种子玉米生物力学特性与脱粒性能的关系研究

通过对3种类型(硬粒型、半马齿型、马齿型)种子玉米生物力学特性测定分析和挤搓式种子玉米脱粒试验,研究了种子玉米籽粒剪切与压缩特性、籽粒果柄断裂特性、玉米芯弯曲与压缩特性与种子玉米脱粒性能的关系。试验结果分析表明:种子玉米籽粒破碎率受籽粒最小破碎力影响较大,未脱净率受种子玉米籽粒果柄最小断裂力的影响较大,籽粒含杂率受玉米芯最小破裂力与最小断裂力的影响较为复杂;挤搓式脱粒原理适用于种子玉米脱粒。     

种子玉米机械脱粒最佳施力方式试验

为深入研究种子玉米脱粒特性和脱粒损伤机理,改进玉米脱粒机,降低脱粒损伤,提高脱粒效率,以隆迪401玉米种子为对象,应用LDS微机控制电子拉压试验机等进行了脱粒试验,研究了玉米种子品种、含水率、作用部位及不同约束性质下的种子玉米脱粒力学特性.结果表明:在同样试验条件下,玉米穗大端籽粒脱粒较容易,小端次之,中部较难;纵向弯曲力小于侧向弯曲力,侧向弯曲力小于压力;种子玉米脱粒时的最佳施力方式为纵向弯曲力.     

立式轴流玉米单穗种子脱粒机试验参数优化

采用二次正交旋转组合试验方法,取脱粒滚筒线速度、风口真空压强、果穗含水率为影响因素,破碎率、含杂率、未脱净率、吸杂误夹种率为目标函数,对影响玉米种子脱粒效果的部件尺寸和作业参数进行了试验验证和优化设计。试验分析得出：当脱粒滚筒线速度4.6~5.5m/s、果穗含水率14.4%~15.9%、风口真空压强为6.3MPa时,含杂率低于 1.1%,破碎率低于 0.86%,未脱净率低于1.1%,吸杂误夹种率低于 0.44%。该试验研究可应用于立式轴流玉米单穗种子脱粒机的产品优化设计和作业参数选择。     

胡麻茎秆生物力学特性试验

为提高胡麻收获及脱粒效率,减少胡麻茎秆缠绕割台和脱粒滚筒,选取陇亚14号胡麻茎秆为试验材料,测定其含水率,并做生物力学特性试验,得出胡麻茎秆不同部位的生物力学特性参数,从而对胡麻机械化收获与脱粒提供参数支持。结果表明:当含水率为9.435%时,陇亚14号胡麻根部茎秆平均直径为2.472mm,抗拉强度最小,最大拉伸力居中,分别为49.8 MPa、148.113N;中部茎秆平均直径为2.144mm,抗拉强度和最大拉伸力均达到最大值,分别为179.6 MPa、166.362N;颈部茎秆平均直径为1.384mm,抗拉强度和最大拉伸力均小于根部和中部;而抗压强度、抗弯强度和剪切强度以及最大压缩力、最大弯曲力和剪切最大载荷由根部、中部、颈部的顺序依次减小;相比较而言,颈部与果穗连接处的各参数均为最小值。由此可见陇亚14号胡麻茎秆机械化收获、脱粒时根部、中部茎秆对脱粒滚筒、割刀及割台提出更高的要求,该试验为提高胡麻收获和脱粒效率,以及胡麻机械化收获、脱粒等机具的研发提供一些参考。     

轴流式玉米脱粒装置钉齿元件优化与试验

为降低黄淮海地区高含水率玉米果穗脱粒时的破碎率,以轴流钉齿式玉米籽粒收获机的脱粒系统为基础,通过对钉齿工作过程理论分析,优化设计一种弧面钉齿;利用离散元软件（Engineering discrete element method,EDEM）,分别对梯形钉齿与弧面钉齿与果穗接触时的受力进行分析,得到梯形钉齿和弧面钉齿与果穗接触时受到的切向力均值分别24.47、20.65N,法向力均值分别为50.93、45.47N。分别采用Q235钢、丁腈橡胶套和聚氨酯橡胶材料制作弧面钉齿,以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量为变量进行单因素试验,试验材料为籽粒含水率为28%的郑单958。结果表明,当果穗喂入量为10kg/s、脱粒间隙为55mm、滚筒转速为300r/min,采用丁腈橡胶套弧面钉齿和聚氨酯橡胶弧面钉齿脱粒时,破碎率较传统梯形钉齿下降20%,未脱净率不大于1.02%。该研究可为解决高含水率情况下果穗脱粒装置的设计提供参考。     

玉米收获机低损变径脱粒滚筒设计与试验

针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题,设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径,通过提高滚筒变径段果穗容纳能力,增强果穗之间柔性接触,有效“松散”籽粒之间及籽粒-芯轴之间作用力,使果穗更易于脱粒,从而实现籽粒与芯轴的快速分离,有效提高了脱粒速度,降低了籽粒破碎率。对果穗与脱粒元件受力进行分析,研究变径段锥度对果穗受力的影响。基于动力学仿真试验,分析了果穗与脱粒元件之间的接触力以及果穗-果穗和果穗-脱粒装置之间的接触频次,结果表明,变径滚筒提高了果穗之间的接触频次,降低了脱粒元件与果穗的直接接触,即变径滚筒中果穗之间接触揉搓作用更强。以滚筒转速、凹板间隙及籽粒含水率为试验因素进行了三因素四水平正交试验,确定最优组合为籽粒含水率26%、滚筒转速350 r/min、凹板间隙50 mm,此时籽粒破碎率为4.13%、籽粒未脱净率为0.34%。在籽粒含水率为27%时与等径滚筒进行了对比脱粒试验,按籽粒的完整性将破损籽粒分为全碎籽粒、裂纹籽粒、破皮籽粒及顶部破碎籽粒,结果表明,变径滚筒的籽粒总破碎率为4.64%,比等径滚筒的总破碎率降低19.16%,破损籽粒中全碎籽粒、裂纹籽粒及破碎籽粒所占比例均明显降低;变径滚筒未脱净率为0.42%,比等径滚筒的未脱净率降低51.72%,证明变径滚筒能够有效降低籽粒破碎率及未脱净率。     

玉米对生种子脱粒机试验

为提高玉米对生种子脱粒率,降低籽粒的破损率,对对生种子脱粒机进行了试验设计.采用玉米品种为美玉3号,进行四因素二次回归正交试验,分析了玉米果穗平均含水率、玉米果穗平均直径、脱粒机钻具直径和钻具锥角等因素对对生种子脱粒率和籽粒破损率的影响,建立数学模型并利用多目标非线性优化理论与方法,优化其参数.以对生种子脱粒率最高和籽...     

玉米果穗喂入形式与籽粒破碎率的关系研究

为降低玉米籽粒脱粒过程中的机械损伤,掌握玉米果穗在不同籽粒含水率、不同喂入形式和不同脱粒辊转速下在双喂入口脱粒装置上与玉米籽粒破碎率的关系,对不同含水率的玉米穗进行了不同喂入形式和不同脱粒辊转速的脱粒试验。分析结果表明：籽粒含水率25％时,籽粒破碎率明显高于含水率13．5％的值;玉米穗从A喂入口喂入是以冲击脱粒方式为主,玉米籽粒破碎率高;从B喂入口喂入是以差速脱粒方式为主,玉米籽粒破碎率低;在同一含水率下,从A喂入口与B喂入口喂入,籽粒破碎率都随脱粒辊转速的增加而增加。研究成果为改进脱粒工艺和减少玉米破碎提供了依据。     

鲜食玉米机械化脱粒效果影响因素

采摘收获期的鲜食玉米果穗,测量其物理性状。设定影响因素,通过包切式鲜食玉米脱粒机进行脱粒试验,验证果穗物理性状特征与脱粒效果的相关性。试验数据证明,果穗大小端直径差是影响机械脱粒效率、芯轴残留率和子粒含杂率的主要因素,子粒含水率主要影响子粒机械破伤情况。     

鲜食玉米机械化脱粒效果影响因素

采摘收获期的鲜食玉米果穗,测量其物理性状。设定影响因素,通过包切式鲜食玉米脱粒机进行脱粒试验,验证果穗物理性状特征与脱粒效果的相关性。试验数据证明,果穗大小端直径差是影响机械脱粒效率、芯轴残留率和子粒含杂率的主要因素,子粒含水率主要影响子粒机械破伤情况。      

棉秆弯曲和拉伸力学特性试验

以"中棉所50"棉秆为试验材料,设计棉秆弯曲与拉伸试验,通过试验测定棉秆抗弯强度、抗拉强度和含水率的变化规律,并进行相应的分析。试验结果表明:棉秆试样最大弯曲破坏载荷为265.43N,最小弯曲破坏载荷为142.60N,最大抗弯强度为33.00MPa,最小抗弯强度为15.09MPa,棉秆抗弯强度与含水率总体呈负相关;棉秆试样最大拉伸破坏载荷为4 245.10N,最小拉伸破坏载荷为2 529.65N,最大抗拉强度为38.47MPa,最小抗拉强度为21.79MPa,棉秆抗拉强度与含水率总体呈正相关;同一批次的棉秆试样拉断破坏载荷是弯断破坏载荷的29.8~10.9倍,含水率越高,则相差越大。     

基于ADAMS的刚柔耦合玉米摘穗力学仿真试验

传统摘穗板-拉茎辊组合式摘穗装置作业效率高,但仍存在果穗损伤和掉粒损失,而造成玉米果穗损伤的主要原因是果穗与摘穗板碰撞时冲击力过大。为此,拟通过增大果穗与摘穗板的接触面积和作用时间来减小果穗所受冲击力,降低果穗损伤。在Solid Works中建立玉米果穗和摘穗装置模型,利用ADAMS对果穗碰撞摘穗板过程进行模拟仿真,选择摘穗板形式、接触材料和弹簧刚度为试验因素,果穗与摘穗板接触力为试验指标,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明:摘穗板形式、接触材料和弹簧刚度均对果穗受力有显著影响;摘穗板形式为弧板、接触材料为EPDM、弹簧刚度为15N·mm/deg时,玉米果穗平均最小受力为531.147N。研究可为柔性摘穗装置关键部件设计提供理论参考。     

银杏种核力学特性试验

采用不同加载方向、含水率和载荷类型,通过压缩试验对银杏种核进行了力学特性研究.相同含水率下种核在各个方向上的破碎力不同,在宽度方向上最小,在厚度方向上最大.含水率对种核的压缩破碎影响很大,种核含水率越高核壳与果仁的间隙越小,所需破碎力越小,但果仁允许变形量较大.试验表明,含水率27.66%的银杏在厚度方向的破碎力为(135.82±24.48)N,当控制压缩头到果仁的移动距离在(2.4±0.5)mm,且不超过果仁允许的变形量2.23 mm时可以得到完整的果仁.     

玉米联合收获机纹杆式脱粒元件设计与试验

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块顶端弧面形状进行设计。基于EDEM研究纹杆元件顶端参数对果穗受力的影响,采用拟水平法设计四因素四水平正交试验,试验结果表明：较优纹杆参数组合为前倾角75°、凸棱倾角25°、凸棱宽度6mm、凸棱高度10mm;通过台架试验探究滚筒转速、凹板间隙等工作参数对纹杆式滚筒脱粒效果的影响规律,当籽粒含水率为28.5%时,最优滚筒转速为300r/min,凹板间隙为50mm,此时籽粒破碎率为5.34%。在最优工作参数下,对比不同脱粒元件脱粒效果,发现籽粒破碎率分别由杆齿式元件的9.91%、钉齿式元件的7.83%下降至纹杆式脱粒元件的5.34%,证明所设计的纹杆式脱粒元件能够有效降低脱粒过程中籽粒破碎率。     

青梗小白菜种子压缩载荷试验研究

为了避免小白菜种子在机械播种过程中受到严重损伤，保证小白菜种子的顺利播种，需要对小白菜种子的压缩特性进行研究，从而为播种机械的相关参数设计提供依据。为此，利用万能试验机，通过单因素分析来获得小白菜种子直径、含水率以及加载速度对种子压缩载荷最大值的影响规律，并通过响应面法的正交试验来获得3个因素之间的交互影响及小白菜种子的最佳参数组合。试验结果表明：当直径为1.90mm、含水率为3.01%、加载速度为2.47mm/min时，小白菜种子压缩载荷最大值达到最优为21.79 N,且预测力值与实际力值之间具有很好的拟合性。     

影响玉米脱粒性能的因素分析与研究

针对我国玉米收获时籽粒含水率较高,不能直接脱粒收获的关键问题,通过单因素试验,分析了影响玉米籽粒破碎率和未脱净率的主要因素—籽粒含水率和脱粒速度等。利用Origin软件进行数据拟合并绘图,得出含水率和脱粒速度与破碎率、未脱净率的关系。试验数据表明,适合玉米脱粒的籽粒含水率为13.9%~27.6%,当含水率为18.3%时,籽粒破碎率最低;满足玉米脱粒条件的脱粒线速度为2.99~7.77m/s,当线速度为5.04m/s时脱粒效果最佳。     

浮动式玉米单穗脱粒装置设计与试验

为实现玉米脱粒机脱粒间隙可自动调节,减小玉米脱粒过程中的机械损伤,设计了浮动式玉米单穗脱粒装置。该脱粒装置主要由间隙浮动调节装置、喂入料斗、离散辊、脱粒辊和差速辊等组成,具有脱粒间隙自动调节和玉米果穗喂入自动分离、逐个排出功能。选取离散辊转速、脱粒辊转速和差速辊转速为试验因素,以玉米籽粒的破损率和未脱净率为试验指标,采用二次回归正交旋转组合的试验方法,对浮动式玉米单穗脱粒装置进行了参数优化试验。优化结果为:离散辊转速为234 r/min、脱粒辊转速为511 r/min、差速辊转速为91 r/min,在最优参数组合下的实际籽粒破损率为0.25%、未脱净率为0.76%、玉米芯完整度为100%。     

低损伤组合式玉米脱粒分离装置设计与试验

针对现有籽粒直收型玉米收获机脱粒分离装置在收获高含水率玉米时存在籽粒破碎率高、脱净率低、籽粒夹带损失大、玉米苞叶易堵塞凹板的问题,设计了一种低损伤圆头钉齿与分段组合式圆管型脱粒凹板相配合的脱粒分离装置。分析了脱粒元件与果穗、果穗与凹板之间的接触模型,确定了玉米脱粒装置最优脱粒元件的结构参数、最佳的凹板组合形式。以籽粒破碎率和未脱净率为试验指标,以脱粒元件排布方式和不同凹板组合形式为试验因素,进行了台架试验,确定了较优组合为:圆头钉齿等高排布且最优球头半径为12. 5 mm,凹板最佳组合形式为圆管右向+直圆管(前疏后密型),并与常规梯形杆齿和栅格式凹板组成的脱粒分离装置进行了田间对比试验。试验结果表明:籽粒破碎率由13. 73%降低至8. 64%,未脱净率由0. 6%降低至0. 2%;未出现玉米苞叶堵塞凹板问题。     

木薯茎秆力学特性试验与研究

为给木薯茎秆的机械化收获和处理提供理论依据和基础技术参数,对收获期内"华南205"品种木薯茎秆的上、中、下3种不同生长部位分别进行不同含水率下的弯曲、轴向压缩、径向压缩试验,得到茎秆的最大载荷和强度,并利用SAS软件分析各因素的影响显著性。结果表明:弯曲最大载荷均值、抗弯强度均值分别为:329.50N、12.90MPa(上部),699.41N、13.59MPa(中部),1 187.78N、15.26MPa(下部);木薯茎秆的轴向压缩最大载荷均值、压缩强度均值分别为:2 187.28N、10.65MPa(上部),3 867.63N、11.97MPa(中部),5 892.03N、12.81MPa(下部);径向压缩最大载荷均值、压缩强度均值分别为345.40N、1.24MPa(上部),542.90N、1.19MPa(中部),662.97N、1.09MPa(下部)。方差分析结果表明:生长部位对木薯茎秆压缩、弯曲的最大载荷以及对抗弯强度、径向压缩强度均有极显著性的影响,含水率对弯曲最大载荷有显著性影响,含水率对轴向压缩强度有显著性影响。     

种子玉米籽粒剪切损伤试验与分析

种子玉米在脱粒过程中会因受到剪切力而破碎,造成损失。研究玉米品种、剪切位置、含水率3个因素对玉米籽粒破裂时所受极限剪切力的影响,分析玉米籽粒剪切损伤原理,以期为降低脱粒时玉米籽粒的破损率提供理论依据。