阅读说明：本技术 一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法 (Intelligent anti-collision goose egg conveying pipeline and design method ) 是由 张燕军 杨天 周中升 缪宏 葛文军 张善文 刘嘉伟 刘思幸 赵家豪 周玮 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法,属于畜禽养殖领域。螺旋轨迹的鹅蛋传送管道由管道本体、橡胶滚珠和连杆组成。本发明结构新颖,工作原理清晰,利用橡胶滚珠组成的螺旋轨迹,在传送管道内平稳传送,能使鹅蛋保持既定的方向并且避免了鹅蛋对管道内壁的碰撞,并且用连杆将滚珠连接起来,管道采用聚四氟乙烯这种具有一定弹性的材质,能适应不同体积的鹅蛋在管道内的滚动,并且在鹅蛋滚出管道后能够复原到原始形状；本发明不仅具有对鹅蛋传送平稳、保护鹅蛋的完整性的特点,而且具有较低的生产成本。(An intelligent anti-collision goose egg conveying pipeline and a design method thereof belong to the field of livestock and poultry breeding. The goose egg conveying pipeline with the spiral track consists of a pipeline body, rubber balls and a connecting rod. The conveying device has a novel structure and a clear working principle, utilizes a spiral track formed by rubber balls to convey stably in a conveying pipeline, enables goose eggs to keep a set direction and avoids collision of the goose eggs on the inner wall of the pipeline, and the balls are connected by a connecting rod, the pipeline is made of polytetrafluoroethylene which has certain elasticity, can adapt to rolling of the goose eggs with different volumes in the pipeline, and can recover to an original shape after the goose eggs roll out of the pipeline; the invention has the characteristics of stable conveying of goose eggs and protection of integrity of the goose eggs, and has lower production cost.)

一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法

技术领域

本发明属于畜禽养殖领域，具体涉及一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法。

背景技术

随着家禽养殖越来越规模化、系统化，养殖者需要对鹅蛋进行打码，那将鹅蛋平稳的传送到打码处是鹅蛋成功打码的重要保障。传统的传送管道是利用重力势能让鹅蛋在管道里自己滚落，在打码处通过限位装置静止打码。但这种传统的传送管道会使鹅蛋撞击管壁，产生较大的撞击甚至损坏，并且鹅蛋滚落速度太快，可能因此撞击限位装置造成蛋壳破损。因此设计出一种螺旋轨迹的传送管道，避免鹅蛋撞击管道内壁，传送速度平稳显得尤为重要。

发明内容

针对鹅蛋在管道滚落时，速度太快，撞击管道内壁等不足，本发明提出一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法，采用橡胶滚珠依次排列做成的螺旋轨迹，使得鹅蛋传送过程速度平稳，减少了鹅蛋与管壁的碰撞，保障了鹅蛋的完整性。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供一种智能防撞击鹅蛋传送管道，其特征是，包括管道本体、布满管道本体管壁的若干橡胶滚珠、若干连杆，所述管道本体的管壁设有若干道螺旋槽，每道螺旋槽铺满若干橡胶滚珠，形成螺旋轨迹，每个橡胶滚珠通过连杆与对应螺旋槽处的管道本体相连接。

优选的，所述管道本体倾斜布置。

优选的，所述管道本体采用聚四氟乙烯材质，具有一定的弹性，能适应不同体积大小鹅蛋进入管道后，进行弹性扩展，并且能在鹅蛋滚出管道后，能形状复原。

优选的，橡胶滚珠采用的是橡胶材质，避免了滚珠与鹅蛋接触时造成的破损，并且起到了传动的作用。

优选的，所述连杆两端固定在管道本体内，采用过盈配合，不仅起到了传动的作用，还对管道本体进行连接，起到了一定的加固作用，连杆中部与滚珠相连接，采用间隙配合，便于滚珠的滚动，所述连杆采用的是聚四氟乙烯材质，具有一定的弹性。

优选的，所述管道本体设置有n条螺旋轨迹。

种鹅产蛋后，以尖头或者圆头滚落至管道进行传送，鹅蛋进入倾斜摆放的管道后，沿着螺旋轨迹进行滚动，由于蛋的滚落有一定的速度，在轨迹上铺满了橡胶滚珠来辅助滚动，同时避免了鹅蛋对管壁内壁的碰撞。由于鹅蛋在管道内是沿着一定轨迹的螺旋线滚动的，使鹅蛋进行旋转，保证了鹅蛋出管道时的速度的稳定性，以及鹅蛋滚动的平稳。

本发明的第二个目的是提供一种智能防撞击鹅蛋传送管道的设计方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步：以管道的轴向方向为x轴，管道口平面建立y轴和z轴：

式中，r为管道口的半径；θ为螺旋轨迹在y轴和z轴平面中与y轴的夹角；螺旋轨迹模型为：F(x,y,z)＝F(x,rcosθ,rsinθ)；

第二步：设时间变量为t，建立鹅蛋滚动的时间数学模型：

式中，f(t)为鹅蛋在x轴上的位移函数，R为鹅蛋本身的最大直径，θ_t为时间的角度函数；则鹅蛋滚动的数学模型为：

F(x,y,z)＝F(f(t),Rcosθ_t，Rsinθ_t)；

螺旋轨迹与管道中心线的夹角：

第三步，求得鹅蛋在管道坐标系中运动的速度分量：

第四步：求得第三步中f(t)、θ_t的表达式：

鹅蛋在x轴方向的加速度a_s＝gsinβ-μgcosβ，

式中，μ为鹅蛋与橡胶滚珠接触的摩擦系数，β为管道放置时的倾斜角；

鹅蛋在管道内的自转角速度ω＝(tgα/r)v_Z，

式中，α为鹅蛋表面一点运动轨迹的切线与管道轴线的平行线夹角；

可以通过控制管道的倾斜角β和橡胶滚珠与鹅蛋的摩擦系数μ以及鹅蛋表面一点运动轨迹的切线与管道轴线的平行线夹角α，对鹅蛋的运动表达式进行控制。

本发明的有益效果为：本发明体现了一种智能防撞击鹅蛋传送管道及设计方法，结构新颖，工作原理清晰，利用橡胶滚珠组成的螺旋轨迹，在传送管道内平稳传送，能使鹅蛋保持既定的方向并且避免了鹅蛋对管道内壁的碰撞，并且用连杆将滚珠连接起来，管道采用聚四氟乙烯这种具有一定弹性的材质，能适应不同体积的鹅蛋在管道内的滚动，并且在鹅蛋滚出管道后能够复原到原始形状。本发明不仅具有对鹅蛋传送平稳、保护鹅蛋的完整性的特点，而且具有较低的生产成本。

附图说明

图1是本发明管道的整体结构示意图；

图2是本发明的滚珠连接示意图；

图3是本发明的螺旋形数学模型示意图；

图中：管道本体1、橡胶滚珠2、连杆3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，一种智能防撞击鹅蛋传送管道，由管道本体1、橡胶滚珠2和连杆3组成。

具体地，所述管道本体1采用的聚四氟乙烯材质，具有一定的弹性，能适应不同体积大小鹅蛋进入管道后，进行弹性扩展，并且能在鹅蛋滚出管道后，能形状复原。

具体地，所述橡胶滚珠2采用的是橡胶材质，避免了滚珠与鹅蛋接触时造成的破损，并且起到了传动的作用。

具体地，所述连杆3两端固定在管道本体内，采用过盈配合，不仅起到了传动的作用，还对管道本体进行连接，起到了一定的加固作用，连杆中部与滚珠相连接，采用间隙配合，便于滚珠的滚动，所述连杆采用的是聚四氟乙烯材质，具有一定的弹性。

种鹅产蛋后，以尖头或者圆头滚落至管道1进行传送，鹅蛋进入倾斜摆放的管道1后，沿着螺旋轨迹进行滚动，由于蛋的滚落有一定的速度，在轨迹上铺满了橡胶滚珠2来辅助滚动，同时避免了鹅蛋对管壁内壁的碰撞，滚珠通过连杆3与管道本体相连接。由于鹅蛋在管道内是沿着一定轨迹的螺旋线滚动的，使鹅蛋进行旋转，保证了鹅蛋出管道时的速度的稳定性，以及鹅蛋滚动的平稳。

具体地，如图3所示，所述鹅蛋在螺旋轨迹管道滚动的数学建模具体步骤为：

第一步：以管道的轴向方向为x轴，管道口平面建立y轴和z轴：

式中，θ为螺旋在y轴和z轴平面中与y轴的夹角。螺旋模型为：F(x，y，z)＝F(x，rcosθ，rsinθ)；

第二步：设时间变量为t，建立鹅蛋滚动的时间数学模型：

式中，f(t)为鹅蛋在x轴上的位移函数,R为鹅蛋本身的最大直径，θ_t为时间的角度函数。则鹅蛋滚动的数学模型为：

F(x，y，z)＝F(f(t)，Rcosθ_t，Rsinθ_t)

螺旋与管道中心线的夹角：

第三步，求得鹅蛋在管道坐标系中运动的速度分量：

第四步：求得第三步中f(t)、θ_t的表达式：

鹅蛋在x轴方向的加速度a_x＝gsinβ-μgcosβ

式中，μ为鹅蛋与橡胶滚珠接触的摩擦系数，β为管道放置时的倾斜角。鹅蛋在管道内的自转角速度ω＝(tgα/r)v_Z

式中，α为鹅蛋表面一点运动轨迹的切线与管道轴线的平行线夹角。

可以通过控制管道的倾斜角β和橡胶滚珠与鹅蛋的摩擦系数以及鹅蛋表面一点运动轨迹的切线与管道轴线的平行线夹角，对鹅蛋的运动表达式进行控制。

本发明结构新颖，工作原理清晰，利用橡胶滚珠组成的螺旋轨迹，实现了鹅蛋在传送管道内平稳地螺旋传送，使鹅蛋在滚出管道后能保持一定的方向并且滚动稳定，橡胶滚珠不仅起到了传动作用而且避免了鹅蛋对管道内壁的碰撞，确保了鹅蛋的完整性；通过用连杆将滚珠与管道连接起来，管道采用聚四氟乙烯这种具有一定弹性的材质，能适应不同体积的鹅蛋在管道内的滚动，并且在鹅蛋滚出管道后能够复原到原始形状；本发明不仅具有对鹅蛋传送平稳、保护鹅蛋的完整性的特点，而且具有较低的生产成本。