棉秆轴向压缩特性的试验研究

采用电子万能试验机对棉秆进行轴向压缩试验研究。结果表明：干棉秆的弹性模量和轴向抗压强度明显高于湿棉秆；直径对棉秆的弹性模量和轴向抗压强度有影响，但无统一变化趋势；弹性模量和轴向抗压强度受节问影响。其平均值在节问2最大，节问5最小，节问3和节问4的值变化很小。     

粉碎棉秆含水率对压缩成型的影响

对切碎棉秆采用电子万能试验机进行轴向压缩试验研究。结果表明:棉秆颗粒的含水率影响粉碎棉秆成型效果和成型块品质。棉秆颗粒的最优含水率应控制在10%～13%的范围内。含水率<7%成型块不密实,品质较差;含水率>16%会发生卸载的现象,不能成型。     

棉秆结构组成与横纹抗压强度的关系

为了有效开发利用棉秆资源,测定了不同直径、不同离地高度、不同蒸煮温度及不同含水率棉秆的横纹抗压强度和结构组成,结果表明:棉秆的表皮所占质量比为22.77%～36.57%,木质部为56.72%～77.02%,髓芯为0.14%～6.7%;测得棉秆的横纹抗压强度在11.69～3.15MPa之间,并随着直径的增加而增大,随着离地高度、蒸煮温度和含水率的增加而减小.这一结果为棉秆碾压梳解机的设计提供了基础数据.     

甜菜力学特性的试验研究

甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron-4411型万能材料试验机,对"KWS3148"甜菜不同部位的试样进行压缩试验,分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响,并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限,破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响,且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性模量和最大抗压强度影响极显著,载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加,同位置试样的弹性模量逐渐增大,最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12.17±2.26)MPa,抗压强度为(2.6 7±0.3)MPa。     

红心萝卜种植农艺及物理力学特性研究

研究红心萝卜的种植农艺,归纳红心萝卜的种植特点。通过对收获期红心萝卜植株的外形尺寸测定,得出红心萝卜几何尺寸的主要分布区间和变化范围。借助万能试验机的压缩加载试验,研究红心萝卜不同位置、加载速度及含水率对红心萝卜的力学特性的影响,并采用origin软件得到红心萝卜压缩试验的拟合曲线,得到收获期红心萝卜的弹性模量和最大抗压强度,为红心萝卜的收获、加工提供必要的理论依据。研究结果表明:红心萝卜多采用垄作和平作两种种植模式,播种及收获是红心萝卜生产种植的关键环节;红心萝卜头部的弹性模量及最大抗压强度最大,尾部的弹性模量及最大抗压强度最小;加载速度对弹性模量及最大抗压强度影响极显著;红心萝卜取样位置对弹性模量影响极显著,而对最大抗压强度影响不显著;随着含水率的增大,红心萝卜所能承受的最大载荷、弹性模量及最大抗压强度逐渐增大,且脆性越好。     

棉秸秆力学特性和拉拔阻力研究

棉秆力学特性是研究棉秆收获机械的理论基础。为此,通过采集不同时期的棉秆,测定力学性能和物理性能;通过典型相关性分析,研究棉秆的物理性能与力学特性的关系;采用线性回归模型分析棉秆起拔力、土壤紧实度、棉秆直径及棉秆含水率的关系,对模型进行优化并建立棉秆的起拔力模型。试验结果表明:抗拉强度在含水率最高为61%时达到最大值37.65MPa,当含水率在在15%～50%之间,棉秆的抗拉强度变化不大,平均抗拉强度集中在21.5～25.8MPa之间;对于抗弯强度,在含水率在为15%时达到最高值33MPa,当含水率在25%～55%之间,棉秆的抗弯强度变化不大,平均抗弯强度集中在23.5～27MPa之间;对于棉秆起拔力,在土壤紧实度为最低的3.3kg/cm时达到最小值340.7N,棉秆的起拔力随着土壤紧实度的降低而减小。通过典型相关性分析可知:棉秆的弯曲破坏载荷及拉伸破坏载荷与棉秆的直径和棉秆的含水率都有着显著的相关性,且棉秆直径对弯曲和拉伸破坏载荷的影响远大于含水率对棉秆拉伸和弯曲破坏载荷的影响;含水率与棉秆的抗拉强度呈正相关,与抗弯强度呈负相关。对棉秆的起拔力与棉秆含水率、棉秆直径及土壤紧实度进行多元回归分析,得到棉秆起拔力与棉秆直径以及土壤紧实度的模型为y=-111.73707+45.39254x_1+23.89125x_2,其拟合优度为0.81,可用于对棉秆起拔力的预测和拔棉秆机的设计研究。该研究对于推进棉秆机械化回收发展具有重要的指导意义。     

棉秆重组方材制备工艺与试验

以棉秆为原料,通过单因素试验研究密度、施胶量和热压温度对棉秆重组方材力学性能的影响.结果表明,在试验范围内,棉秆重组方材的抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度随着密度(0.5、0.6和0.7 g/cm3)和施胶量(添加量为绝干棉秆束质量的8％、10％和12％)的增加而增大,随着热压温度的升高(由160℃C升到180℃℃C)先增大后有所减小(由180℃升到200℃).在其他工艺条件相同的情况下,酚醛胶棉秆重组方材的力学性能明显好于三聚氰胺改性脲醛胶棉秆重组方材.与人工林木材比较,密度为0.7 g/cm3的棉秆重组方材,其力学性能和人工林杨木的成熟材相当.     

棉秆起拔力关键因素的研究与试验

棉秆起拔力的研究为设计棉花拔秆收获机械提供了一个重要参数依据。对棉秆起拔力的影响因素主要有棉秆直径、土壤含水率及起拔角度等因素。试验地点在新疆库尔勒尉犁县的试验田中进行,棉秆品种为新陆早45号,以棉秆直径和土壤含水率为影响因素进行单因素试验。分别在土壤含水率为25.3%、21.2%、15.8%,起拔角度为30°、45°、60°,起拔线速度为114.9、153.4、192.1mm/s条件下,进行三因素的试验组合。试验结果表明:随棉秆直径变大,棉秆起拔力呈上升趋势。组合试验结果显示:起拔角度对棉秆起拔力影响最为显著,土壤含水率比棉秆的起拔线速度影响显著;试验范围内的最佳起拔角度为30°,最佳含水率为25.3%,最佳起拔线速度为192.1mm/s。试验研究结果可以为棉秆机械收获机构的设计提供参考,也可作为棉秆力学研究的试验装置。     

压捆试验平台及其测试系统的设计与试验

为研究在开式压缩过程中,棉秆物理特征参数(棉秆含水率、棉秆切断长度)和压捆机构的工艺参数(棉秆喂入量、压缩活塞频率)与棉秆压捆时的功率消耗、压缩活塞拉压力、压缩室压力和压捆密度的关系,设计了一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统。通过对打捆机的改造,在主轴处添加扭矩传感器、曲柄滑块机构的连杆处添加拉压传感器、压缩室处添加压力传感器,使其能够一次性实时检测棉秆在开式压缩过程中打捆机主要零部件的运动学及动力学参数,并通过数据采集系统将试验数据以Excel表格和波形图的形式保存下来。分别进行单因素和多因素正交试验,单因素试验结果表明:棉秆切断长度为25cm、喂入量为3.5kg/s、压缩频率为90Hz、含水率为30%时,压捆功率消耗、压缩活塞拉压力和压缩室压力相对较小,且压捆密度相对较大。多因素正交试验结果表明:各因素对压缩活塞拉压力和压缩室压力影响最大的是棉秆切断长度,其次为含水率,喂入量和压缩频率对其的影响差不多;各因素对压捆密度影响程度从大到小依次为含水率、棉秆切断长度、压缩频率、喂入量,且当含水率为30%、喂入量为2.5kg/s、压缩频率为90Hz、棉秆切断长度为20cm时,棉秆压捆密度最好。     

棉秆力学性能试验

以创新棉958棉秆为试验材料,在万能试验机上对收割期的棉秆进行剪切、压缩、弯曲力学性能试验。试验结果表明：试样的含水率在30%～50%时,棉秆底部和中部的抗压强度、剪切强度较小,分别为1.66～3.13MPa、0.74～1.12MPa;试样的抗弯强度随含水率的升高而降低,试样底部弯曲强度为4.20～5.08MPa。在剪切、压缩、弯曲试验中,试样底部消耗的功分别为2.98～4.32N·m、2.91～4.34N·m、1.51～4.18N·m。     

黄金榕枝干物理力学特性参数研究

为给黄金榕切割机构设计提供一定的理论依据及建立黄金榕有限元力学模型,需要研究黄金榕力学性能参数。以黄金榕枝干为试验材料,测量其含水率,并对其进行径向压缩、轴向压缩、三点抗弯和抗剪试验。结果表明:枝干稍部、上部和中部的径向平均抗压弹性模量依次为65.27、80.01和118.30 MPa;枝干轴向平均抗压弹性模量依次为20.64、22.78和26.72 MPa;枝干平均抗弯弹性模量依次为120.10、180.34和221.56 MPa;枝干中部最小抗剪强度为5.60 MPa,最大抗剪强度为16.95 MPa。研究发现,同一部位的枝干所能承受的最大载荷随含水率增加而减小,因此在设计绿篱机时可增设洒水装置,或在黄金榕具有一定湿度时进行修剪。      

冻融循环对鄂尔多斯砒砂岩重塑土样力学性能影响

为了分析内蒙古南部鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩重塑土的力学性能,采用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数的三轴压缩试验,研究冻融对砒砂岩重塑土力学性能的影响.在不同冻融循环次数(0~7次)和不同围压(50~300 kPa)条件下,得到了砒砂岩抗剪强度、内摩擦角和黏聚力、弹性模量的变化规律.结果表明:在相同的冻融循环次数下,随着围压的增大,抗剪强度峰值呈线性增长.在相同的冻融循环次数下,砒砂岩黏聚力均随含水率增大而减小,内摩擦角随着含水率的增加呈现上下波动,因此冻融循环对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响.在饱和含水率之前,弹性模量基本保持不变,含水率和冻融对其弹塑性的影响可以不考虑.达到饱和含水率后,偏应力-应变曲线不再存在直线段,砒砂岩弹性消失,全面进入塑性阶段.此研究可以为鄂尔多斯砒砂岩冻融侵蚀的破坏机理研究以及治理提供基础依据.     

蔬菜育苗营养块成型工艺参数及抗压强度研究

探讨压块压力、压块时间、含水率和压缩比对蔬菜育苗营养块抗压强度的影响规律。正交试验结果表明:压缩比和营养土含水率、压块压力、压块时间对营养块抗压强度影响分别为极显著、显著和不显著;确定压块工艺的最佳参数为压块压力3500N、压块时间30s、营养土含水率20%、压缩比1.0:3.0;综合考虑经济等因素,选取压缩比1.0:3.0、含水率20%、压力3000N、压块时间10s作为制作营养块的最适宜工艺参数。     

红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

秸秆压块过程的试验研究

以9YK-0.4D型环模式压块机模孔的结构参数为依据,自行设计了试验装置,在WDW-10E型微机控制电子式万能试验机上进行压缩试验,并利用电测技术对压块过程中秸秆在模孔内不同位置的受力、变形量和变形恢复量等参数进行测试研究,获得了相应的变化规律。试验结果表明:各次压缩过程的轴向压缩力与压缩量之间呈现指数关系变化;在同一平面上,径向压缩力与压缩量之间也呈现指数关系,且其与轴向压缩力之间呈现线性关系;对于某次压缩过程而言,侧壁压缩力在3个不同压缩平面上的变化范围明显不同;各块状秸秆经过多次压缩后其变形量和变形恢复量几乎为0,功率消耗主要用来克服压块过程中秸秆在模孔内的高压摩擦,而不是其本身的变形所消耗的能量。这对压块机压缩装置的设计和优化具有重要参考价值,对降低压块机的功率消耗和提高压块后的产品质量等也有重要意义。     

大蒜联合收获机夹持输送机构的设计与分析

针对现有大蒜联合收获机夹持输送机构存在的生产效率低、可靠性差等问题,设计一种柔性夹持输送机构。根据机具性能要求和大蒜的生长环境特征,阐述了夹持输送的结构和工作原理,通过对大蒜在夹持输送过程中的力学特性分析,确定了结构参数和技术参数。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为25°,输送带为B型双联带,夹持高度距离地面162mm可调,生产效率为0.2~0.5hm^2/h。该研究对大蒜可靠输送、降低伤蒜率、减少大蒜输送损失、提高大蒜联合收获机整机性能具有重要意义。     

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。