小麦籽粒的压缩破碎试验研究

以五个品种小麦籽粒为试验材料,在材料力学万能试验机上进行压缩破碎试验,分析了在不同含水率、不同压缩型式下小麦籽粒的力学性质.试验结果表明:破碎负载随籽粒含水率的增加而降低;小麦籽粒在不同压缩型式下的破碎负载有显著差异,在同一含水率下,B型压缩时破碎负载最大,L型压缩时次之,H型压缩时最小;在同一压缩型式下,不同品种小麦籽粒破碎负载不同,其原因与籽粒的内部结构、形状等因素有关.     

玉米籽粒剪切破碎的试验研究

在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.     

基于三维激光扫描的大麦籽粒力学建模与试验

为研究大麦籽粒在收获、脱粒、贮藏及运输等作业过程的机械损伤,对大麦籽粒进行加载压缩试验和有限元力学仿真。针对目前非规则形状农业物料常规建模方法将其近似处理为规则体,存在测量难度高、数据误差大、仿真精度低等问题,提出了一种基于三维激光扫描的大麦籽粒建模及其力学特性研究方法。以5种含水率、3种加载方式的大麦籽粒为研究对象,利用万能材料试验机对其弹性模量、破碎负载等力学参数进行了测定,结果分别是：大麦籽粒的弹性模量为87.39～167.84MPa,破碎负载为70.40～157.32N,屈服强度为0.85～2.12MPa,最大应变为0.26%～1.15%。结果表明：随着含水率的增加,3种加载方式下大麦籽粒的弹性模量、破碎负载和屈服强度均明显下降;相同含水率条件下,侧放加载时破碎负载最大,立放加载时破碎负载最小。基于三维激光扫描技术获取了大麦籽粒点云数据,利用Geomagic Studio和Pro/E对其进行点云处理、去噪和逆向建模,得到与真实大麦籽粒形态高度相近的几何模型并进行有限元力学仿真。对比3种加载方式下的试验值和仿真值,两者最大偏差为7.2%,表明了基于三维激光扫描的大麦籽粒建模方法的有效性和精确性。     

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。     

参类种子剪切特性的试验研究

参类种子的剪切特性研究可以为降低参类种子播种时的伤种率和排种器的设计提供理论依据。利用物性分析仪,测试了不同参类种子在不同含水率、放置方向、剪切速度因素条件下对剪切性能的影响。利用正交试验测量各因素对试验的影响大小依次为放置方向、含水率、剪切速度。(1)未催芽的参种的剪切力大于催芽参种的剪切力,不同放置方向剪切力从大到小的顺序依次为平放、竖放、立放。(2)含水率对剪切力的影响:含水率越大剪切力越小。(3)剪切速度越大参种的剪切力越小。     

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。     

青贮玉米粒受挤压力学特性的研究

对甘肃武威青贮种植主导品种先玉335号玉米粒进行试验研究,运用Pro/E建立三维模型,用ANSYS有限元法分析其在挤压载荷下的应力分布规律。在微机控制电子万能试验机进行挤压试验,试验测得含水率40.9%~47.8%的青贮玉米粒在三种挤压型式下的破碎负载为18.82~135.24N。试验结果表明,随着含水率增大,青贮玉米粒的挤压载荷逐渐减小;同一含水率下,不同的加载型式玉米粒的破碎负载不同,立卧时最小,侧卧时次之,平卧时最大;不同挤压型式下产生裂纹的形状、部位和规律不同。     

荞麦切流-横轴流双滚筒脱分试验研究

荞麦具有不同于普通谷物的收获特性，而两段式收获被认为是其最佳的机械化收获方式。目前，关于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离装置的试验研究鲜有报道。为此，在自行研制的切流-横轴流双滚筒捡拾收获试验平台上进行了荞麦的脱粒分离试验研究，即采用四因素三水平的正交试验，研究了荞麦籽粒含水率、喂入量、脱粒滚筒线速度和脱粒间隙对破碎率、含杂率、损失率和脱分功率等性能指标的影响规律。结果表明：影响荞麦脱粒分离性能的试验因素重要性次序依次为籽粒含水率、脱粒间隙、滚筒线速度及喂入量；荞麦两段式捡拾收获最优的脱粒分离作业参数为籽粒含水率20%、脱粒间隙35 mm、脱粒滚筒线速度17.27 m/s、喂入量1.2 kg/s;最优脱粒分离作业参数下脱出物中各类杂余占比较小，表明装置适用于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离作业。研究可为两段式荞麦捡拾收获机的脱粒分离装置研发提供理论支撑和试验支持，对荞麦产业的机械化发展具有重要意义。     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

木薯茎秆茎向力学特性试验研究

为研究木薯茎秆力学特性沿茎秆方向的分布规律,对其进行了压缩、剪切、弯曲试验,以加载方向、茎秆直径为试验因素,以最大承载力为响应指标。结果表明:沿径向加载时,压缩力最大,剪切力次之,弯曲力最小;沿轴向加载时剪切力最小。同时,给出各方向加载情况下受力与茎秆直径的线性方程。     

花生仁压缩及剪切特性试验研究

以海花1号花生仁为研究对象,对其进行三轴尺寸、压缩特性及剪切特性测试。结果表明:花生仁的长度、宽度、厚度尺寸均呈正态分布;在立放、正放及侧放条件下,花生仁的变形量与所受压力均呈先增大后减小趋势,立放时花生仁的最大破损力最小,正放次之,侧放最大;在正放和侧放条件下,花生仁所受的剪切力均随调湿比例的增加先增大后减小;花生仁宽度、厚度越大,花生仁所能承受最大剪切力越大;在正向剪切情况下,花生仁所能承受的最大剪切力整体大于侧向剪切下承受的最大剪切力。     

参类种子的压缩特性试验研究

参类种子的压缩性能研究,可以为研制出合适参类播种机械提供参数依据。利用物性分析仪,采用单因素试验的方法测试含水率、放置方向、加载速度对压缩破坏力的影响。不同放置方向对压缩破坏力影响大小依次为平放、侧放、立放,且侧放和立放时的压缩破坏力近似;随含水率的增加种子的压缩破坏力呈下降趋势;随加载速度增加压缩破坏力呈上升趋势,但加载速度达到一定时压缩破坏力趋于平缓;未催芽参种的压缩破坏力大于催芽参种的压缩破坏力。     

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.     

青贮玉米饲料籽粒破碎装置仿真分析与试验

籽粒破碎技术是提高青贮玉米饲料品质的关键技术,也是制约青贮玉米饲料机械化装置的瓶颈。采用SW三维建模、离散元法和田间试验相结合的方法,探究全株玉米离散元模型,模拟籽粒破碎作业过程中破碎对辊与玉米秸秆、玉米籽粒相互作业的过程;并对破碎对辊进行力学分析,用全株玉米粘结接触模型对对辊间破碎过程进行仿真试验,最后通过田间试验验证仿真结果的真实性。旨在研究青贮玉米籽粒破碎装置中不同工作参数对其运行质量及籽粒破碎率的影响,提高破碎装置的效率,进一步优化其结构。结果表明:在秸秆、玉米芯及籽粒的压缩和剪切试验中,设定加载速度为4 mm/min,对辊间隙为2 mm时,玉米秸秆和玉米芯轴向压缩最大临界破裂载荷均近似为2 360 N,玉米籽粒则近似为48 N,玉米秸秆和玉米芯径向最大临界剪切力分别为625 N和840 N,玉米籽粒则为23 N,破碎率达到最大值96%,仿真结果与试验结果保持一致,表明本文建立的三维离散元模型可应用于仿真青贮玉米籽粒破碎装置工作过程中的破碎情况,试验结果满足玉米籽粒破碎质量要求,为进一步研究籽粒破碎机理,分析籽粒破碎的影响因素提供理论依据和技术支持。     

成熟期白芸豆压缩特性试验

白芸豆的炸荚损失与籽粒破碎是收获损失的主要部分,为了进一步减少损失,为白芸豆收获机和脱粒机研制提供参考,以寒地白芸豆为研究对象,测定了不同含水率对白芸豆的物料特性的影响,以及在不同含水率下和不同放置方式下白芸豆籽粒破碎所需要的最大静压力和豆荚炸荚所需要的最大静压力。结果表明:在一定含水率范围内,白芸豆的三轴尺寸、百粒质量、滑动摩擦角、自然休止角均随着含水率的增加而增加;当籽粒的含水率在12.3%时侧放和立放所需的最大静压力达到最大值,当豆荚(含籽粒)含水率低于21%时发生炸荚且立放炸荚所需的最大静压力最小。     

玉米籽粒力学性能试验分析

对甘肃省玉米种植主导品种金穗4号玉米籽粒的压缩和剪切力学性能进行了实验研究,采用针尖压入法对玉米籽粒各组分的硬度作了试验分析.实验结果表明,含水率以及压缩和剪切位置对玉米种子籽粒静压破损特性和硬度有明显的影响;角质胚乳的硬度明显高于粉质胚乳和胚,而粉质胚乳的硬度略高于胚.     

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.     

油用牡丹籽粒破壳力学特性试验研究

油用牡丹籽粒的破壳机理是研制牡丹籽脱壳机的理论基础,对油用牡丹产业的发展有着重要的影响。为此,对油用牡丹籽粒进行了准静态压缩试验,选取影响油用牡丹籽粒破壳力的不同因素加载方向、加载速率,以及牡丹籽粒的形状、尺寸、含水率进行了试验和分析。结果表明:沿X向加载时最省力;加载速率及牡丹籽粒形状、尺寸和含水率对破壳力的影响极为显著;随着加载速率的增加,油用牡丹籽粒的破壳力先呈增大趋势,后逐渐趋向于平缓;随着籽粒含水率的降低,油用牡丹籽粒的破壳力逐渐减小;椭圆形、尺寸较小的牡丹籽较易破壳,并由试验得出了破壳力和加载速率之间、破壳力和牡丹籽含水率之间的函数关系式。     

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。     

向日葵籽粒压缩试验及分析

探究葵花籽粒的破裂规律,为葵花加工工艺提供理论依据,使葵花籽粒在脱粒过程中保持完整,使用DNS1 0电子万能试验机对不同品种、含水率及放置方式的葵花籽粒进行准静态压缩试验。试验结果表明:品种、放置方式及含水率对葵花籽粒的破裂有显著影响,壳体的破裂方向均沿纤维方向破裂;不同品种、含水率的葵花籽粒,平放时的最大破裂力远大于侧放和立放;在3种放置方式下,SH363的最大破裂力均大于S31;平放时,两个品种的最大破裂力随含水率的变化曲线基本一致。研究向日葵籽粒的压缩特性可为向日葵加工生产提供理论基础。