元件,結(jié)合圓柱形噴嘴既能聚集能力又能聚集射擊,可以獲得最大打擊力的優(yōu)點(diǎn)[24-25]。為減少高壓水射流在噴嘴中的壓力損失,因此選用圓柱形噴嘴,并配以壓力為10 MPa,額定流量96 L/min、泵速332 r/min、功率為18 kW的柱塞泵。高壓噴淋機(jī)構(gòu)如圖7所示。

圖7 高壓噴淋機(jī)構(gòu)Fig.7 High pressure spray structure

高壓射流清洗公式如下:

(5)

式中:d為噴嘴內(nèi)徑,mm;Q為清洗蛤仔時(shí)高壓柱塞泵的額定流量,L/min;P為高壓柱塞泵的額定壓強(qiáng),MPa;n為噴嘴個(gè)數(shù);U為噴嘴結(jié)構(gòu)系數(shù),0.6～0.7。

取Q=90 L/min,U=0.6,n=66,P=3 MPa,將數(shù)據(jù)代入公式中,d=1.2 mm,取d=1.5 mm。

當(dāng)入射角為90°時(shí),打擊力最大,清洗效果最好,因此噴嘴垂直向下安裝[26]。當(dāng)靶距為噴嘴直徑100倍時(shí),射流打擊力最大,噴嘴直徑為1.5 mm,則靶距為150 mm,噴嘴每排3個(gè),22排,共66個(gè)噴嘴。

蛤仔經(jīng)過上料區(qū)進(jìn)入清洗區(qū)域通過毛刷輥的作用力進(jìn)行清洗,蛤仔在毛刷輥上受到5個(gè)力,分別是蛤仔自身重力mg,兩毛刷輥的支持力FN1、FN2,以及兩個(gè)摩擦力f1、f2,將蛤仔近似為一個(gè)橢圓,a、b、c分別代表橢圓長軸距離、短軸距離、焦距、l為周長。

合力矩為:

mo2=FN1(a+b+c)2sin(α-θ)-mgαsinθ-f1l+αcos(α+θ)>0

(6)

合力矩mo2是對(duì)蛤仔在毛刷輥上所受支持力、摩擦力以及其他所有分力的力矩的代數(shù)和,其大于零,蛤仔在毛刷輥的摩擦作用下向前運(yùn)動(dòng),通過毛刷輥進(jìn)一步清洗蛤仔代謝物,并輸送至分級(jí)環(huán)節(jié),刷洗裝置毛刷輥材料采用PA1010[27],設(shè)置為26組,直徑110 mm,總長度2 600 mm。

菲律賓蛤仔毛刷輥上受力如圖8所示。

圖8 菲律賓蛤仔毛刷輥上受力示意圖Fig.8 Force diagram onRuditapes philippinarum brush roller

3 EDEM離散元仿真及優(yōu)化試驗(yàn)

3.1 離散元仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為開展清洗分級(jí)機(jī)整機(jī)分級(jí)精度優(yōu)化,開展毛刷輥轉(zhuǎn)速、滾筒篩轉(zhuǎn)速和滾筒篩傾角參數(shù)的仿真,忽略蛤仔顆粒與蛤仔顆粒之間的粘附力,選擇Hert-Mindlin無滑動(dòng)接觸模型[28],用多球形顆粒填充蛤仔模型,建立菲律賓蛤仔離散元仿真(EDEM) 模型如圖9所示。

圖9 菲律賓蛤仔清洗分級(jí)過程仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.9 Test model of cleaning and grading simulation process for Ruditapes philippinarum

確定蛤仔和鋼的基本物理和力學(xué)性能參數(shù)相關(guān)仿真參數(shù)(表1、表2)[29]。用EDEM后處理Selection模塊在所創(chuàng)建平面上方建立Bin Group,統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)在每級(jí)收料斗區(qū)域內(nèi)蛤仔的數(shù)量[31]。

表1 材料間的接觸參數(shù)Tab.1 The contact parameters of materials

分析毛刷輥轉(zhuǎn)速、滾筒篩轉(zhuǎn)速和滾筒篩傾角對(duì)分級(jí)精度的影響,結(jié)合仿真結(jié)果,確定菲律賓蛤仔清洗分級(jí)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)組合。

為探討菲律賓蛤仔的分級(jí)效果,以分級(jí)精度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算公式為:

(6)

式中:P為分級(jí)精度;n為正確落入目標(biāo)料斗的總數(shù)目;N為試驗(yàn)總的顆粒目數(shù)。

分別以毛刷輥轉(zhuǎn)速、滾筒篩轉(zhuǎn)速和滾筒篩傾角為試驗(yàn)因素,以分級(jí)精度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行分級(jí)作業(yè)的離散元仿真。由于篩筒傾角影響蛤仔在篩面上縱向運(yùn)動(dòng)的加速度,滾筒篩傾角過大或過小都會(huì)造成分級(jí)不充分[32]。

當(dāng)傾角增大時(shí),加速度也增加,蛤仔通過篩面的時(shí)間短,蛤仔不能充分過篩,造成分級(jí)不完全。當(dāng)傾角增大到一定值時(shí),蛤仔在篩面上跳動(dòng)劇烈,會(huì)增加蛤仔破損率。傾角過小,蛤仔向前運(yùn)動(dòng)緩慢,產(chǎn)生堆積。結(jié)合蛤仔在滾筒內(nèi)的受力分析,確保蛤仔充分分級(jí),確定滾筒篩傾角范圍2°～4°。蛤仔在滾筒篩內(nèi)做軸向運(yùn)動(dòng),在蛤仔所受重力與離心力相等范圍內(nèi)設(shè)定篩筒轉(zhuǎn)速, 因此篩筒調(diào)速范圍設(shè)定10～20 r/min。由于清洗作業(yè)時(shí)蛤仔停留時(shí)間影響清洗效果,與毛刷輥的轉(zhuǎn)速尺寸相關(guān),本機(jī)毛刷輥為26組,總長度為2 600 mm,當(dāng)毛刷輥為2～4 r/min時(shí),保證了蛤仔清洗停留時(shí)間,可有效地沖刷掉蛤仔表面的泥沙。依據(jù)上述分析,運(yùn)用Design-Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì),擬定3種因素的水平范圍,分級(jí)試驗(yàn)方案如表 3所示。

表3 試驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.3 Test scheme and results

3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

菲律賓蛤仔分級(jí)作業(yè)的EDEM仿真結(jié)果如圖10所示,經(jīng)過后處理將滾筒中的蛤仔進(jìn)行顏色標(biāo)記,并在出料口邊緣設(shè)置收集箱,通過計(jì)算可以準(zhǔn)確得出在不同參數(shù)條件下蛤仔的分級(jí)情況。

響應(yīng)面模型ANOVA分析如表4所示。

表4 響應(yīng)面模型ANOVA分析Tab.4 Response surface model ANOVA analysis

運(yùn)用Design Expert軟件進(jìn)行回歸分析,建立各因素關(guān)于蛤仔分級(jí)精度的影響程度的擬合方程,并進(jìn)行響應(yīng)面分析,探究影響因素交互作用對(duì)分級(jí)精度的影響規(guī)律。從表4可知,所建立的回歸模型極顯著(P<0.000 1),失擬不顯著,表明模型能較好地反映各因素對(duì)分級(jí)精度的影響,并進(jìn)行較好預(yù)估。

Yc=-236.89000+11.06800X1+114.47000X2

+9.37750X3-0.23200X1X2+0.07520X1X3

(7)

方差分析表中顯著項(xiàng)交互作用對(duì)分級(jí)精度影響的響應(yīng)面分析,結(jié)果如圖11所示。

圖11 交互作用的響應(yīng)面分析Fig.11 Response surface analysis of interaction

由圖11a可見:隨著滾筒篩轉(zhuǎn)速的增大,分級(jí)精度有上升趨勢(shì);但是增大滾筒篩傾角,分級(jí)精度反而下降。當(dāng)滾筒篩轉(zhuǎn)速在16～20 r/min之間時(shí),此時(shí)分級(jí)精度受滾筒篩轉(zhuǎn)速的影響比較明顯。隨著滾筒篩轉(zhuǎn)速減小到15 r/min時(shí)分級(jí)精度達(dá)到91%。圖11b可見:毛刷輥轉(zhuǎn)速在2 r/min時(shí),蛤仔在毛刷輥上行駛速度緩慢,分級(jí)時(shí)間長;分級(jí)精度隨毛刷輥轉(zhuǎn)速增加而增加,隨滾筒篩轉(zhuǎn)速增加而下降,二者的交互作用對(duì)分級(jí)精度有明顯影響。毛刷輥轉(zhuǎn)速2～3 r/min時(shí),分級(jí)精度上升至最高點(diǎn),同時(shí)滾筒篩轉(zhuǎn)速在15 r/min后也存在下降的趨勢(shì)。圖11c可見,設(shè)定的毛刷輥轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),蛤仔分級(jí)精度受滾筒篩傾角的影響不明顯。

3.3 參數(shù)優(yōu)化分析

參數(shù)優(yōu)化結(jié)果如圖12所示。

圖12 參數(shù)優(yōu)化結(jié)果圖Fig.12 Parameter optimization result diagram

根據(jù)所得的回歸方程,選擇Design-Expert軟件的中心組合響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)進(jìn)行作業(yè)參數(shù)優(yōu)化,以菲律賓蛤仔分級(jí)精度為目標(biāo)函數(shù),尋求目標(biāo)函數(shù)的最小值。在滾筒篩傾角為3°、毛刷輥轉(zhuǎn)速為3 r/min、滾筒篩轉(zhuǎn)速為15 r/min的最優(yōu)參數(shù)條件下,裝置的蛤仔分級(jí)精度最優(yōu)仿真值為91%。

4 樣機(jī)制造及其作業(yè)試驗(yàn)

4.1 樣機(jī)制造

樣機(jī)生產(chǎn)能力可達(dá)150～200 kg/h,樣機(jī)整機(jī)主要由送料帶、減速電機(jī)、高壓清洗機(jī)構(gòu)、水泵、電控箱、滾筒篩等零件組成(圖13),選用功率0.75 kW的傳送帶電機(jī)(YE2-80M2-4)和功率2.2 kW的滾筒電機(jī)(YE2-100L-4),并配以功率3 kW,流量5.9 m3/h的離心泵(IRG40-200),滾筒篩傾角依靠機(jī)架地腳螺絲調(diào)節(jié)。

圖13 菲律賓蛤仔清洗分級(jí)樣機(jī)Fig.13 Cleaning and grading prototype of Ruditapes philippinarum

4.2 作業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

蛤仔清洗分級(jí)過程中入料總量為100 kg,設(shè)定滾筒篩轉(zhuǎn)速15 r/min,滾筒篩傾角3°,毛刷輥轉(zhuǎn)速3 r/min,水壓3 MPa為作業(yè)參數(shù),開展設(shè)備作業(yè)測(cè)定。

為驗(yàn)證菲律賓蛤仔分級(jí)的仿真分析結(jié)果,進(jìn)行樣機(jī)性能試驗(yàn),并重復(fù)3次。其中指標(biāo)評(píng)價(jià)采用如下方法。

(1)準(zhǔn)確率。蛤仔樣品,分級(jí)后其中準(zhǔn)確分級(jí)的個(gè)體占分級(jí)總質(zhì)量的百分比,未準(zhǔn)確分級(jí)包括錯(cuò)誤分級(jí)個(gè)體和未完成分級(jí)的個(gè)體,準(zhǔn)確率如式(8):

(8)

式中:A為準(zhǔn)確率;W0為蛤仔樣品總質(zhì)量;W1為單次試驗(yàn)后未完成分級(jí)的蛤仔數(shù)量;W2為單次試驗(yàn)后錯(cuò)分蛤仔數(shù)量。

(2)損傷率。表面有裂痕、表面打破,出現(xiàn)缺口的蛤仔質(zhì)量,占蛤仔總質(zhì)量的百分比,損傷率如式(9):

(9)

式中:G為蛤仔機(jī)械損傷率;Gs為測(cè)定中損傷蛤仔質(zhì)量;Gy為測(cè)定樣品蛤仔質(zhì)量。

作業(yè)測(cè)試現(xiàn)場如圖14所示。

圖14 性能試驗(yàn)現(xiàn)場Fig.14 Performance test site

(3)洗凈率。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)引入感官評(píng)價(jià),目前海產(chǎn)品清洗裝備性能試驗(yàn)的國家,沒有定量評(píng)價(jià)蛤類是否清洗干凈的判斷標(biāo)準(zhǔn),故采用清洗后觀察蛤類表面沒有泥沙、黏液等雜質(zhì)即為清洗干凈[33],洗凈率如式(10):

(10)

式中:Q為蛤仔洗凈率;Qs為清洗干凈的蛤仔數(shù)量;Qy未被清洗干凈的蛤仔數(shù)量。

4.3 作業(yè)試驗(yàn)結(jié)果分析

菲律賓蛤仔清洗分級(jí)一體機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表5所示,蛤仔分級(jí)準(zhǔn)確率平均值91%,破損率平均值1.3%。

表5 作業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Results of practical test

清洗前后效果對(duì)比如圖15所示。

圖15 清洗前后效果對(duì)比Fig.15 Effect comparison after cleaning operation

由圖15可知,蛤仔泥沙均被沖洗干凈,表面附著物被清除,洗凈率100%。即滾筒篩轉(zhuǎn)速15 r/min、滾筒篩傾角3°、毛刷輥轉(zhuǎn)速3 r/min,分級(jí)精度、破損率、洗凈率均符合設(shè)備作業(yè)要求,在此參數(shù)下分級(jí)精度達(dá)到91%,蛤仔破損率在1%～2%之間,其殼體附著泥沙沖洗干凈。與已有研制的其他貝類清洗分級(jí)一體裝置相比[34],本機(jī)降低了蛤仔分級(jí)清洗過程的破損率,提高了分級(jí)準(zhǔn)確度,并且入料、清洗、分級(jí)功能集成,自動(dòng)化程度較高。但本機(jī)分級(jí)結(jié)束后缺乏集成稱重測(cè)量包裝要求,今后將進(jìn)一步優(yōu)化集成清洗、分級(jí)、稱重功能,提高其自動(dòng)化及智能化程度。

5 結(jié)論

面向菲律賓蛤仔清洗分級(jí)一體設(shè)備自動(dòng)化程度不高,清洗分級(jí)準(zhǔn)確率低,菲律賓蛤仔易破碎等問題,本研究結(jié)合蛤仔形態(tài)特性,設(shè)計(jì)了一套清洗分級(jí)一體機(jī),并優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)。采用高壓噴淋與毛刷輥結(jié)合的清洗方式清洗蛤仔,蛤仔泥沙均被沖洗干凈,表面附著物被清除,洗凈率100%;滾筒篩分級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),使設(shè)備分級(jí)精度達(dá)91%;清洗分級(jí)機(jī)作業(yè)測(cè)定發(fā)現(xiàn)蛤仔破損率僅為1%～2%。通過設(shè)備EDEM仿真及作業(yè)性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在滾筒篩轉(zhuǎn)速15 r/min、滾筒篩傾角3°、毛刷輥轉(zhuǎn)速3 r/min作業(yè)參數(shù)下,蛤仔的洗凈率、破損率、分級(jí)精度均符合設(shè)備設(shè)計(jì)要求,本機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)菲律賓蛤仔的高分級(jí)精度、低破損率的清洗分級(jí)。