超声波辅助三相分离技术提取油莎豆油及淀粉的工艺研究

以油莎豆为原料,研究利用超声波辅助三相分离技术提取油莎豆油及淀粉的工艺条件,正交试验结果表明:油莎豆油及淀粉的最佳提取工艺条件是提取温度60℃、料液比1∶3和超声时间1min,在此条件下油莎豆油脂提取率为88.09%,淀粉得率82.76%。各因素对油莎豆油脂提取率的影响依次为提取温度、料液比和超声时间。     

大豆籽粒静态压缩特性试验

为了研究大豆在收获、脱粒、输送等过程中的损伤机理及相关力学特性,在电子万能材料物理试验机上对不同品种、挤压方式、含水率和加载速度的大豆籽粒进行静态压缩特性试验.结果表明:加载速度、含水率、品种、挤压方式均对大豆籽粒破损、破裂时的压力峰值有显著影响.试验分析过程及结论对相关研究和大豆专用机具部件的设计具有明显的指导意义.     

油莎豆气吸盘式排种器改进和参数优化

为改变现有油莎豆排种技术,实现精准精量排种,提高油莎豆播种质量、播种效率及综合经济效益,通过对油莎豆籽粒的三轴尺寸物理测量,改造了排种盘,设计并搭建了试验台。单因素试验与正交试验优化验证得出,排种盘最佳工作参数为气吸盘孔径6.5 mm、转速25 r/min、负压值6.5 kPa,漏播率为0.52%。该气吸式排种盘实现了高效精量排种,并符合油莎豆播种技术要求,为油莎豆播种机气吸盘式排种器的选择提供了依据。      

谷物力学特性的试验研究

谷物在收获、运输和产后处理过程中总会发生碰撞、挤压等现象，使粮食产生破损。为此，针对谷物物理力学特性进行了试验研究，并分析了玉米、大豆、大米和红饭豆的摩擦特性、抗压特性，以及含水率对大豆摩擦特性和抗压特性的影响。结果表明：不同种类谷物的静摩擦因数及平均极限压力存在显著差异，平均静摩擦因数红饭豆>玉米>大米>花生；抗压特性试验中，测得大豆、花生、玉米、红饭豆的平均极限压力分别为101.92、27.37、78.89、34.01N。在不同含水率对大豆力学特性影响的对比试验中，大豆与合金钢摩擦片的静摩擦因数随含水率的增加而增大，平均极限压力随大豆含水率的增加而降低，二者呈负相关。研究结果可为粮食的物理特性参数研究提供重要依据。     

油莎豆种子籽粒离散元仿真参数标定与试验

为了解决新型油料作物油莎豆排种器设计过程中种子物理参数不清及仿真参数与实际差异较大，造成模拟试验不准确，制约油莎豆排种器的发展的问题，测定了油莎豆种子的几何参数、弹性模量、泊松比、摩擦因数、碰撞恢复系数和休止角。以截面圆跳动法测出油莎豆种子精确外形轮廓并建立仿真颗粒模型，通过离散元仿真参数标定得出油莎豆种间静摩擦系数为0.662,油莎豆种间滚动摩擦因数为0.024。通过休止角试验验证，得到误差为1.61%,较标定前降低92.9%。通过排种仿真试验、排种器试验台试验和播种田间试验验证，得到仿真重播指数相对误差为3.79%、4.64%,漏播指数相对误差为6.81%、8.64%。由此表明，油莎豆仿真参数标定值可靠，可为油莎豆单粒精播排种器设计优化提供参考。     

漾濞核桃物理特性测定及分析

为完善核桃精深加工设备,提高自动化生产效率,对云南漾濞核桃的三径尺寸、含水率、摩擦因数、质心及弹性模量基本物理参数进行测定,并对不同含水率的核桃进行准静态压缩试验,得到漾濞核桃的相关物理特性及与之相关的力学特性的数值。结果表明：漾濞核桃整体呈短圆;湿核桃的含水率在22.05%～31.32%,同时核桃的破壳力随着含水率的减小而减小;核桃以缝合线与平板接触的姿态在PVC人字纹面上的摩擦系数最大为0.53,在不锈钢面上的摩擦系数最小为0.38;三点测力法测出核桃的质心偏向于尖端方向;湿核桃的弹性模量大致在122.03～133.78 MPa,弹性模量随着含水率的降低呈先减后增的趋势。     

花生脱壳加工物理机械特性试验

为分析花生物理机械特性对脱壳设备脱壳性能的影响,优化脱壳工艺与优选设备参数,以四粒红、白沙花生为试验物料,对花生荚果的物理机械特性进行了详细测定与描述性统计分析,并开展了与花生机械脱壳相关的力学特性试验.结果表明:四粒红花生较白沙花生荚果外形规整,脱壳前需对白沙进行分级处理,主要影响设备参数选择的是果仁宽、厚尺寸;不同品种、受压部位、加载速率、含水率及硫酸预处理对花生荚果破壳力均有影响.     

典型萝卜力学特性的对比试验研究

利用万能试验机对白萝卜和青萝卜进行试验,确定了萝卜皮的拉伸力学特性及萝卜的剪切力学特性,并研究了不同含水率对萝卜力学特性的影响。试验结果表明:含水率对萝卜的力学特性影响比较大。随着含水率的增大,萝卜的抗压性能好,且弹性模量、最大抗压强度及最大载荷逐渐增大;白萝卜皮的抗拉力学特性略大于青萝卜皮,且弹性模量小于萝卜内部;白萝卜与青萝卜的剪切面积与萝卜的最大剪切力呈线性正相关;白萝卜的剪切强度为(0.066±0.024)MPa,青萝卜的剪切强度为(0.082±0.02)MPa,白萝卜的抗剪切能力略小于青萝卜,且萝卜的抗剪切能力远远小于萝卜的抗压能力。     

反向旋抛式油莎豆起挖装置设计与试验

针对油莎豆挖掘装置以正向旋转挖掘方式为主,其漏豆率高、易拥堵、根系环抱体土壤难破碎,导致后续清选分离困难,联合收获工作效率极低等问题,应用离散元仿真分析方法,建立油莎豆根系-块茎-土壤离散元模型,分析油莎豆根系-块茎-土壤之间相互作用对油莎豆根系土壤环抱体碎裂的影响机理,设计一种反向旋抛式油莎豆起挖装置,并应用单因素和正交旋转中心组合试验方法,研究反旋挖掘装置旋耕刀相位角和安装间距对性能指标埋果率和土壤破碎率影响规律和优化参数组合,试验结果表明,反向旋抛式油莎豆起挖装置的最佳组合参数为：相位角61°、安装间距150 mm,此时土壤破碎率为94.10%、埋果率为1.39%,在相同参数设置下与普通旋耕刀组合进行田间验证试验,结果表明,埋果率降低了13.33%,土壤破碎率提高了3.15%,满足油莎豆机械化收获部颁标准技术要求。研究结果为进一步提升油莎豆收获机具研发提供了理论依据。     

油用牡丹茎秆穿刺力学特性试验研究

对油用牡丹茎秆的穿刺力学特性进行研究,旨在为油用牡丹果荚的高效采收提供依据。以洛阳地区采摘的丹凤白品种的油用牡丹为研究对象,利用质构仪测定油用牡丹茎秆强度,分析茎秆穿刺力、直径、相对含水率等物理特性参数,以及茎秆纤维素、半纤维素、木质素等化学组分的含量。以穿刺力为试验指标,探究穿刺位置、相对含水率、穿刺速度对茎秆穿刺力的影响。结果表明：随茎秆直径的增加,茎秆的穿刺力明显增大;随相对含水率的提高,穿刺力逐渐下降;穿刺力与穿刺速度呈正相关。在茎秆的化学组分中,木质素含量的平均值最高(24.980%),其次为纤维素含量(17.269%),最后为半纤维素含量(16.935%);相对含水率对穿刺力有显著影响,而穿刺位置和穿刺速度对穿刺力影响不显著。研究结果可为油用牡丹茎秆穿刺力学特性研究提供参考。     

油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置研究

针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R²分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明：相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装...     

黄淮海地区两种大豆脱出物物理特性测定与分析

大豆收获时,脱出物主要包括大豆籽粒、短茎秆、荚壳及轻质杂余等,其物理特性与大豆机械化收获密切相关,直接影响收获机的清选效果。为实现大豆脱出混合物的有效筛分、提高清选装置工作性能,分别对黄淮海地区濉科20和中黄13大豆脱出物的含水率、密度、百粒质量、静摩擦因数和恢复系数进行试验测定与分析,得到大豆脱出物的基础物理特性参数。研究表明:两品种大豆脱出物物理特性存在一定差异,但总体差异不大。研究结果可为深入研究大豆脱出物的筛分机理和完善大豆收获机清选数值模拟参数提供依据。     

花生收获摘果力试验及分析

为了降低花生挖掘收获过程中花生荚果掉果和摘果力,以河南省地区主推广种植的3个花生品种为研究对象,利用微机控制电子万能试验机、水分测定仪等相关试验仪器设备,对挖掘晾晒的花生植株各部分含水率随晾晒时间的变化以及果柄与荚果轴线同轴和不同拉伸角度的摘果力进行测定,并研究了3个品种花生从挖掘到含水率降至10％左右时,花生茎秧、果...     

油莎豆收获筛分机构运动学分析与试验

针对油莎豆收获人工收获难度大、收获效率低、损失率高等问题,提出先脱粒后分离的收获方式,设计一种油莎豆收获筛分装置,该装置主要由脱粒系统和振动筛分系统等组成。采用矩阵法对振动筛分机构进行运动学理论分析,运用ADAMS软件对该机构进行仿真,得到筛面各点的位移、速度、加速度曲线图,分析各点的运动变化规律,找到影响筛面运动的关键因素。以曲柄转速、筛面倾角、振幅为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,运用Design-Expert软件进行分析。结果表明:曲柄转速为236.51 rad/min、筛面倾角为6.7°、振幅为3.98 mm时,筛分效率为96.56%,损失率为1.83%,满足油莎豆收获机的设计要求。     

退化草地复合体力学特性与影响因素研究

为采用机械手段有效打破高坚实度退化草地板结性土层形成的土壤-根系复合体结构,对退化草地形成的复合体结构基本力学特性进行了研究。通过测定退化草地复合体的紧实程度、容重、含水率、孔隙度和含根量分布,对退化草地形成的复合体的物理性状进行了分析;通过对复合体原状试样进行剪切、无侧限压缩和回弹模量试验,对复合体的抗剪、无侧限抗压和回弹等基本力学特性进行了研究,并在此基础上通过正交试验探讨了容重、含水率和含根量对上述力学特性的影响。研究发现,退化草地形成的复合体具有加剧土壤紧实程度、聚集根系向浅层分布等特征;复合体的抗剪强度、无侧限抗压强度和回弹模量因根系的存在与无根系分布的土层相比有很大变化;复合体容重、含水率和含根量均对其力学特性产生了影响,且各因素的影响存在交互作用,根系的存在可增强复合体结构的抗剪强度和无侧限抗压强度,但对于回弹模量的影响却表现出一定的差异性。     

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

不同含水率下花生荚果静摩擦系数测定

为研究含水率对花生荚果静摩擦系数的影响,以花生主产区主要种植品种宛花2号、大白沙171为试验物料,利用DGF30/7-IA型电热鼓风干燥箱对花生荚果进行含水率调控(10.18%、13.57%、16.28%、20.66%、25.85%);利用静力学原理构建的静摩擦系数斜面仪测定花生荚果的静摩擦系数;采用单因素试验,分别分析花生品种、接触材料、荚果含水率对花生荚果静摩擦系数的影响。试验结果表明在含水率各水平下不同品种花生荚果与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化趋势相同;花生荚果静摩擦系数随含水率的增大而增大,宛花2号在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.388~0.611、0.494~0.819、0.553~0.975,大白沙171在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.42~0.622、0.608~0.822、0.619~0.892。在含水率各水平下花生荚果与不同接触材料的静摩擦系数变化趋势相同,其中大白沙171的静摩擦系数小于宛花2号;大白沙171花生荚果的流动性较好;研究结果可为花生循环干燥设备仿真模拟参数设置及优化设计提供参考依据。     

黄淮海地区大豆品种生物及力学特性研究

为研究大豆品种收获时期生物学及力学特性,对黄淮海地区12个大豆品种收获期的植株高度、底荚高度、蓬面直径、豆荚长度、豆荚个数、草谷比、百粒质量、豆粒厚度方向直径、籽粒和茎秆含水率进行测量。结果表明:收获期黄淮海实际种植的主流品种平均植株高度78.3cm,平均低荚高度18.9cm,平均蓬面直径10.0cm,豆荚平均长度4.9cm,豆荚平均个数61个,平均草谷比1.40,平均百粒质量19.9g,籽粒厚度方向平均直径5.7mm,大豆平均含水率12%,茎秆平均含水率28.4%。在含水率为13.0%,加载速度10、30、50mm/min条件下,运用万能材料试验机对不同大豆品种进行植株力学特性试验,分析了植株豆荚脱离和炸荚所需破坏力、破坏能与加载速度的关系。试验结果表明:单个大豆植株豆荚脱离和炸荚所需的破坏力和破坏能比较小,且在不同的加载速度下区别不大;豆荚炸荚时所需破坏力小于豆荚脱离时所需破坏力,在大豆收获过程中,避免炸荚、减少炸荚损失应是重点。