辣椒清选分离装置分离机理的研究及结构优化

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1、辣椒清选分离装置分离机理的研究及结构优化第一章绪论1.1研究的背景及意义1.1.1研究的背景辣椒作为一种富含营养元素的绿色食品，不仅可以单独被食用，而且还可以作为其它食物的调味剂，在人类的饮食结构中一直占据着重要地位；与此同时，它还富含辣红素,是一种重要的化工原料，具有重要的工业价值。目前市场上，辣椒销量的增长率一直维持在10%以上的水平。中国、泰国、印度、印度尼西亚是世界主要辣椒生产国和消费国，以中国为例，辣椒种植主要分布于东北三省、安徽、贵州、新疆四大产区，仅新疆一区，根据2012年新疆年鉴统计报告，全疆辣椒的种植面积已经达到6

2、7.8hm3，年产量达到2395kt。当前，小麦、玉米等谷物已经实现机械化收获，但是辣椒收获仍然以人工采摘为主，就新疆而言，辣椒收获期间，恰逢番茄、棉花等也进入收获期，需要大量的劳动力，劳动力需求缺口严重，辣椒的最佳收获期一般为十月一前后一个半月，收获时间短，冰霜季节来临前，仍有大量辣椒没有被及时收获，不得不被丢弃在地里，损失较大；同时由于人工成本逐年递增，人工费用已经占到辣椒销售价格的三分之一左右，间接影响种植户的收益，加重种植户的经济负担，种种因素聚集在一起，严重制约着新疆辣椒种植业的快速、健康发展。为此，实现辣椒的机械化采摘成

3、为不可避免的发展趋势，辣椒收获机作为一种专门的收获机械，目前市场需求量巨大，推广前景广阔。我国对辣椒收获机的研究起步较晚，但是经过最近几年的努力，也取得了很大的进步，已经研制出多款辣椒收获机，弥补了国内该领域的空白。但是国内研发的辣椒收获机缺少专门的清选分离装置，即使设有清选分离装置，也只是简单的气流式，收获的辣椒仍混有大量的椒秆、椒叶等杂质，含杂率比较高，在运输、储藏过程中，杂质会导致辣椒发霉变质，甚至腐烂，不仅直接造成巨大经济损失，而且影响其销售价格，间接影响种植户的经济收益。所以需要对初次收获的辣椒进行清选分离处理，以便满足市

4、场需求，但是人工式清选分离存在劳动强度大、工作效率低、人工成本高的缺陷。购买国外的机械，不仅价格昂贵，而且不能很好地适应疆内辣椒品种，种植模式，影响收获效果。针对这种问题，石河子大学机电学院研制了一款辣椒清选分离装置，该装置将气流与星形轮机构相结合，总体结构设计科学、合理，但是在试验过程中，仍然存在椒秆、椒叶的清选分离效果不佳的缺陷，需要对其进行优化，使其具备向市场推广的价值。我的研究内容就是探究其分离机理，对该装置结构进行优化，获得最佳较优，提高椒秆、椒叶分离效果，尤其是对椒秆的分离[1-8]。1.1.2研究的意义结合初次采摘的新

5、疆线辣椒混合物的物料特性，研发一款既能将线辣椒中混有的椒1万方数据辣椒清选分离装置分离机理的研究及结构优化叶等较轻杂质分离出去，又能将大部分椒秆分离出去的辣椒清选分离装置具有十分重要的意义。该研究设计不仅减轻后续人工式清选分离的作业强度，降低人工成本、缩短作业时间，降低辣椒含杂率，提高其销售价格，增加种植户的经济收入；而且大幅改善国产辣椒收获机的清选分离效果，打破国外核心技术垄断，提高国产辣椒收获机的市场竞争力，促进国产辣椒收获机的推广，促进国内辣椒种植业的健康发展，真正实现国产辣椒收获机的机械化水平。本文对该装置的分离机理进行分析

6、，对其结构进行优化，获得最佳结构参数，进一步改善其清选分离效果，为相关机械装备的研发提供科学的理论依据。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状对于辣椒收获机整机设计的研究，国内起步较早，发展较快，机型不断成熟，已研制出多款辣椒收获机，但是对于清选分离装置这一核心部件的研究，国内还处于摸索阶段，与国外先进水平存在很大差距，到目前为止还没有一款性能实用的国产辣椒清选分离装置在市场推广。我国对小麦、玉米等谷物的收获机械研究较早，技术较成熟，清选分离装置也多种多样，如风选、筛选、风筛选、比重选、螺旋分离器等10余种几十个产品。但是由于谷

7、作物的物料特性与辣椒有很大区别，这就决定了彼此之间的清选分离装置有明显的差异，不能照搬现用，研究一款功能专一、性能优越的辣椒清选分离装置势在必行。比如新疆生产建设兵团农一师四团职工曾在2008年研制出了一款简易的手摇式辣椒清选机，但是该装置仅仅是简单的网状结构，人工筛选作业，分离效果不佳，劳动强度大，效率低；新疆生产建设兵团农二师21团曾试制了一种红辣椒采摘机，该机械采用轮式机车悬挂作业，但是缺少清选分离装置，所采辣椒含杂率较高，损失率高，未能进行推广；2009年新疆机械研究所研制出一款自走式辣椒收获机，但是该机也是由于缺少清选分离

8、装置，导致采摘的辣椒含杂率较高，损失率高，市场推广价值受到局限；2010年新疆广大农机股份有限公司研制出一款牵引式辣椒收获机，该机型自带简单的气流式清选分离装置，只能清选椒叶等质量较小杂质，椒秆等较大杂质仍然无法清除，所采辣椒含杂率高