張秀花，王利光，弋景剛，王澤河，王 頡

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帶式夾持輸送對蝦開背機的設計與試驗

張秀花1，王利光1，弋景剛1，王澤河1，王 頡2

（1. 河北農業(yè)大學機電工程學院，保定 071001； 2. 河北農業(yè)大學食品科技學院，保定 071001）

為適應不同尺寸對蝦開背以及尋找開背的優(yōu)化參數(shù)，設計帶式夾持輸送對蝦開背機，并對該方案的夾持與輸送機構、夾持V角調節(jié)機構、限深與導正部分進行了詳細設計。在單因素試驗的基礎上，以響應面優(yōu)化法安排三因素三水平的正交試驗，探求了夾持V角、輸送速度、切割轉速3個關鍵參數(shù)對切口長度、切口對稱度、切口深度、切口光滑度4個評價指標的影響規(guī)律，利用Design-Expert8.06軟件對試驗結果進行方差分析，建立了評價指標與各影響因素的數(shù)學回歸模型，并進行響應面分析，得到帶式對蝦開背機的最佳工藝參數(shù)組合為：夾持V角33°，輸送速度285 mm/s，切割轉速1 250 r/min。選取去頭預處理、腹部六節(jié)完整的對蝦在帶式對蝦開背機上以最佳參數(shù)組合進行試驗驗證，試驗結果為：切口長度成功率92.5%，切口對稱度成功率90.83%，切口深度成功率90.0%，切口光滑度成功率93.3%，與預測值誤差絕對值均小于5%。驗證試驗結果表明帶式對蝦開背機性能可靠穩(wěn)定，各項指標均滿足要求。

機械化；設計；優(yōu)化；對蝦；對蝦開背機；帶式夾持輸送

0 引 言

對蝦剝殼機械化加工流程主要包括：清洗→分級→排序定向→去頭→開背→剝殼[1-6]，開背是其中一項重要的環(huán)節(jié)，開背效果和質量直接影響機械化剝殼能否實現(xiàn)和剝殼后的蝦仁品質[7-12]。研制實用可靠的對蝦開背裝置對推動中國對蝦機械化加工進程具有重要意義。

國外關于蝦類加工技術的研究起步較早，開背裝置按夾持方式可分為彈片夾持式、對輥夾持式、轉盤式三類。Douglas[13]發(fā)明的彈片夾持式-圓弧形滑道對蝦開背裝置，利用彈片夾持蝦體保持背朝上的姿態(tài)沿圓弧形滑道移動，開背刀和開腹刀分別固定在滑道上下側，可同時完成對蝦開背、開腹、去腸線工作。Derrell Sawyer[14]發(fā)明的仿形彈片夾持式對蝦開背裝置，兩仿形彈片構成類似蝦體體型的夾持空間輸送蝦體，旋轉圓盤刀在對蝦的背部切出一條切口；該裝置結構緊湊，夾持穩(wěn)定，切割深度可控。Wallace[15]發(fā)明的對輥定向-彈片夾持式對蝦開背機，增加了蝦體頭尾與背腹定向功能。Douglas[16]發(fā)明的對輥夾持式對蝦開背裝置，采用上開背下開腹圓盤刀結構，夾持輸送采用豎直布置的輸送對輥，結構緊湊，一個動力源集中控制，不足之處是輸送對輥的間隙一定，容易對蝦體造成擠壓損傷，且開背圓盤刀布置在豎直的對輥之間，圓盤刀的調整和拆裝困難。Arthur Grammer等[17]發(fā)明的輪式-轉盤對蝦開背機，由輪式轉盤夾持與輸送和高速圓盤刀開背。美國Jonsson[18]公司生產的夾具轉盤式對蝦開背剝殼一體機，利用蝦體的彎曲特性與循環(huán)輪外側的貼合來保證切口的深度，切割深度調整方便。

國內關于對蝦加工設備的研制起步較晚，目前國內市場上并未見到自主研制的對蝦開背設備，僅有少量文獻，主要代表有彭德權和河北農業(yè)大學2個團隊。彭德權發(fā)明的一種蝦開肚機[19]，包括中心輸送帶、左右輸送帶及盤狀切刀，中心輸送帶上方設有盤狀切刀。3條輸送帶協(xié)同完成對蝦的輸送，輸送過程平穩(wěn)。彭德權發(fā)明的另一種蝦開背除腸剝殼機[20-21]的結構和Jonsson的轉盤式對蝦開背剝殼一體機相同，市場上均未見到國產化的樣機。

河北農業(yè)大學發(fā)明的一種對蝦開背去頭裝置，其主體采用長短兩條V型槽輸送進給、固定刀片切除蝦頭，壓緊輪、彈性仿形板和固定開背刀聯(lián)合進行開背[22]；加工效率高，輸送平穩(wěn)，定位準確，但是開背所需壓緊力較大易對蝦體造成損傷。河北農業(yè)大學發(fā)明的另一種輪槽輸送式對蝦開背裝置[12, 23]，該裝置利用摩擦進行對蝦背腹定向，兩輪凹槽形成夾持空間，圓盤刀開背；不足之處是上料不便，效率低，其加工能力為10～30 kg/h。在前期研究的基礎上，本文以期研制一種帶式夾持輸送對蝦開背機[24]。

1 整機結構與工作原理

開背機主要由夾持與輸送機構、夾持V角調節(jié)機構、刀片高度微調機構、限深與導正部分組成。夾持與輸送機構兩端通過銷軸安裝在機架上；夾持V角調節(jié)機構安裝在夾持與輸送機構的兩端，用以調節(jié)夾持與輸送機構形成的V角；刀片高度微調機構安裝在機架上，可方便的調整開背圓盤刀的高低達到控制切深的目的；限深與導正部分安裝在刀片高度微調機構上，可有效的保證切深與切口的對中性。開背機三維模型如圖1所示，主要參數(shù)如表1所示。

1.夾持與輸送機構 2.刀片高度微調機構 3.限深與導正部分 4.夾持V角調節(jié)機構

表1 帶式對蝦開背機主要技術參數(shù)

如圖1所示，去頭對蝦由人工以背朝上、腹朝下的姿態(tài)由V型夾持空間的一端喂入，蝦體卡在夾持V角內，輸送帶夾持著蝦體保持上料時的姿態(tài)向前輸送，上置式的高速圓盤刀在蝦體的背部切出一條一定深度的切口，切口作為蝦殼的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)的機械化脫殼創(chuàng)造條件，完成開背的蝦體最后由出料口落下進行收集。

2 關鍵零部件設計

2.1 夾持與輸送機構的設計

夾持與輸送機構的基本要求是：完成蝦體的連續(xù)穩(wěn)定夾持輸送且能保證開背時的正確姿態(tài)，降低對蝦體的夾持損傷。設計的夾持與輸送機構2套獨立的皮帶傳送機構組成，如圖2所示。一套獨立的皮帶傳送機構中，一個主動帶輪和2個從動帶輪分別安裝在長方形皮帶底座的兩端，輸送帶為內層片基帶外層發(fā)泡海綿，安裝時片基帶朝里、發(fā)泡海綿朝外。

1.從動帶輪 2.內側張緊輪 3.外側張緊輪 4.張緊彈簧 5.主動帶輪 6.皮帶底座 7.底座銷軸 8.步進電機 9.內側張緊輪支架 10.輸送帶 11.外側張緊輪懸臂

外側張緊輪安裝在張緊輪懸臂上，張緊彈簧通過拉動張緊輪懸臂對輸送帶起到張緊的作用；內側成排布置的張緊輪既可張緊輸送帶又可導正輸送帶，通過對開背工位的導正與張緊，有利于蝦體的穩(wěn)定夾持與平穩(wěn)輸送。整個輸送帶由步進電機經具有傳動比的同步帶輪驅動。2套獨立的皮帶傳動機構通過各自兩端的銷軸安裝在機架上，2套皮帶傳動機構對稱布置且沿各自銷軸轉過一定的角度，使得對稱的2條皮帶構成V型的夾持空間，該V型夾持空間用于夾持待開背的蝦體。

2.2 夾持V角調節(jié)機構的設計

為了適應尺寸不同的對蝦及探求最佳的夾持V角，設計了一種夾持V角調節(jié)機構。該夾持V角調節(jié)機構如圖3所示，主要由間隙補償電推桿、滑塊、角度調節(jié)電推桿、彎曲搖臂、底座銷軸、皮帶底座等組成。

1.間隙補償電推桿 2.滑塊 3.角度調節(jié)電推桿 4.彎曲搖臂 5.底座銷軸 6.皮帶底座

角度調節(jié)電推桿推動滑塊上下滑動，彎曲搖臂轉動，在彎曲搖臂力矩的作用下驅動皮帶底座轉過一定的角度，進而實現(xiàn)對稱兩皮帶形成的夾持V角的調整。間隙補償電推桿推動底座銷軸左右移動，進而調整對稱兩皮帶傳動機構的間隙，角度調節(jié)電推桿與間隙補償電推桿協(xié)同動作實現(xiàn)夾持V角的調節(jié)，并保持V型夾持空間底部的間隙保持不變。

2.3 限深與導正部分的結構設計

限深與導正部分的結構如圖4所示，限深壓板與倒U形導正壓板共同安裝在電機護罩上，可以通過旋鈕來調節(jié)限深壓板與倒U型導正壓板相對于刀片的高度。圓盤刀穿過限深壓板的長槽，通過控制刀尖漏出的高度來控制切口的深度。倒U形導正壓板一端收口大一端收口小，以一定角度布置在V型夾持空間的正上方，形成沿蝦體運動方向收斂的倒U型楔形空間，去頭后的蝦體由V型夾持空間夾持保持背朝上、腹朝下的姿態(tài)向開背工位輸送。由于蝦體自然彎曲呈弓起的狀態(tài)，倒U型的楔形空間可以起到壓直和導正蝦體的作用。在切割開背的全過程中，限深壓板壓緊蝦體，可以有效的保證切深與切口對中性。

1.限深壓板 2.旋鈕 3.倒U形導正壓板 4.V型夾持空間

3 開背性能試驗

3.1 試驗設備與材料

主要儀器設備：萬能角度尺（精度：0.02°）；游標卡尺（精度0.02 mm）；課題組研制的帶式對蝦開背機。試驗材料為2016年9月份采購的級別為70～80只/kg的鮮活南美白對蝦，剔除體節(jié)不完整的蝦體，然后對蝦體進行去頭預處理，去頭預處理時僅切除蝦體的頭胸部，切口光滑，同時保證蝦體六節(jié)腹部的完整性。

3.2 試驗方法

針對上述去頭預處理的對蝦，以切口長度成功率、切口對稱度成功率、切口深度成功率、切口光滑度成功率作為衡量開背效果的4個指標，以不同的夾持V角、不同的輸送速度、不同的切割轉速為影響因素，取40只/組的對蝦在帶式對蝦開背機上進行二次回歸正交試驗。

3.2.1 試驗指標

1）切口長度：切口的長度越長，越有利于機械剝殼，但是由于蝦體第5節(jié)和第6節(jié)的體節(jié)寬度已經開始變的很小，且背部已成尖狀，不僅給開背帶來更大的困難，還易使蝦仁破碎不完整。綜合考慮切口長度為5節(jié)或6節(jié)時，開背長度成功。

式中1為切口長度成功率，%；1為切口長度為5節(jié)或6節(jié)的對蝦個數(shù)，5為開背試驗中對蝦的總個數(shù)。

2）切口對稱度：切口對背部中央的偏離程度越小，越有利于機械剝殼，且剝殼后的蝦仁品質越高。綜合考慮有5節(jié)或6節(jié)的切口在蝦體背部中央，切口對稱度成功。

式中2為切口對稱度成功率，%；2為有5節(jié)或6節(jié)切口在背部中央的對蝦個數(shù)。

3）切口深度：切口深度至蝦體背部蝦線位置時，開背刀對蝦仁主體部分的損傷最小，但是切口深度正好至蝦線位置很難保證。切口的深度越大，機械剝殼過程中蝦仁損傷越嚴重。取切口深度最大的部位作為觀察的對象，當切口深度小于該節(jié)蝦體高度的三分之一時，切口深度成功。

式中3為切口深度成功率，%；3為切深最大部位小于該節(jié)蝦體高度三分之一的對蝦的個數(shù)。

4）切口光滑度：切口越光滑，剝殼后蝦仁的品質越高。經開背機開背的蝦體，蝦體背部的切口并不像手工開背那樣光滑。目前對蝦開背切口光滑度不好定量測評，也沒有一個統(tǒng)一的評定標準。參閱關于魚蝦類加工和食品品質評價方面的文獻[25-26]，采用感官評價。感官評價指標表2，將切口的光滑度可分為5個等級，當切口的光滑程度達到前3個等級時，切口的光滑度成功。

式中4為切口光滑度成功率，%；4為切口光滑度達到前3個等級的對蝦個數(shù)。

表2 感官評價指標

3.2.2 試驗因素

前期試驗表明，影響開背質量的因素主要包括：夾持V角、輸送速度與切割轉速。

1）夾持V角

由于蝦背部較蝦腹部稍寬的特性，使得蝦體腹部各體節(jié)呈現(xiàn)類似V形的楔角，由前期蝦體楔角測量結果[27]可知，蝦體楔角從第一節(jié)到最后一節(jié)變化明顯，當夾持V角大于第一節(jié)楔角時，對蝦不能被穩(wěn)定的夾持定位，當夾持V角小于第六節(jié)蝦體楔角時，六節(jié)蝦體均可被穩(wěn)定的夾持，但此時上料困難，綜合前期夾持V角單因素預備試驗結果，選取30°～40°的夾持V角進行優(yōu)化試驗。

2）輸送速度

當夾持皮帶的輸送速度很低時，開背加工的效率低，當輸送速度很高時，開背機的平穩(wěn)性下降導致開背效果又有所降低，綜合前期輸送速度單因素預備試驗結果，選取173～345 mm/s的輸送速度進行響應面試驗。

3）切割轉速

不同切割轉速下的圓盤刀對蝦體的切割力有明顯差異，直接影響切割過程的平穩(wěn)性，對切口的光滑程度影響較大，綜合考慮前期切割轉速單因素預備試驗結果，選取1 000～1 400 r/min的切割轉速進行優(yōu)化試驗。

3.2.3 試驗設計

根據(jù)上述評價指標的確定與試驗因素的選取，以夾持V角1、輸送速度2、切割轉速3為影響因素，以切口長度成功率1、切口對稱度成功率2、切口深度成功率3、切口光滑度成功率4共4個評價指標為響應值，各因素水平的編碼如表3所示，采用Design-Expert8.06軟件，以Box-Behnken design響應面優(yōu)化方法安排三因素三水平的正交試驗[28-30]，試驗方案及相應結果如表4。取17組、40只/組的對蝦，根據(jù)試驗方案在帶式對蝦開背機上進行開背試驗，同時組織4名試驗人員分別對4個指標進行評定和統(tǒng)計。

表3 因素水平編碼表

表4 Box-Behnken試驗方案及相應結果

3.3 回歸模型建立與顯著性分析

根據(jù)表4中的試驗結果，利用Design-Expert8.06軟件進行多元回歸擬合與方差分析，方差分析結果見表5，建立切口長度成功率1、切口對稱度成功率2、切口深度成功率3、切口光滑度成功率44個觀察指標與夾持V角、輸送速度、切割轉速三影響因素間的二次多項式回歸數(shù)學模型，同時剔除不顯著項，得到優(yōu)化后的數(shù)學模型如式（5）。

式中1為夾持V角，2為輸送速度，3為切割轉速，取值范圍均為?1～1。

通過表5的分析結果可知，切口長度成功率1、對稱度成功率2、深度成功率3、光滑度成功率4共4個指標的回歸數(shù)學模型的值分別為0.000 4、0.000 8、0.001 3、0.005 2（均小于0.01），表明4個模型的顯著性極好；其失擬項的值分別為0.402 8、0.367 8、0.541 3、0.770 2（均大于0.05），說明4個模型在試驗參數(shù)范圍內，擬合程度較高，說明該模型可以預測帶式對蝦開背機的最佳工作參數(shù)。

表5 回歸模型的方差分析

注：*:<0.05為顯著，**:<0.01為極顯著。

Note：*: significant (<0.05). **: highly significant (<0.01).

3.4 響應面分析

如圖5a所示，當輸送速度保持259 mm/s不變時，夾持V角與切割轉速3的交互作用對切口長度成功率1的影響規(guī)律：切口長度成功率1隨夾持V角1的減小而增大；隨著切割轉速的提高，切口長度成功率1逐漸提高。響應面沿1方向變化速率與沿3方向的變化速率幾乎相同，說明夾持V角1與切割轉速3對切口長度成功率1的影響相同。夾持V角的大小決定輸送過程中夾持的穩(wěn)定性和切割過程中定位的準確性，當夾持V角小于最后一節(jié)蝦體楔角時，寬度和高度較大的前幾節(jié)蝦體與寬度和高度較小的后幾節(jié)蝦體均能被夾持空間穩(wěn)定的夾持，圓盤刀可順利的把蝦體后幾節(jié)切開，此時切口長度成功率1最大。隨切割轉速3增大，圓盤刀接觸到蝦體即可在蝦體上劃出切口，所以切口長度成功率1隨切割轉速3的增大而提高。

注：響應面試驗因素和水平表見表3，響應值見表4，下同。

如圖5b所示，當輸送速度保持259 mm/s不變時，夾持V角1與切割轉速3對切口對稱度成功率2的影響規(guī)律：隨夾持V角1的減小切口對稱度成功率2逐漸升高，隨切割轉速3的增大切口對稱度成功率2先升高后降低。響應面沿1方向的變化速率快，沿3方向的變化速率慢，說明在試驗水平下，夾持V角1對切口對稱度成功率2的影響比切割轉速3的影響顯著。隨夾持V角1的減小切口對稱度成功率2逐漸增大，當夾持V角小于最后一節(jié)蝦體楔角時，蝦體的后兩節(jié)已被穩(wěn)定的夾持，切口對稱度成功率2達到最大，切口對稱度成功率2不再隨夾持V角減小而增大；隨著切割轉速3的增大對稱度成功率2先升高，當切割轉速3大于一定值時，蝦體被切割的次數(shù)增加，對稱度成功率2不再升高，甚至降低。

如圖5c所示，當切割轉速保持1 200 r/min不變時，夾持V角1與輸送速度2的交互作用對切口深度成功率3的影響規(guī)律：深度成功率3隨夾持V角1的增大而增大；隨輸送速度2的增加，深度成功率3逐漸增大；響應面沿1方向變化速率快沿2方向的變化速率慢，說明在試驗水平下夾持V角比輸送速度對深度成功率3的影響顯著。當夾持V角1增大以后，后幾節(jié)蝦體的夾持穩(wěn)定性降低，在圓盤刀向下的切割分力作用下，彈性海綿發(fā)生較大的變形，蝦體的位置下移，開背刀的高度不變，所以切口的深度成功率3有所提高；隨著輸送速度2的增加，輸送的平穩(wěn)性降低，向下的切割分力容易使蝦體在V型夾持空間的位置下移，因而切口的深度成功率3有所提高，但提高的幅度較小。

如圖5d所示，當夾持V角35°保持不變時，輸送速度2和切割轉速3的交互作用對切口光滑度成功率4的影響規(guī)律：光滑度成功率4隨著輸送速度2的增大而增大；隨著切割轉速3的增加，切口光滑度成功率4也逐漸增加；響應面沿著3方向的變化速率比沿著2的方向變化速率快，說明在該試驗水平下切割轉速3對切口光滑成功率的影響比輸送速度2的影響顯著。隨著圓盤刀切割轉速3的增加，切口光滑度成功率4提高，當切割轉速3大于一定值以后，刀片的振動穩(wěn)定性受到影響，切口光滑度成功率4不再提高；隨著輸送速度2的增加，蝦體經過切割工位的時間縮短，蝦體被切割的次數(shù)減少，切口的光滑度成功率4提高，當輸送速度大于一定值以后輸送穩(wěn)定性受到影響，切割過程不平穩(wěn)，切口的光滑度成功率4也不再升高。

3.5 參數(shù)優(yōu)化

為了獲得帶式對蝦開背機的最佳工藝參數(shù)組合，本文以評價開背效果的4個指標：1、2、3、4為目標函數(shù)，對開背機的工作參數(shù)進行優(yōu)化。運用Design-Expert 8.0.6軟件的優(yōu)化分析功能對4個指標的回歸數(shù)學模型進行優(yōu)化分析，目標函數(shù)為：1[max]；2[max]；3[max]；4[max]；約束條件為：1∈[?1,1]；2∈[?1,1]；3∈[?1,1]；通過軟件選出滿意度最高的編碼值組合：1=?0.37，2=0.31，3=0.28，換算為對應的實際值夾持V角為33°，輸送速度為285 mm/s，切割轉速為1 250 r/min，最佳參數(shù)組合下4個評價指標的預測值分別為：1=92.46%，2=95%，3=91.83%，4=93.54%。

為了驗證參數(shù)匹配的可行性，以優(yōu)選出的最佳工藝參數(shù)組合，取3組、40只/組對蝦在帶式對蝦開背機上進行驗證試驗，對試驗結果取均值可得1=92.5%，2=90.83%，3=90.0%，4=93.33%，與預測值誤差絕對值均小于5%，說明上述預測模型是可靠的，得到的最佳工藝參數(shù)組合也符合開背機的要求。帶式對蝦開背機試驗如圖6所示。

圖6 對蝦開背試驗

4 結 論

1）根據(jù)蝦體楔角特征，確定了帶式輸送夾持對蝦開背機的方案，實現(xiàn)了蝦體的穩(wěn)定夾持與平穩(wěn)輸送，對該方案的夾持與輸送機構、夾持V角調節(jié)機構、限深與導正部分進行了詳細設計。限深與導正機構配合柔性帶式V角夾持輸送，共同實現(xiàn)切割深度的保證。

2）通過Design-Expert 8.0.6b軟件對試驗結果進行了優(yōu)化，確定了開背機的最佳工藝參數(shù)組合：夾持V角為33°，輸送速度為285 mm/s，切割轉速為1 250 r/min，評價指標的預測值分別為：切口長度成功率為92.46%，切口對稱度成功率為95%，切口深度成功率為91.83%，切口光滑度成功率為93.54%；對優(yōu)選出的參數(shù)組合進行了試驗驗證，結果表明帶式對蝦開背機性能可靠穩(wěn)定，各項指標均滿足要求，與預測值誤差絕對值均小于5%。

試驗表明帶式輸送夾持對蝦開背機滿足對蝦開背的技術要求，調節(jié)方便可靠，可為智能化對蝦開背機的設計提供參考。

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Design and experiment of shrimp backside cutting machine formed by belt clamping and conveying

Zhang Xiuhua1, Wang Liguang1, Yi Jinggang1, Wang Zehe1, Wang Jie2

(1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China;2. College of Food Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China)

Shrimp backside cutting is an important pretreatment process of shrimp’s mechanized peeling, which directly affects the realization of mechanical shelling. Aiming at the current situation of immature development of shrimp cutting and the shortage of backside cutting device in China，it is urgent to develop the shrimp cutting machine which is suitable forand adapted to each level shrimp with different shape parameters. Furthermore, to develop a practical and reliable shrimp cutting equipment is of great significance to promote shrimp’s mechanized processing. In this paper, a shrimp backside cutting machine formed by belt clamping and conveying has been designed and manufactured. This machine consisted of four main sections: the clamping and conveying mechanism, the adjusting mechanism of clamping angle-V, the fine-tuning mechanism of blade height, and the depth limiting and guiding parts. The basic requirement for clamping and conveying mechanism was to achieve continuous and stable gripping of the shrimp and to ensure the correct posture when getting on the shrimp’s backside cutting and reduce the clamped body damage of shrimp. The clamping and conveying mechanism consisted of two sets of independent belt conveyor mechanism. The inner side of the belt was arranged in rows of tensioning wheels which led the conveyor belt, and the entire conveyor belt was driven by a stepper motor with a timing pulley with transmission ratio. The clamping angle V adjustment motion was accomplished by the angle adjustment and the gap compensation. The angle adjustment electric push rod drives the slider to slide up and down soon afterwards the bending rocker arm begins rotating, and the action produced torque to drive the belt base turn a certain angle, and then to achieve the adjustment action of the clamping V angle which formed by the two symmetrical belt. The gap compensation electric push rod drove the base pin to move left and right and then adjust the gap between the two symmetrical belts drive mechanism, and these actions ensured the space in the bottom of the V-shaped clamping unchanged ultimately. The depth limiting plate and the inverted U-shaped plate were mounted on the motor shield. The disc knife passed through the slot of the depth limiting plate to control the depth of the incision by adjusting the height of the blade leaking. Inverted U-shaped plate with different closed mouth on the two sides which was arranged at a certain angle on the above of the V-shaped clamping space, and the plate forms an inverted U-shaped and wedge-shaped space that converged along the movement of the shrimp. The depth limiting and guiding parts can straighten and guide the shrimp body and effectively ensure the depth and incision symmetry. Through the single factor test, it was illustrated that how the three key parameters that the clamping V Angle, conveying speed and cutting speed, to influence four evaluation indicators which were incision length, incision symmetry, incision depth and incision smoothing on the shrimp backside cutting machine. Furthermore the three key parameters have been optimized. An orthogonal test of three factors and three levels which had been arranged by Box-Behnken Design, the regression mathematical models of four evaluation indicators with three key parameters had been found. The variance analysis of the test results was carried out by using Design-Expert8.06 software. The satisfactory process parameters of the shrimp backside cutting machine had been obtained through the optimization analysis. The optimal combination of the process parameters were as follows: conveying angel of 33°, conveying speed of 285 mm/s, cutting speed of 1 250 r/min. From the results of predicting model, success rate of incision length was 92.46%, success rate of incision symmetry was 95%, success rate of incision depth was 91.83%, success rate of incision smoothing was 93.54%; The related verification experiment under the best combination of the process parameters was carried out, and the experimental results showed that the success rate of incision length was 92.5%, success rate of incision symmetry was 90.83%, success rate of incision depth was 90.0%, success rate of incision smoothing was 93.33%. By comparing the predicted results with experimental results, we concluded that the shrimp backside cutting machine can work reliably and stably under condition of the best parameter combination, and moreover all indicators can meet the requirements.

mechanization; design; optimization; shrimp; shrimp backside cutting machine; belt clamping and conveying

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.035

S985.2+1; TS254.3

A

1002-6819(2017)-20-0284-08

2017-05-19

2017-08-27

海洋公益性行業(yè)科研專項(201205031）；河北省高等學?？茖W技術研究項目（ZD2016111)；河北農業(yè)大學理工基金（LG201501）

張秀花，博士，副教授，主要從事機械設計與理論、農業(yè)機械技術裝備的研究。Email：zhang72xh@163.com

張秀花，王利光，弋景剛，王澤河，王 頡. 帶式夾持輸送對蝦開背機的設計與試驗[J]. 農業(yè)工程學報，2017，33(20)：284－291. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.035 http://www.tcsae.org

Zhang Xiuhua, Wang Liguang, Yi Jinggang, Wang Zehe, Wang Jie. Design and experiment of shrimp backside cutting machine formed by belt clamping and conveying[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(20): 284－291. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.035 http://www.tcsae.org