基于侧喂入打捆机的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压捆缺乏理论数据支撑的问题,设计一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统,采用单因素和4因素4水平正交试验法,对棉秆压捆过程中,压缩活塞压力、压缩室压力、棉秆压捆密度(试验性能指标)与棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量、压缩频率(试验因素)之间的关系进行研究。单因素试验结果表明:棉秆含水率与棉秆压捆密度之间的关系为一元二次多项式,其余各试验性能指标与各试验因素之间的关系均为一元三次多项式。4因素4水平正交试验结果表明:试验因素与各试验性能指标的综合关系均为四元三次多项式。对试验因素与试验性能指标之间的关系进行分析,结果表明:棉秆使用侧喂入打捆机压捆时,最优组合为,棉秆含水率30%、棉秆切断长度25 cm、棉秆喂入量3.22 kg/s、压缩频率110 Hz。     

粉体棉花秸秆的应力松弛特性与模型建立

为探讨粉体棉花秸秆应力松弛特性,采集不同生长地域与环境、不同品种棉花秸秆样本22个,通过粉碎研磨使其通过孔径0.35mm筛制成试验样本,利用RGM-6010型万能材料试验机进行压缩应力松弛测试。利用Matlab软件分别对五元件广义Maxwell模型、三元件广义Maxwell模型和Peleg模型参数与试验测试数据进行拟合分析,以获取的信息量和拟合决定系数R2作为评价指标,建立粉体棉花秸秆应力松弛本构方程。试验结果表明:粉体棉花秸秆应力松弛过程呈指数规律变化并存在平衡应力;五元件广义Maxwell模型信息量大,可以精确地表征粉体棉花秸秆的应力松弛特性,拟合决定系数R2的均值达0.999,本构方程中平衡弹性模量E0均值为4.477MPa,第1应力松弛时间T1均值为4.39s,在第2应力松弛时间T2均值为48.65s;五元件广义Maxwell模型能精确完整地表征粉体棉花秸秆应力松弛特性。     

农田残膜压缩成型的参数优化

针对机械回收后农田残膜集条(堆)质地松散、储运本成本高,为残膜二次回收利用带来巨大困难的问题,采用多因素正交试验方法,以残膜成型块松弛比和比能耗为试验指标,压缩力、保压时间、含土率和含水率为影响因子,对影响残膜压缩成型各因素及其影响规律进行研究,建立并分析了各影响因素与残膜成型块松弛比和比能耗的回归模型。试验结果表明:影响残膜成型块松弛比的主次参数依次为:压缩力含土率保压时间含水率;影响残膜压缩过程比能耗的主次参数依次为:压缩力保压时间,含土率和含水率对残膜压缩比能耗影响不显著。残膜压缩成型作业最优参数取值为:压缩力13.3 MPa、保压时间25 s、含土率53.9%、含水率16.7%,可得到残膜成型块松弛比为1.321,比能耗为26.92 J/g。研究结果可对后续农田残膜压包成型机具的设计及作业参数优化提供理论依据。     

碎玉米秸秆青贮打捆试验研究

碎玉米秸秆的压缩特性对压缩工艺的优化、压缩设备的研制等均有重要影响。采用青贮圆捆机对碎玉米秸秆进行卷压试验,研究了不同含水率、喂入量、挤草辊转速对压缩特性的影响,对卷压力与卷压密度的关系进行了分析,建立了碎玉米秸秆卷压过程的压缩模型,为卷压工艺的深入研究和圆捆机的优化设计提供依据。     

柠条可压缩性的影响因素分析

本文以温度、含水率和喂入量为因素进行正交试验,运用极差及方差分析方法探讨了因素及其交互作用对柠条可压缩性的影响规律。研究表明：温度、含水率、喂入量及其交互作用对柠条的可压缩性有影响,其可压缩性随温度和含水率的增加而提高,随喂入量的增加而下降,因素之间的交互作用相对于因素的影响较小,且均随压缩密度的增加影响逐渐增强。在压缩的不同阶段因素影响的主次顺序不同,当压缩密度为200kg/m3时,均无影响;当密度为400kg/m3时,喂入量和含水率对其可压缩性有影响,且影响程度较接近,而温度无影响;当密度为600kg/m3时,影响的主次顺序依次为含水率、喂入量、温度;当密度介于800kg/m3~1 200kg/m3时,影响的主次顺序变为温度、含水率、喂入量。研究结果进一步丰富和完善了草物料的压缩理论,可为柠条及相关物料加工工艺的选择提供参考。     

农业纤维物料压缩研究发展现状

全面分析了国内外关于农业纤维物料压缩研究的现状，指出了存在的问题，即：1）过去的研究多属“闭式”压缩试验研究；2）理论研究与实验脱节；3）对压缩过程中的影响因素考虑得不够全面；4）对压缩过程中被压缩物料的流变学特性研究不够。同时指出今后应加强研究的几个方面：1）以不同喂入量、不同压缩频率压缩时的蠕变和应力松弛问题；2）压缩室内草片和草捆在不同位置时的蠕变和应力松弛问题；3）草捆从压缩室出口释放时的膨胀和张力；4）综合考虑压力、压缩频率、喂入量、压缩室长度和草捆长度等对压缩过程的影响。     

荞麦秸秆固体燃料成型工艺参数优化

[目的]为了找出荞麦秸秆固体燃料最优成型效果的参数组合,同时为荞麦秸秆燃料压缩成型设备的设计提供参考依据。[方法]通过单因素试验设计,研究了颗粒度、含水率、压力和温度对荞麦秸秆固体燃料成型效果(密度、抗跌碎性、耐久性)的影响。同时利用Taguchi法分析了荞麦秸秆压块的最佳成型条件及各因素对密度影响的主次顺序。[结果]结果表明,荞麦秸秆原料含水率在6%～10%,成型温度为90～130℃,压力为90～110 MPa、颗粒度0.16～1.25 mm的条件下成型品质较高。各因素对荞麦秸秆压块密度的贡献率次序依次为:颗粒度(62.68%)、含水率(16.72%)、温度(15.05%)和压力(1.63%),颗粒度是荞麦秸秆成型效果的主要影响因素。[结论]在颗粒度为0.16～0.63 mm,含水率为5%,温度为130℃,压力为90 MPa时压块密度达到最大值1.17 g·cm~(-3),在此条件下生产荞麦秸秆固体燃料效果最优。     

方捆机压缩室切刀对玉米秸秆的切割参数优化

为了研究方捆机捡拾玉米秸秆打捆时压缩室切刀的切割性能,利用曲柄滑块式切割试验装置,以滑切角、含水率、切割频率、切割位置为试验因素,以切割功耗为评价指标进行试验研究。当切割位置定为第1节时(根部),优化的试验参数组合为滑切角23°、秸秆含水率20%、往复切割频率90次/min,切割性能最佳,切割功耗为37.6 J。研究结果可为玉米秸秆方捆机研发提供依据。     

水葫芦压缩打包机设计与工艺参数优化

针对水葫芦容积密度小、含水率高,不利于资源化利用的问题,研制了一种基于液压打包原理的水葫芦压缩打包机,确定了压缩装置、出料装置等零部件的主要结构参数,完成了控制系统的硬件搭建与软件编程。为探究机器运行参数对压缩打包工艺性能的影响,以喂入量、切碎度、保压时间为试验因素,以打包密度、产量、含水率为指标,采用综合评分法,通过单因素试验和正交试验确定各因素的最优工艺参数组合。试验结果表明,当喂入量为7.0±0.1 kg,切碎度为6.75±2.25,保压时间为10 s时,水葫芦压缩打包工艺性能最优,打包密度为446.6 kg/m3,产量为238.8 kg/h,含水率为91.27%,综合得分0.941,上述结果可为水葫芦压缩打包机设计与工艺参数优化提供参考依据。     

水稻秸秆冷压成型工艺参数优化

为了生产出质量高且能耗低的生物质颗粒,需要深入研究成型参数和成型颗粒特性之间的关系。对水稻秸秆进行冷压成型试验,以松弛密度这一物理性能指标为评判标准,研究成型压力、原料粒度和含水率三个因素对成型燃料质量的影响。在单因素试验的基础上,利用Design Expert 8.0响应曲面分析法建立分析三因素对松弛密度影响的数学模型,得到水稻秸秆冷压成型最佳工艺参数为：成型压力为168 MPa,含水率21%,粒径0~0.2 mm。此条件下松弛密度达到1.327 g/cm3。     

两种密度棉花秸秆草砖在不同受压方式下的力学性能试验研究

采用微机控制电子万能试验机对密度分别为187．5 kg/m3和250．0 kg/m3的棉花秸秆草砖进行横压、侧压和竖压,并通过荷载与位移的关系曲线,得到应力与应变的发展趋势,研究棉秆草砖的承载力、极限抗压强度和弹性模量变化.结果表明,在同尺寸同密度的条件下棉花秸秆草砖的力学性能与其压缩方式有关,竖压方式下棉花秸秆草砖的承载力较大,其中在失效点处竖压的极限抗压强度和弹性模量的数值最大;在密度不同时,高密度草砖的承载力、极限抗压强度和弹性模量均大于低密度草砖.     

柠檬酸预处理杉木压缩变形固定及性能

[目的]为提高速度材杉木利用价值,探究柠檬酸预处理和热压缩处理对杉木压缩变形的影响,从而改善其密度低、尺寸稳定性差和力学性能不佳等缺点.[方法]采用柠檬酸预处理和热压缩,通过调控柠檬酸质量分数和热压温度制备杉木压缩材,并测定压缩材的吸水回复率和吸湿回复率.采用应力松弛测试和傅里叶红外光谱探究柠檬酸预处理杉木压缩材的变形...     

2022 年 1 期目录

  目的  准确预测林木的生存和枯损是森林生长收获模型系统中十分重要的组成部分。构建基于混合效应模型和生存分析方法相结合的林木生存模型，能够提高林木枯损模型的精度。   方法  以吉林省汪清林业局20块落叶松云冷杉林样地数据为例，基于生存分析方法中常用的6个时间参数分布回归模型（指数分布、Weibull分布、对数正态分布、对数Logistic分布、Gompertz分布及Gamma分布），把林分因子和立地因子作为协变量加入到模型中去，构建林木生存模型。并在此基础上考虑样地的随机效应，并与传统模型的模拟效果进行比较。  结果  研究结果表明，随着单木初始胸径的增加，其枯损的风险降低，生存率提高；随着单木大于对象木断面积值的增加，其枯损的风险增加，生存率降低；随着林分密度的增加，林木枯损的概率增加，生存率降低；立地因子对林木的生存没有显著影响；6个参数分布回归模型中，Weibull分布的模拟精度最高。与固定效应模型相比，Weibull分布模型在考虑样地水平随机效应后，模型的模拟精度获得明显的提高，并且达到极显著程度。  结论  在森林经营中，要提高林木的生存率，需采取科学合理的经营方法和经营时间，避免使林分的密度过大。      

热压成型胶接软木板应力松弛转变机理

探究热压成型胶接软木板的应力松弛转变机理,为工业上实现软木板的一步热压成型制备提供基础理论支持。实验采用动态黏弹性测试、准静态单向压缩测试和短时应力松弛测试对胶接软木板及其主要原料(软木,聚氨酯胶)的黏弹性和松弛转变行为进行了深入分析,基于原料的性能特征解析了胶接软木板的应力松弛转变机理。结果表明:当热压温度达到120℃时,软木弹性模量较室温显著降低,为23.98 MPa,且在相同应变下的应力值也随之降低(σ5=1.26 MPa,σ60=2.91 MPa),软木板在外力作用下更容易发生压缩变形,且弹性回复能力减弱;当热压温度达到130℃时,聚氨酯胶中的硬链段开始发生玻璃化转变,该转变过程导致其储能模量大幅降低,造成软木板应力松弛速率加快。软木及软木板具有相似的应力松弛行为,二者的应力松弛速率都随温度升高呈先升高后降低再回升的趋势;当温度升至140℃时,软木板应力松弛速率达到最高(0.093 2),残余相对应力最小(1.18 MPa)。     

鲜枣应力松弛特性试验及虚拟样机仿真分析

为预测鲜枣在特定应变状态下的机械响应,减少其机械损伤和结构缺陷,以甘肃省敦煌市产鸣山大枣整果为研究对象,进行应力松弛试验,并对其应力松弛特性进行仿真分析。通过试验获得横向、纵向及常变形量为2mm、3mm时的应力-时间关系曲线和松弛特性数学模型,并应用ADAMS建立鲜枣动力学仿真模型。研究结果表明:鲜枣的应力松弛特性可用三元件Maxwell模型描述,相关系数R20.95;鲜枣纵向压缩的松弛应力任意时刻都大于横向压缩,且压缩变形量越大,平衡应力越大;松弛特性参数弹性模量之间和松弛时间之间都具有显著的相关性;鲜枣纵向受压松弛仿真值与试验值最大偏差为9.0%,验证了仿真数值解的正确性。     

油菜秸秆纤维混凝土抗冻性能的试验研究

将处理后的油菜秸秆纤维切成10 ~ 15 mm、>15 ~ 20 mm、>20 ~ 25 mm、>25 ~ 30 mm等4种长度，以体积掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入混凝土中，进行冻融循环试验，观察油菜秸秆纤维混凝土冻融循环25、50、75、100次的表观形貌，测定其质量和动弹性模量，研究油菜秸秆纤维长度和体积掺量对混凝土抗冻性能的影响，并对油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命进行预测。结果表明：当油菜秸秆纤维长度>15 ~ 20 mm、体积掺量为0.2%时，混凝土的抗剥落能力最强，冻融循环100次后，其相对动弹性模量最大，为93.1%，较普通混凝土的提高34.4%，抗冻性能最佳；威布尔分布模型和一元二次函数模型均能较好地反映油菜秸秆纤维混凝土的冻融损伤过程，一元二次函数模型的拟合精度均大于0.98；仅考虑冻融劣化作用，抗冻性能最佳组的油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命约为普通混凝土的2.4倍，在哈尔滨使用寿命可达16.7 a、拉萨可达17.3 a、石家庄可达36.7 a、长沙可达136.1 a、上海可达189.3 a。     

旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发和生理特性的影响

为探讨干旱与盐胁迫及其交互作用对甜高粱种子萌发及早期幼苗生长及生理特性的影响,以辽甜1号甜高粱为试验材料,采用PEG-6000（0、50、100 g·L^-1）和NaCl（0、75、150 mmol·L^-1）模拟不同程度的干旱胁迫和盐胁迫,研究单一胁迫及交互胁迫对甜高粱种子萌发特征和早期幼苗生理特性的影响。结果表明：单一胁迫或交叉胁迫均能抑制甜高粱种子的萌发指标和种苗转化指标,随着胁迫程度加深,早期幼苗的抗氧化物酶活性和可溶性蛋白、脯氨酸（proline,Pro）含量呈先升高后下降趋势,丙二醛（malondialdehyde,MDA）和谷胱甘肽（glutathione,GSH）含量逐渐升高。相比较单一胁迫,特定条件下的交互胁迫可促进甜高粱种苗转化和增强幼苗的抗氧化物酶活性,提高可溶性蛋白、Pro、MDA、GSH含量。双因素方差分析结果验证了单一胁迫对甜高粱种子萌发和幼苗生理的影响比旱盐交叉胁迫影响更大。隶属函数综合评价可知,甜高粱萌发期耐受性强弱为：交叉胁迫>NaCl胁迫> PEG-6000胁迫。旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生理特性的影响并不是单一胁迫的简单叠加,与单一胁迫相比,旱盐交叉胁迫在一定程度上能够缓解盐胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长生理的影响。     

不同盐碱地对甜高粱农艺性状的影响

[目的]探索甜高粱在盐胁迫条件下各农艺性状的变化动态.[方法]以2种甜高粱品种为材料,研究不同盐分含量对2种甜高粱农艺性状的影响.[结果]2品种耐盐能力存在着明显的差异.从不同盐分含量的试验地,2品种的出苗率、茎粗、株高和生物产量的变化情况来看,新高粱9号比新高粱3号具有比较强的耐盐能力.2品种在不同盐碱地含糖量差异不一致,新高粱3号含糖量高于新高粱9号.[结论]盐分含量对甜高粱各农艺性状都有影响.研究甜高粱耐盐能力对盐碱化地区甜高粱栽培与种植具有很大的意义.     

‘华红’苹果果肉的流变特性及其主成分分析

【目的】研究‘华红’苹果果肉在贮藏期间的流变特性（蠕变、松弛）变化规律,并进行流变特性参数间的相关性分析,用流变学方法预测评价果实质地品质,完善苹果果实品质评价体系。【方法】通过对‘华红’苹果果肉蠕变、松弛特性的研究,分别建立四元件Burger’s蠕变模型和三元件Maxwell应力松弛模型;分析蠕变、松弛参数随贮藏时间的变化规律,进行蠕变、松弛特性参数之间相关性分析,并利用SPSS软件进行蠕变、松弛特性主要参数的主成分分析。【结果】在‘华红’苹果贮藏过程中,蠕变特性参数初始弹性系数E₁,延迟弹性系数E₂,黏性系数η₁、η₂变化规律基本一致,均呈下降趋势,且这些参数间两两都呈极显著正相关;蠕变量呈缓慢上升趋势,与以上4个蠕变特性参数呈极显著负相关;延迟时间τ也呈缓慢上升趋势,达到最大硬度时做功呈先升高后降低的趋势,这两个蠕变特性参数和以上5个蠕变特性参数相关性较差;松弛特性参数零时弹性模量E₀、平衡弹性模量E_e、衰变弹性模量E₁、黏滞系数η、硬度、应力和总功变化规律基本一致,呈先下降略有升高后下降的变化趋势,且这7个松弛特性参数之间都呈极显著正相关。松弛时间T与其他7个松弛特性参数变化规律不一致,而且与它们相关性较差。运用主成分分析蠕变、松弛特性参数,第一主成分对10个变量指标的提取很充分,贡献率为88.828%。第一主成分‘流变因子’F1在贮藏过程中随着果实质地变软、食用品质的下降而呈下降趋势。【结论】‘华红’苹果果肉具有压缩黏弹性力学性质,四元件Burger’s模型和三元件Maxwell模型可以很好地拟合‘华红’苹果蠕变、松弛模型,可表征‘华红’苹果果肉贮藏期间流变力学特性变化规律,反应果肉质地变化状况。