我国甘蓝产量位居世界第一,但是采后甘蓝保留有一部分老叶和根茎,因此采后甘蓝的加工处理需要首先对其进行整修,再进行分级和包装等工序。供料装置作为整修系统的第一环节,是将果箱内的采后甘蓝卸出,并按一定节奏输送进入调向、精准切根和包装等后续环节,因此供料作业质量的情况,严重影响调向和切根的作业效果。甘蓝属于叶菜类蔬菜,包叶易损伤、腐烂,且外形较大和不规则,致使对采后甘蓝的供料,具有较高标准和要求。本文针对采后甘蓝加工处理供料过程中损耗严重、无序、适应性差等问题,以采后甘蓝为研究对象,进行了采后甘蓝整修系统自动供料装置的设计与研究,该装置可减少甘蓝损伤、适应不同尺寸和外形甘蓝的供料。主要进行如下几个方面研究:(1)确定了采后甘蓝整修系统自动供料装置总体方案。结合人工供料工作方式,确定了采后甘蓝的供料装置结构设计需考虑果箱卸料和单个排序方式。针对供料装置的甘蓝低损化、有序供料,提出了夹紧分通道供料方案和推动式翻转供料方案。确定了上盖上部打开翻转卸料和变螺距排序输送方式为最终设计方案,即通过气缸推动果箱转动实现甘蓝由果箱卸出,经排序输送机构实现由空间堆叠到单层、单排、单个有序供料。(2)研究了甘蓝物理力学特性。甘蓝物理力学特性是供料装置尺寸设计和仿真参数设置的理论依据。研究了与装置参数设计、仿真设置及分析相关的甘蓝物理参数、碰撞恢复系数和摆动冲击损伤影响因素。结果表明,不同品种甘蓝之间、同一品种个体之间均存在较大差异;利用高速摄影技术,通过碰撞弹跳试验测定了与翻转卸料过程仿真相关的甘蓝碰撞恢复系数;甘蓝与铝板、输送带、泡棉、海绵碰撞无损的极限高度分别为13mm、64mm、370mm、800mm;甘蓝间碰撞力不宜大于38N,能保证甘蓝无损。(3)设计了自动供料装置关键部件和控制系统。对装置的关键部件如翻转架、喂入海绵辊、缓冲轨道、变螺距辊等进行了结构设计。为实现供料装置的自动运作,设计了控制系统原理和控制流程,并进行了控制系统的硬件选型。(4)基于虚拟仿真研究了甘蓝供料过程运动及损伤。为了验证机构设计的合理性及确定工作参数,进行了甘蓝的供料过程仿真分析。首先是基于EDEM模拟果箱翻转角速度、果箱翻转角度、上盖打开角速度取不同值时的甘蓝卸料过程,分析了果箱内不同区域甘蓝运动情况,比较甘蓝损伤率,仿真结果表明:各区域甘蓝没有出现较大的混合;随着果箱翻转角速度增大,甘蓝损伤率先增大后减小;随果箱翻转角度增加,甘蓝损伤率呈上升趋势;随上盖打开角速度增加,甘蓝损伤率先减小后增大。其次是基于ADAMS模拟变螺距辊排序过程,以此验证方案和关键部件设计合理性及工作参数范围,仿真结果表明:变螺距辊角速度范围约为140～180°/s,变螺距辊间距范围为160～210mm。(5)试制了样机并进行验证试验。根据供料装置总体方案和关键部件及控制系统设计,对样机进行了试制与调试。通过翻转卸料单因素试验,验证了仿真模型的准确性,确定参数范围,并进行了正交试验,确定了翻转卸料机构的最优参数组合为:果箱翻转角速度50°/s、果箱翻转角度105°、上盖打开角速度30°/s,通过排序输送正交试验,确定了排序输送机构的最优参数组合为:变螺距辊间距185mm、变螺距转速30r/min;在圆头型甘蓝株高尺寸在121～150 mm时,排序输送机构的供料合格率最高;进行了样机验证试验,结果表明:在最优参数组合下甘蓝损伤率为8.3%,供料合格率为91.3%,供料效率为22个/min,满足供料装置性能。