發(fā)布時間：2020-05-28 05:23

【摘要】：中國是水果生產(chǎn)大國,也是全球主要的柑橘生產(chǎn)區(qū)之一。為使柑橘的銷售效益達(dá)到最大利益化,對柑橘進(jìn)行重量分選是柑橘進(jìn)入市場銷售的一個重要環(huán)節(jié);由于柑橘產(chǎn)量較大,提高柑橘的分選速度對柑橘的銷售具有重要意義。農(nóng)業(yè)上稱重傳感器被廣泛用于水果農(nóng)產(chǎn)品的重量分級,為了滿足生產(chǎn)銷售需求,提高稱重傳感器的響應(yīng)速度來滿足柑橘的快速重量分級具有重大意義。本文以柑橘重量分選機的重要部件稱重傳感器為研究對象,主要對稱重傳感器響應(yīng)特性及稱重傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)方面進(jìn)行分析,并對優(yōu)化后的稱重傳感器進(jìn)行實驗驗證。1)根據(jù)傳感器彈性體的受載情況,對傳感器彈性體建立力學(xué)模型,,同時可以將該力學(xué)模型看成一個二階系統(tǒng)并推導(dǎo)出其動態(tài)響應(yīng)方程,根據(jù)動態(tài)響應(yīng)方程可以看出傳感器彈性體固有頻率對響應(yīng)方程的影響較大,提高彈性體的固有頻率能夠提高傳感器的響應(yīng)。2)傳感器彈性體的固有頻率和彈性體的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),因此對傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并獲得獲得最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,使得該參數(shù)組合下的傳感器彈性體的固有頻率達(dá)到最大化。本論文使用建模軟件Solidworks對傳感器彈性體進(jìn)行參數(shù)化建模,在Ansys Workbench中對傳感器彈性體進(jìn)行模態(tài)分析和靜力結(jié)構(gòu)分析,分析出彈性體的固有頻率和四個應(yīng)變片帖片區(qū)的最大應(yīng)變值,然后在Ansys Workbench的優(yōu)化設(shè)計模塊下進(jìn)行基于響應(yīng)面法的目標(biāo)優(yōu)化分析。為了減小優(yōu)化過程,在傳感器彈性體的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)中通過靈敏度分析得出對目標(biāo)函數(shù)影響較大的結(jié)構(gòu)參數(shù)來進(jìn)行優(yōu)化,并從得出的三組優(yōu)化數(shù)據(jù)中選出一組最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,發(fā)現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合下的傳感器彈性體的固有頻率提高了 2.47%。3)基于Labview設(shè)計了稱重傳感器響應(yīng)測式平臺,給稱重傳感器的受載端施加一個載荷,并通過該測試平臺對稱重傳感器的響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測試,通過實驗數(shù)據(jù)來比較優(yōu)化前后的響應(yīng)情況。再在四種不同分級速度的情況下,選用一個合適柑橘分別在四種不同分級速度下做七組測量試驗,并通過數(shù)據(jù)采集軟件測出不同分級速度下柑橘的重量值,分析所測出重量誤差值,發(fā)現(xiàn)在提高分級速度情況下,優(yōu)化后的傳感器所測得重量誤差值較優(yōu)化前有明顯的減小。
【圖文】：

快速稱重傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及試驗研宄逡逑１逡逑圖２．１惠斯登電橋逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｗｈｉｓｔｏｎ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑在上圖所示的差動式惠斯登電橋中，曷、晃、盡、及為應(yīng)變電阻，Ｋ惠斯登逡逑電橋的激勵電壓，ｆ／Ｑ為惠斯登電橋的輸出電壓。根據(jù)以上分析，惠斯登電橋輸逡逑出電壓％的輸出表達(dá)式為：逡逑Ｕ邋＝Ｕ邋（Ａ邋及４－及ｌＡ）邐（２１）逡逑°邐Ｕ＼Ｒｌ＾Ｒ２）｛Ｒ，＋Ｒ，）邐（邋？邋°逡逑由上式，當(dāng)巧及３邋＝盡盡時，惠斯登電橋處于平衡狀態(tài)，此時ｔ／0＝０；當(dāng)稱重傳逡逑感器彈性體受載時，設(shè)電橋中Ａ、盡的阻值隨稱重傳感器彈性體櫖隹微型變形而逡逑減小，足、Ａ的阻值隨稱重傳感器彈性體發(fā)生微型變形而增加，，四個電阻的阻值逡逑變化量分別為△蘋、Ａ；？２、Ａ；？３、Ａｉ？４，則稱重傳感器的輸出￡７�？捎靡韵率阶颖硎荆哄义希� （２２）逡逑。Ｘ邋Ｕ邋Ａ及及Ｊ逡逑電阻應(yīng)變式稱重傳感器受載時

Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｇａｕｇｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑阻應(yīng)變式稱重傳感器彈性體受載時，彈性體就會發(fā)生微型形變，傳遞到敏感柵使得敏感柵的電阻絲的阻值發(fā)生變化。設(shè)敏感柵均橫截面積為叉電阻率為ｐ，則其未受外力作用時，其阻值為ｉ？，Ｒ邋＝邋Ｐ＾金屬絲受到力的作用時，金屬絲就會受到變形，長度將伸長ａＺ，就會減少ＡＳ，電阻率則因金屬內(nèi)部的晶格發(fā)生所以引起金化，并對上式進(jìn)行全微分，固有：逡逑Ａ．Ｓ邋Ａ邋ＯＴ＝Ｔ￣Ｙ＋￣７邐有金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)可用應(yīng)變靈敏系數(shù)Ｋ來表示：逡逑尺＝（１邋＋邋２＂）邋＋N（Ｓ邋Ｐ逡逑
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S666;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2684780