【摘要】：中國(guó)是水果生產(chǎn)大國(guó),也是全球主要的柑橘生產(chǎn)區(qū)之一。為使柑橘的銷(xiāo)售效益達(dá)到最大利益化,對(duì)柑橘進(jìn)行重量分選是柑橘進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售的一個(gè)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(duì)柑橘的銷(xiāo)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(jí),為了滿足生產(chǎn)銷(xiāo)售需求,提高稱重傳感器的響應(yīng)速度來(lái)滿足柑橘的快速重量分級(jí)具有重大意義。本文以柑橘重量分選機(jī)的重要部件稱重傳感器為研究對(duì)象,主要對(duì)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(duì)優(yōu)化后的稱重傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。1)根據(jù)傳感器彈性體的受載情況,對(duì)傳感器彈性體建立力學(xué)模型,,同時(shí)可以將該力學(xué)模型看成一個(gè)二階系統(tǒng)并推導(dǎo)出其動(dòng)態(tài)響應(yīng)方程,根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)方程可以看出傳感器彈性體固有頻率對(duì)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(duì)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(duì)傳感器彈性體進(jìn)行參數(shù)化建模,在Ansys Workbench中對(duì)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(gè)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(jì)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(guò)程,在傳感器彈性體的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)中通過(guò)靈敏度分析得出對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響較大的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)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(jì)了稱重傳感器響應(yīng)測(cè)式平臺(tái),給稱重傳感器的受載端施加一個(gè)載荷,并通過(guò)該測(cè)試平臺(tái)對(duì)稱重傳感器的響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測(cè)試,通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)比較優(yōu)化前后的響應(yīng)情況。再在四種不同分級(jí)速度的情況下,選用一個(gè)合適柑橘分別在四種不同分級(jí)速度下做七組測(cè)量試驗(yàn),并通過(guò)數(shù)據(jù)采集軟件測(cè)出不同分級(jí)速度下柑橘的重量值,分析所測(cè)出重量誤差值,發(fā)現(xiàn)在提高分級(jí)速度情況下,優(yōu)化后的傳感器所測(cè)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(yàn)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(dòng)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(lì)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(shí)，惠斯登電橋處于平衡狀態(tài)，此時(shí)ｔ／0＝０；當(dāng)稱重傳逡逑感器彈性體受載時(shí)，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(gè)電阻的阻值逡逑變化量分別為△蘋(píng)、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(shí)

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(shí)，彈性體就會(huì)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(shí)，其阻值為ｉ？，Ｒ邋＝邋Ｐ＾金屬絲受到力的作用時(shí)，金屬絲就會(huì)受到變形，長(zhǎng)度將伸長(zhǎng)ａＺ，就會(huì)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(duì)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(lái)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S666;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2684780