基于穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器设计

通过对穴盘苗进行夹苗拉拔试验、钵体摩擦试验、钵体平板压缩抗压试验,研究分析了与自动移栽相关的穴盘苗力学特性,为机构设计提供依据。对穴盘苗自动取苗进行技术设计,得到两针钳夹式取苗末端执行器自动取苗的拉拔力与钵体抗压强度、夹持角度、夹持面积、静摩擦因数等参数的关系。利用建立的夹持参数关系,结合穴盘苗力学特性试验数据,设计了一种适应穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器。试制了物理样机,进行了自动取苗夹持力测试。测试结果表明,夹持力测试数据与理论计算数据无显著性差别,验证了理论设计的可靠性。在所测试的含水率下,当取苗频率为30株/min时,取苗成功率达到95.16%。     

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。     

基于休止角的粮食含水率测量方法的可行性研究

提出了一种基于休止角测量粮食含水率的方法。在特制的试验装置上,对玉米与水稻进行休止角及其含水率的相关性试验,通过分析得出:谷物休止角与其含水率具有显著的对应关系,即谷物休止角随其含水率的增加而增大,且一定含水率区间下,呈现显著的线性特性;同时,得出并验证了4种谷物水分线性预测模型;研究了粮食温度对休止角的影响。这种测量含水率的方法具有简便和易行的特点,为谷物水分测试提供了一种新的途径。     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。     

荞麦籽粒群摩擦力学特性研究

为减少荞麦籽粒在机械化作业过程中的摩擦损失,本文研究了荞麦籽粒群的摩擦力学特性。分别选取黑丰1号和榆荞4号为研究对象,研究不同品种、不同含水率的荞麦籽粒群与不同材料间的滑动摩擦因数,分析不同含水率的荞麦籽粒群休止角。结果表明:品种、含水率对荞麦籽粒群的滑动摩擦因数影响均显著,黑丰1号的滑动摩擦因数均大于榆荞4号;随含水率增加,荞麦籽粒群的滑动摩擦因数呈线性增大趋势。含水率对荞麦籽粒群休止角影响显著,随含水率增加,荞麦籽粒群的休止角近似线性增大,变化范围为27.98°～38.70°。荞麦籽粒群与不锈钢板、铝板两种材料间的滑动摩擦因数分别为:0.332～0.454、0.368～0.503;荞麦籽粒群与不锈钢板间滑动摩擦因数较铝板低。本研究为荞麦机械化作业装备的研制与优化提供理论依据。     

不同含水率对油莎豆物理特性及力学特性的影响

为探究不同含水率条件下油莎豆的物理特性及力学特性,减少油莎豆在收获、干燥、清洗等过程中受到挤压摩擦而产生的机械损伤,开展5种含水率(20％,25％,30％,35％,40％)水平下油莎豆的主要物理特性及力学特性试验.试验结果表明,含水率在20％～40％范围内,随着含水率的升高,油莎豆平均几何粒径显著增加;滚动摩擦系数呈线...     

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.     

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.     

苜蓿现蕾期茎秆离散元模型建立与参数标定

针对目前牧草收获、粉碎加工设备输送和切割等机构研究过程中离散元仿真缺乏准确模型的问题,以含水率高、物理力学特性较为复杂的苜蓿现蕾期茎秆为研究对象,借助EDEM仿真软件,分别基于Hertz-Mindlin(no slip)和Hertz-Mindlin with bonding接触模型对物理参数和粘结参数进行标定。以休止角和剪切试验为基础,通过Plackett-Burman试验、Steepest ascent试验和Box-Behnken试验确定了苜蓿茎秆的泊松比、剪切模量、碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数等物理参数和法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径等粘结参数。以确定的物理参数进行休止角仿真试验,结果表明,仿真休止角与物理试验休止角相对误差为0.52%;以确定的粘结参数进行剪切仿真试验,结果表明,仿真剪切破坏力与物理试验仿真破坏力相对误差为0.86%,说明所标定的参数能够真实反映苜蓿现蕾期茎秆的物理和力学特性。     

粗饲料的力学特性对螺旋输送功耗的影响研究

通过斜面仪测定不同含水率揉碎玉米秸秆的滑动摩擦角和用倾斜法测定其休止角,利用直剪仪测定其内摩擦角、粘聚力及流动函数值,研究物料的摩擦特性和流动特性随含水率的变化规律。同时,试验研究了不同力学特性的秸秆物料的螺旋输送功耗。结果表明:秸秆物料力学特性中的滑动摩擦角和内摩擦角影响螺旋输送装置的输送功耗。     

水工闸门止水橡皮的摩擦特性

为了在启闭闸门容量的设计中，正确选择止水橡皮的摩擦系数，进行了３０多种不同材质、不同截面的止水橡皮在不同介质中，对不锈钢和Ａ３钢的模拟摩擦测试，得出了其摩擦特性：摩擦的磨合过程；摩擦的软化效应；动摩擦与静摩擦的关系；摩擦系数随正压力的变化；摩擦系数随速度的变化；水介质对摩擦的作用；摩擦的时间效应。     

稻谷的摩擦带电特性研究

谷物的摩擦带电特性是谷物电特性之一。对其进行深入研究对谷物加工有着重要的意义。本研究对3个品种的稻谷进行了不同含水率、不同摩擦材料和不同摩擦速度的摩擦带电特性研究。从机理方面解释了稻谷摩擦带电的成因。确定了影响稻谷摩擦带电的主要因素。研究表明,稻谷的摩擦带电与稻谷含水率、摩擦速度、稻谷的介电常数以及摩擦材料等因素有关。     

固体颗粒肥料物理特性的试验研究

针对水稻施肥机械排施不同品种固体颗粒肥料存在肥料堵塞、均匀性差等问题,进行了常用国产尿素(LuoFengShan)、国产复合肥(BaTian)和俄罗斯复合肥(AKANG)3种固体颗粒肥料的物理特性测试与分析。分别测试了3种肥料的单粒密度、粒径和球形率,探究了肥料的含水率对肥料与机体静摩擦因数的影响,以及肥料含水率、粒径对其破碎力的影响等。测试结果表明:3种肥料的球形率均大于90%,可近似看作球形颗粒;3种肥料中俄罗斯复合肥单粒密度最大;3种肥料的破碎力随着粒径的增大呈增大趋势,随着含水率的增加呈减小趋势,且俄罗斯复合肥的破碎力最大,肥料的含水率和粒径对其破碎力有重要影响,含水率影响更大;3种肥料与机体的静摩擦因数随着含水率的增加呈增大趋势,俄罗斯复合肥与机体的静摩擦因数最小。由此可以看出:国产固体颗粒肥料与俄罗斯肥料相比,排施性能较差,需要设计更可靠的施肥装置,才能实现精准的施肥作业。研究结果为我国水田施肥机械的研制提供了参考。     

水稻芽种离散元主要接触参数仿真标定与试验

水稻播种时芽种含水率高、种芽长度差异大,表现出与其他作物种子不同的物理特性。为减小仿真分析时芽种参数设置不准确而形成的模拟系统误差,本文基于水稻芽种摩擦角的试验与仿真测定,标定出不同含水率下的水稻芽种离散元主要接触参数。通过芽种的摩擦角(两种休止角及滑动摩擦角)离散元仿真试验,建立了芽种-不锈钢板静摩擦因数、芽种-芽种静摩擦因数、芽种-芽种滚动摩擦因数与3个摩擦角之间的三元回归方程。以芽种的3个摩擦角试验结果作为修正指标,对回归方程数值求解,得到当仿真结果与试验结果的拟合误差达到允许范围内的3个主要接触参数。将标定后的参数进行试验验证,分别对不同含水率下的芽种摩擦角的仿真测定与实测结果进行对比分析,相对误差均小于2.75%,表明水稻芽种离散元模型与实际颗粒物料体现出相同的摩擦特性,建立的回归模型满足不同含水率芽种参数的标定要求。对其他5个品种的水稻芽种摩擦角实测值与仿真结果进行对比分析,相对误差均在5.54%以内。该水稻芽种的离散元模型及接触参数可为水稻精密播种装置的动态仿真提供参考。     

水工闸门止水橡皮的摩擦特性

为了闭闸门容量的设计中，正确选择止水橡皮的摩擦系数，进行了３０多种不同材质，不同截面的止水橡皮在不同介质中，对不锈钢和Ａ３钢的模拟摩擦测试，得出了其摩擦特性：磨合过程，摩擦的软化效应；动摩擦与静摩擦的关系；摩系数随正压力的变化；摩擦系数随速度的变化；水介质对摩擦的作用；摩擦的时间效应。     

颗粒肥料离散元仿真边界参数系统化研究

离散元边界参数对仿真精确性具有重要的影响。为提高离散元仿真精度,以大颗粒尿素颗粒为研究对象,利用Plackett-Burman休止角仿真试验进行了重要边界参数的筛选,确定影响显著的参数依次为尿素颗粒间滚动摩擦因数、颗粒间静摩擦因数和颗粒与ABS板间静摩擦因数,且3种边界参数影响尿素颗粒堆积特性,休止角随着3种边界参数的增大而增大。利用自制静摩擦因数测量仪和虚拟仿真标定方法分别对颗粒与ABS板间的静摩擦因数、颗粒间静摩擦因数和颗粒间滚动摩擦因数进行研究,并对确定值进行了堆积过程的仿真和试验验证,仿真休止角与实际试验休止角相对误差仅为0.36%,不同含水率下的实际试验休止角与标定参数下的仿真休止角相对误差均不大于3.25%,表明仿真确定的边界参数和仿真模型的有效性。     

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。     

花生荚果力学特性研究

为深入研究花生的力学特性,减小花生在机械脱壳过程中的损伤,以大白沙、黑花生、两粒红、小白沙4种东北地区主摘花生品种为研究对象,设计了花生荚果静压力学特性实验;以花生荚果破损形式、破损力、变形量为实验指标,以花生品种、受力位置、含水率、加载速度为影响因素,对花生荚果损伤力学特性进行了分析。结果表明:受力位置、含水率对荚果的损伤形式有一定影响;含水率、放置方式、花生品种对花生荚果破壳力有显著影响;含水率、放置方式、加载速度对花生荚果变形量有显著影响。研究结论可为花生收获、脱壳等机械加工等工艺参数的优化设计提供理论依据和技术参考。     

基于结构设计竞赛的纸质杆件极限承载力影响因子分析

以湖南省第七届大学生结构设计竞赛纸质模型制作为例,研究了纸质试件的截面几何特性、长细比、含水率以及制作方法对设计极限抗压承载力的影响。通过利用改装过的HC-MD60高精度铆钉拉拔仪进行试验,试验结果表明:试件极限抗压承载力在厚度一定时与内径成反比,在内径相同时与厚度呈正相关,与长细比的平方成反比;承载力随着含水率减小而增大,在1%含水率附近接近峰值,之后不再随含水率减小而出现明显变化,只在末端处涂胶的承载力更大,自重更轻。     

花生基本物理特性试验研究

以辽宁主栽品种花育23和四粒红为例,研究花生荚果及籽粒生理特性,为花生脱壳机的设计提供理论参数和依据。试验表明,随着含水率的增加,花生米三轴尺寸、三轴算术平均径、几何平均径均增大,且三轴算术平均径、几何平均径与含水率之间存在较好的线性相关,相关系数分别为R=0.9814和R=0.98146。花生米在5种不同的含水率下,球度变化很小,即含水率对花生米球度影响不大。任何含水率下,四粒红花生荚果粒质量的平均值都大于花育23,而花育23花生米粒质量的平均值大于四粒红,四粒红花生荚果的壳厚与花育23的壳厚基本相同,这是由两品种花生的不同物理特性决定的。