趙 良,宋協(xié)法,李 賢,董登攀,黃志濤

(中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院,山東 青島 266003)

近年來,隨著中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,養(yǎng)殖技術(shù)水平不斷提高,水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)的全程機(jī)械化、智能化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢[1-2]。養(yǎng)殖過程中不論是魚苗入池,還是成品魚上市,都需要對大量活魚進(jìn)行分級,分級工作主要依靠人工進(jìn)行,費(fèi)時費(fèi)力[3]。

目前國內(nèi)對于魚類分級機(jī)械的應(yīng)用仍處于起步階段,對魚類分級裝置的設(shè)計和研究較少。彭永章[4]設(shè)計了一種噴水滾筒式魚苗分級裝置,該裝置可以通過改變滾筒旋轉(zhuǎn)方式適應(yīng)機(jī)器對不同分選效率及準(zhǔn)確率的要求,當(dāng)滾筒兩兩逆向旋轉(zhuǎn)時,分選效率較低但準(zhǔn)確率較高,當(dāng)僅中間一對滾筒逆向旋轉(zhuǎn)其余滾筒正向旋轉(zhuǎn)時,分選準(zhǔn)確率會減低但效率會大大提升,分選效率能達(dá)到每小時12.6萬尾。該裝置在分級過程中通過滾筒對魚體噴水從而達(dá)到提高分選效率的目的,噴水水壓可能會對魚體造成沖擊。洪揚(yáng)等[5-6]設(shè)計了一種回轉(zhuǎn)式分級機(jī),該機(jī)器分級效果與分級機(jī)轉(zhuǎn)速具有較高的相關(guān)性,通過調(diào)整轉(zhuǎn)速,可以有效提高機(jī)器分選效率和準(zhǔn)確率,分選效率約為9 600～14 400尾/h,分選準(zhǔn)確率約為90%,但該分級機(jī)機(jī)械設(shè)計較為復(fù)雜,控制系統(tǒng)不夠精確,同時存在成本過高問題。王志勇等[7]設(shè)計了一種可在捕撈船上使用的輥道式分級裝置,通過改變輥道間距實(shí)現(xiàn)魚體分級,分級效率能達(dá)到2.1 t/h,準(zhǔn)確率約為94.2%,但由于該裝置應(yīng)用場景為捕撈船,設(shè)計時并沒有考慮對魚體的保護(hù),因此分級過程中易對魚體造成損傷,多適用于捕撈作業(yè)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用機(jī)器視覺對魚類進(jìn)行重量估算也成為新的發(fā)展方向[8]。傳統(tǒng)機(jī)械分級主要以魚體寬度作為分級指標(biāo),而機(jī)器視覺可以對魚體寬度、高度、周長和面積等多個指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計,從而估算魚體重量[9-15]。該方法一般采用攝像機(jī)采集魚體圖像,使用計算機(jī)對收集到的圖像進(jìn)行處理,從而達(dá)到估算魚體重量的目的[16]。但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中受到養(yǎng)殖環(huán)境條件的限制,且無法實(shí)現(xiàn)多級分選的效果,因此不適用于大量魚體的分級工作[17]。

在分級機(jī)的設(shè)計過程中,受到物料和現(xiàn)場環(huán)境的制約,通常難以對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行精確計算,僅能通過對機(jī)器運(yùn)行參數(shù)如輥軸轉(zhuǎn)速和傾角進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,從而測試不同參數(shù)下的分級效果,浪費(fèi)人力物力,且多次分級易對魚體造成損傷。(Engineering Discrete Element Method,EDEM)是一種基于離散元的CAE軟件,其可以通過計算系統(tǒng)內(nèi)的粒子信息來模擬模型的機(jī)械運(yùn)動。近年來,許多學(xué)者使用EDEM離散元軟件進(jìn)行模擬試驗設(shè)計各類機(jī)械或優(yōu)化其工作參數(shù),其優(yōu)勢是通過仿真來模擬實(shí)機(jī)設(shè)計過程中的運(yùn)行效果,減少了對實(shí)機(jī)試驗和試驗物料的需求,從而節(jié)省成本。

本研究設(shè)計了一種輥道式魚類分級機(jī),使用EDEM離散元軟件建立魚機(jī)耦合模型,通過模擬仿真試驗對樣機(jī)輥軸主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,為魚類分級機(jī)設(shè)計和性能優(yōu)化提供了新的技術(shù)支撐和思路。

1 材料與方法

1.1 輥道式魚類分級機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

設(shè)計的輥道式分級機(jī)(圖1)結(jié)構(gòu)主要包括魚水分離槽和分魚裝置兩部分。

圖1 輥道式魚類分級機(jī)示意圖

魚水分離槽設(shè)置兩個開孔,其中進(jìn)水口用于連接吸魚泵,進(jìn)水口設(shè)置為底部進(jìn)水,魚水混合物從分離槽的底部涌出,避免了側(cè)部進(jìn)水時水流的沖擊對魚體造成損傷,分離槽底部設(shè)有濾水格柵,在出水口可連接管道將水排回養(yǎng)殖池中。分魚裝置包含分魚軌道,分魚軌道上方設(shè)有可調(diào)節(jié)噴淋裝置,下方設(shè)有分級輥,分級輥上方設(shè)置分級擋板,分級輥的下方為導(dǎo)魚槽,導(dǎo)魚槽連接有排魚管道。

分級輥軸為輥道式魚類分級機(jī)的核心結(jié)構(gòu),其參數(shù)直接影響到分級機(jī)的工作性能。分級輥軸為粗細(xì)均勻的圓柱狀結(jié)構(gòu),兩根相鄰的分級輥軸成一定角度,組成一個分級輥道,通過調(diào)節(jié)分級輥軸之間的間距,在分級輥道上形成不同的分級區(qū)域,每個分級區(qū)域?qū)?yīng)分級不同級別的魚體。

分級輥軸為兩兩逆向轉(zhuǎn)動,在分級過程中,魚體可能會伴隨分級輥軸的轉(zhuǎn)動,掉落到兩個分級輥道之間,造成分級準(zhǔn)確率下降。在每個分級輥軸上方設(shè)置分級擋板,可以有效阻止魚體滾落至分級輥道間。

分級過程中,通常使用吸魚泵連接至魚體分級機(jī),通過吸魚泵將待分級的魚體吸入分級機(jī),魚體混合著水進(jìn)入魚水分離槽后,魚體在水流的作用下進(jìn)入分級軌道。每個分級軌道由兩根逆向旋轉(zhuǎn)的分級輥軸組成,且輥軸的間距不斷增大,魚體在重力的作用下向前滑動,當(dāng)魚體寬小于輥軸間距時,魚體落入導(dǎo)魚槽中,不同級別的魚體會進(jìn)入不同的導(dǎo)魚槽,從而完成分級作業(yè)。

1.2 魚機(jī)耦合仿真模型

1.2.1 魚體模型構(gòu)建

使用SolidWorks構(gòu)建大瀧六線魚魚體三維模型,受計算機(jī)性能限制,將魚體模型尺寸較實(shí)際魚體進(jìn)行等比縮小,將模型存為stl.格式后導(dǎo)入EDEM軟件中,采用自動填充顆粒方式填充魚體模型,生成魚體模型后設(shè)置模型參數(shù),模型參數(shù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)置[18-19],具體為:魚體模型長39.75 mm,寬5.9 mm,高10.58 mm,密度1 800 kg/m3,剪切模量為1.64×106Pa,材料恢復(fù)系數(shù)為0.5,靜摩擦系數(shù)為0.2,滾動摩擦系數(shù)為0.15,魚體模型如圖2所示。

圖2 大瀧六線魚魚體模型

1.2.2 樣機(jī)模型構(gòu)建

因只需要模擬分級過程,用一個分級輥道代替多個輥道來模擬分級過程,為提高仿真效率,將分級機(jī)進(jìn)行簡化處理,只保留分級擋板、分級輥道、集魚槽3個關(guān)鍵核心部件,集魚槽上方只設(shè)置1個分級輥道,由2根輥軸組成,每根輥軸上方設(shè)置分級擋板。使用SolidWorks建立分級機(jī)三維模型(圖3),受計算機(jī)性能限制,模型尺寸較實(shí)機(jī)進(jìn)行了幾何相似處理,將模型導(dǎo)入EDEM軟件中,分級機(jī)模型參數(shù)通過查閱文獻(xiàn)設(shè)置[19],輥軸長度為220 mm,直徑為2 mm,材料泊松比為0.31,密度為7 850 kg/m3,剪切模量為7×1010Pa,材料恢復(fù)系數(shù)為0.5,靜摩擦系數(shù)為0.2,滾動摩擦系數(shù)為0.15。

圖3 輥道式魚類分級機(jī)模型

1.2.3 模擬參數(shù)設(shè)置

(1) 分級規(guī)格

樣機(jī)模型分級間距為0.50～1.25 mm,共3級分級區(qū),分別為0.50～0.75 mm、0.75～1 mm、1～1.25 mm,魚體模型寬度約為5.9 mm,根據(jù)魚體模型及分級間距,設(shè)置6種不同規(guī)格魚體,寬度分別為0.590 mm、0.708 mm、0.806 mm、0.944 mm、1.062 mm、1.800 mm,每種規(guī)格所占比例分別為5%、5%、10%、20%、20%、40%,每級分級區(qū)對應(yīng)兩種分級規(guī)格。

(2) 接觸模型

由于實(shí)際生產(chǎn)中魚體表面存有部分黏液和殘留水分,同時在分級軌道上方布設(shè)有噴淋裝置,因此選用Hertz-Mindlin with JKR模型,即黏性接觸模型,該模型多適用于模型顆粒間存在一定的黏性[20]。

(3) 其他參數(shù)

設(shè)置魚體模型生成后具有一定的初始水平速度,以模擬水流帶動魚體前進(jìn),根據(jù)多次試驗嘗試,設(shè)定魚體初始水平速度為0.4 m/s,在該速度下,魚體模型能夠較好地進(jìn)入分級軌道,完成分級進(jìn)程。根據(jù)設(shè)計的分級規(guī)格及比例,設(shè)置進(jìn)魚總量共計0.2 g,進(jìn)魚速度為0.014 g/s,平均約2尾/s。

1.3 仿真模擬試驗

1.3.1 單因素仿真試驗

通過前期預(yù)試驗確定了分級輥軸轉(zhuǎn)速、傾角、直徑的大概適宜范圍(轉(zhuǎn)速為2～6 r/s,傾角為5°～9°,直徑為1～3 mm),當(dāng)輥軸參數(shù)值超過該范圍時,會出現(xiàn)無法分級或分級效率過低等情況。

依據(jù)以上條件,分別對分級輥軸轉(zhuǎn)速、傾角、直徑設(shè)置三個單因素試驗。試驗1設(shè)置分級輥軸直徑為2 mm,傾角為7°,轉(zhuǎn)速分別為2、3、4、5、6 r/s,測試不同轉(zhuǎn)速下分級的準(zhǔn)確率;試驗2設(shè)置分級輥軸轉(zhuǎn)速為3 r/s,輥軸直徑為2 mm,傾角為5、6、7、8、9°,測試不同傾角下分級的準(zhǔn)確率;試驗3設(shè)置輥軸轉(zhuǎn)速為3 r/s,傾角為7°,直徑為1、1.5、2、2.5、3 mm,測試不同直徑下的分級準(zhǔn)確率。

1.3.2 多因素仿真試驗

Box-Behnken響應(yīng)面法可以通過連續(xù)的響應(yīng)面結(jié)果來探究試驗的最佳參數(shù),考慮到3個因素對分級準(zhǔn)確率的影響為非線性,且3個影響因素之間可能存在交互作用,為探究分級機(jī)工作最優(yōu)參數(shù)組合,在Design Expert 13軟件中使用響應(yīng)曲面(Box-Behnken)模塊設(shè)置三因素三水平組合仿真試驗,各試驗因素水平如表1所示。

表1 試驗因素編碼

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

每組仿真試驗結(jié)束后,根據(jù)魚體量和符合分級規(guī)格的魚量計算輥道式魚類分級機(jī)的分級準(zhǔn)確率。

(1)

式中:w為分級準(zhǔn)確率;m為符合分級規(guī)格的魚量;n為分級總量。

使用Design Expert 13對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,使用Origin 2021對單因素試驗和多因素響應(yīng)面試驗結(jié)果圖進(jìn)行繪制,并對試驗結(jié)果進(jìn)行擬合分析。

2 結(jié)果

2.1 單因素試驗結(jié)果

輥道式魚類分級機(jī)單因素試驗結(jié)果如圖4所示,輥軸轉(zhuǎn)速、傾角和直徑3個因素均對分級準(zhǔn)確率存在影響,相對于輥軸轉(zhuǎn)速和直徑,傾角對準(zhǔn)確率的影響更為明顯。隨著輥軸轉(zhuǎn)速的增加,分級準(zhǔn)確率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,輥軸轉(zhuǎn)速在2～5 r/s時,分級準(zhǔn)確率較高,均高于80%,其中輥軸轉(zhuǎn)速為3～4 r/s時,分級準(zhǔn)確率最高,當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速高于5 r/s時,準(zhǔn)確率急劇下降(圖4 a)。隨著輥軸傾角的增加,分級準(zhǔn)確率也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,輥軸傾角在5°～8°時,分級準(zhǔn)確率均高于80%,當(dāng)傾角約為6.5°時,分級準(zhǔn)確率最高,當(dāng)輥軸傾角大于8°時,準(zhǔn)確率急劇下降,在9°時準(zhǔn)確率僅為60%(圖4 b)。隨著輥軸直徑的增加,分級準(zhǔn)確率呈現(xiàn)上升的趨勢但趨勢逐漸變緩,在輥軸直徑為2.5 mm時達(dá)到最高點(diǎn),當(dāng)輥軸直徑超過2.5 mm后,準(zhǔn)確率開始緩慢下降(圖4 c)。綜上,在改變輥軸參數(shù)時,分級機(jī)的準(zhǔn)確率均發(fā)生變化,其中以傾角帶來的準(zhǔn)確率變化最為顯著。

圖4 單因素試驗結(jié)果

2.2 多因素試驗結(jié)果

多因素試驗結(jié)果如表2所示,當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速為2 r/s,傾角為7°,直徑為1 mm時,分級準(zhǔn)確率最低,為56%;當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速為4 r/s,傾角為7°,直徑為2 mm時,分級準(zhǔn)確率較高。

表2 試驗結(jié)果

應(yīng)用Design Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)建立關(guān)于輥軸轉(zhuǎn)速A、傾角B、直徑C對分級準(zhǔn)確率影響的二次多項式響應(yīng)回歸模型,如下式所示。

Y=87.02+1.34A+1.68B+9.49C-5.07AB-2.7AC+2.03BC-3.46A2-5.28B2-8.21C2

式中:Y是分級準(zhǔn)確率,回歸方程R2=0.857 9。

2.2.1 試驗方差分析

使用Design Expert13對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析結(jié)果如表3所示,方差結(jié)果中模型P<0.05,差異顯著,失擬項P>0.05,差異不顯著,說明分級試驗?zāi)Ｐ蛿M合程度較好。

表3 試驗方差分析

2.2.2 多因素交互影響

輥軸多因素交互影響響應(yīng)曲面結(jié)果如圖5所示,響應(yīng)面越陡或響應(yīng)面的等高線越接近橢圓說明兩種因素的交互影響越顯著,反之則說明交互影響不顯著。

圖5 多因素試驗結(jié)果(響應(yīng)曲面法)

在確定輥軸直徑條件下,當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速較低時,分級準(zhǔn)確率隨著傾角的增加而升高,最后趨于穩(wěn)定;當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速較高時,分級準(zhǔn)確率隨著傾角的增加先升高再降低,響應(yīng)面等高線呈橢圓形,說明輥軸轉(zhuǎn)速和傾角交互作用明顯。

在確定輥軸轉(zhuǎn)速條件下,當(dāng)輥軸直徑較低時,隨著傾角的增加,準(zhǔn)確率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;當(dāng)輥軸直徑較高時,隨著傾角的增加,準(zhǔn)確率同樣呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,因此輥軸直徑和傾角交互作用明顯,且輥軸直徑對分級準(zhǔn)確率的影響高于輥軸傾角對分級準(zhǔn)確率的影響。

在確定輥軸傾角條件下,當(dāng)輥軸直徑較低時,準(zhǔn)確率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加;當(dāng)輥軸直徑較高時,準(zhǔn)確率隨著轉(zhuǎn)速的增加而降低,響應(yīng)面等高線呈橢圓形,因此輥軸直徑和轉(zhuǎn)速交互作用明顯,且輥軸直徑對分級準(zhǔn)確率的影響高于輥軸轉(zhuǎn)速對分級準(zhǔn)確率的影響。

由多因素響應(yīng)面試驗可知,3個因素對分級準(zhǔn)確率的影響排序為:直徑、轉(zhuǎn)速、傾角,且轉(zhuǎn)速與傾角,直徑與傾角,直徑與轉(zhuǎn)速均對分級準(zhǔn)確率影響顯著。

通過Design Expert軟件中Optimization模塊對試驗結(jié)果進(jìn)行分析,當(dāng)分級輥軸轉(zhuǎn)速為3.4 r/s,傾角為7.8°,直徑為2.68 mm時,分級準(zhǔn)確率最高,為90.5%。

3 討論

3.1 輥軸參數(shù)對分級性能的影響

輥軸是輥道式魚類分級機(jī)的核心部件,分級機(jī)的分級作業(yè)主要通過分級輥軸來完成,不同的輥軸設(shè)計對分級效果也會產(chǎn)生不同的影響。劉虎等[19]設(shè)計的輥道式分級機(jī)采用的是三段式輥軸,輥軸均勻地分為三段不同的直徑區(qū),每個區(qū)域?qū)?yīng)一種分級規(guī)格,根據(jù)對分級對象的體寬測定,設(shè)計輥軸的直徑,這種輥軸設(shè)計方式只能對相差一定體寬規(guī)格的魚體進(jìn)行分級,對分級對象的體型要求較嚴(yán)格。殷遠(yuǎn)等[21]設(shè)計的輥道式分級機(jī)是將輥軸設(shè)計成錐形,通過輥軸直徑的變化產(chǎn)生輥軸間距變化來實(shí)現(xiàn)對不同規(guī)格魚體分級,輥軸的間距固定的,無法靈活調(diào)整輥軸間距以應(yīng)對不同的分級需求,因此只適用于秋刀魚和與其體型相似的魚體進(jìn)行分級。與上述研究不同的是,本研究選取直徑均勻的輥軸作為分級輥,通過調(diào)節(jié)輥軸的旋轉(zhuǎn)軸來控制輥軸間距以實(shí)現(xiàn)分級,從而避免分級機(jī)僅能分級特定體型魚體的問題,根據(jù)本研究結(jié)果,輥軸直徑不同也會對分級性能產(chǎn)生影響,因此在分級機(jī)樣機(jī)設(shè)計時,就應(yīng)把輥軸直徑作為關(guān)鍵因素加以考慮。

輥道式魚類分級機(jī)的分級準(zhǔn)確率影響因素較多,包括輥軸轉(zhuǎn)速、傾角、直徑、長度等,其中轉(zhuǎn)速、傾角和直徑對分級準(zhǔn)確率的影響最為顯著。魚體在輥道中滑動時,與輥軸之間產(chǎn)生摩擦力,魚體受到重力、輥軸壓力和摩擦力的共同作用。當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時,魚體受到輥軸的摩擦力作用,導(dǎo)致魚體沿輥軸向下的沖量改變,隨著轉(zhuǎn)速的增加,魚體沿輥軸方向的運(yùn)動速度也會變快。當(dāng)輥軸傾角發(fā)生變化時,魚體在輥軸上的受力情況也發(fā)生改變,隨著傾角的增加,垂直方向的受力逐漸增大,因此導(dǎo)致魚體在輥軸間的下滑速度加快。當(dāng)輥軸直徑發(fā)生變化時,魚體與輥軸接觸面積隨之變化,魚體受到的摩擦力變化,當(dāng)輥軸直徑增加時,魚體更容易產(chǎn)生被帶動離開輥軸的趨勢,魚體下滑速度變快。綜上,魚體滑動速度隨著輥軸轉(zhuǎn)速、傾角和直徑的增加均呈現(xiàn)上升的趨勢。

當(dāng)魚體在分級輥道中隨輥軸下滑速度較低時,分級時長較長,魚體容易出現(xiàn)重疊等現(xiàn)象,導(dǎo)致分級準(zhǔn)確率較低。隨著魚體下滑速度的增加,魚體在輥軸上的排列逐漸分散,魚體也有足夠時間完成分級,因而分級準(zhǔn)確率隨之升高。隨著下滑速度的進(jìn)一步增加,分級時長繼續(xù)縮短,有部分魚體尚未完成分級就進(jìn)入下一級別的分級區(qū),導(dǎo)致分級準(zhǔn)確率下降。劉虎等[19]的研究發(fā)現(xiàn),分級機(jī)的分級準(zhǔn)確率隨輥軸轉(zhuǎn)速和傾角的增加先上升后下降,這與本研究類似,但忽略了直徑對分級準(zhǔn)確率的影響,在本研究中,輥軸直徑對分級的準(zhǔn)確率影響也較為顯著,其變化趨勢與輥軸轉(zhuǎn)速和傾角對分級準(zhǔn)確率的影響一致。在多因素試驗中,任意兩個因素產(chǎn)生的交互作用對分級準(zhǔn)確率的影響較為顯著,這表明在分級機(jī)的設(shè)計過程中,單一因素分析很難準(zhǔn)確地反映輥軸參數(shù)對分級準(zhǔn)確率的影響,應(yīng)將輥軸轉(zhuǎn)速、傾角和直徑作為整體綜合考慮,才可能得到分級準(zhǔn)確率最高的輥軸參數(shù)。

3.2 EDEM仿真在魚類分級機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用

3.2.1 降低實(shí)機(jī)試驗對魚體脅迫

輥道式魚類分級機(jī)在魚體分級過程中,由于存在魚體與機(jī)械的碰撞摩擦,機(jī)器可能會對魚體造成缺氧、噪聲、振動和擁擠等脅迫作用[22]。在實(shí)機(jī)分級過程中,輥軸參數(shù)設(shè)置除對分級準(zhǔn)確率產(chǎn)生影響外,也會對分級效率產(chǎn)生影響,不合理的輥軸參數(shù)設(shè)置易導(dǎo)致魚體在輥道上堵塞,對魚體產(chǎn)生較長時間的脅迫。分級時間過長會導(dǎo)致魚類缺氧,進(jìn)一步影響魚類行為、鰓的性能、滲透壓調(diào)節(jié)及生理生化指標(biāo)[23-28]。也有研究表明,分級過程中長時間的噪聲、振動和擁擠等物理脅迫也會對魚體的生理指標(biāo)造成影響[29-31]。通過EDEM仿真軟件,對分級過程進(jìn)行模擬,以測試不同輥軸參數(shù)的分級效果,通過設(shè)置適宜的輥軸參數(shù),提高分級效率,減少魚體在輥道上的停留時間,從而有效降低實(shí)機(jī)試驗過程中對魚體造成的損傷。

3.2.2 為實(shí)機(jī)設(shè)計提供參考

EDEM仿真試驗對樣機(jī)分級過程的模擬通常是較理想的情況,仿真試驗時魚體離散程度較好,仿真采用的魚體為同一模型,不同規(guī)格魚體之間不存在體型差異,因此仿真試驗相較于實(shí)機(jī)試驗仍存在不足。但通過仿真試驗對輥軸參數(shù)進(jìn)行初步測試,其仿真試驗結(jié)果變化趨勢大致可以反映樣機(jī)實(shí)機(jī)試驗結(jié)果變化趨勢,因此仿真試驗雖然與實(shí)機(jī)試驗存在差異,但在樣機(jī)制造前通過仿真試驗可以對樣機(jī)性能進(jìn)行初步探究,測試不同參數(shù)產(chǎn)生的準(zhǔn)確率趨勢變化,為實(shí)機(jī)設(shè)計提供理論參考。

4 結(jié)論

設(shè)計了1臺輥道式魚類分級機(jī),為探究輥軸最佳工作參數(shù),通過EDEM仿真進(jìn)行單因素試驗和多因素響應(yīng)面試驗,得出結(jié)論如下:輥軸轉(zhuǎn)速、傾角和直徑均對分級準(zhǔn)確率有顯著影響,且3個因素兩兩之間存在交互影響,在分級機(jī)性能相關(guān)研究時,應(yīng)將輥軸3個因素作為整體進(jìn)行分析,在本仿真試驗中,當(dāng)輥軸轉(zhuǎn)速為3.4 r/s,傾角為7.8°,直徑為2.68 mm時,分級準(zhǔn)確率最高,準(zhǔn)確率為90.5%;在樣機(jī)設(shè)計的實(shí)機(jī)試驗前,可以通過仿真試驗對分級機(jī)性能進(jìn)行初步探究,以減少實(shí)機(jī)設(shè)計的工作量,將來應(yīng)根據(jù)魚種建立適應(yīng)不同體型的分級參數(shù)數(shù)據(jù)庫,以降低魚類應(yīng)激脅迫、提高分級效率,為實(shí)機(jī)試驗提供理論參考。