我国苎麻纤维剥制加工技术及装备研究进展

苎麻纤维机械化剥制加工是实现苎麻产业化发展的重要环节之一,也是苎麻生产全程机械化研究的重点与难点。阐述了苎麻基本结构、苎麻纤维收获工艺流程及苎麻物理机械力学特性研究现状,分析了国内外苎麻剥制加工技术及装备研究进展,综述了我国苎麻机械剥制发展进程中的简易式、人力反拉式、直喂式和横向喂入式4种剥麻装备的作业原理及作业特点,探讨了我国苎麻剥制技术及装备的发展趋势。指出改进和完善现有苎麻剥麻机,研发轻便型与大型苎麻剥麻机,研究智能化、高效苎麻剥麻技术和攻克苎麻收剥一体化加工技术等是未来苎麻生产机械化重点研发方向。     

玉米秸秆茎叶分离装置的设计与试验

【目的】设计玉米秸秆茎叶分离机械,为农业废弃物玉米秸秆的资源化利用提供技术支持。【方法】基于压扁碾搓法原理,设计了一种由压辊机构、剥辊机构、清理机构等组成的茎叶分离装置,以实现对玉米秸秆的茎叶分离,并采用含水率为21.68%的玉米秸秆对分离装置参数进行了正交试验优选。【结果】影响秸秆茎叶分离率的主次因素依次是压辊间隙、剥辊速比和压辊转速。玉米秸秆茎叶分离的优选方案为：压辊间隙8 mm,剥辊速比1.6,压辊转速200 r/min。在此条件下,玉米秸秆的茎叶分离率可达到92.9%。【结论】该装置可用于玉米秸秆的茎叶分离,有效提高了分离效果。     

甘蔗立式夹持输送通道剥叶装置设计与试验

【目的】探讨甘蔗立式夹持输送剥叶技术在整秆式收割机中的可行性,解决现有整秆式甘蔗联合收割机甘蔗通道长、作业效率低的问题。【方法】以4ZZX-48型甘蔗收割机为作业平台,在输送通道上设计立式剥叶装置。通过收获试验,分析了夹持输送链轮转速(n1)、剥叶辊筒角度(β)、剥叶辊筒转速(n2)和甘蔗喂入率(q)等因素对甘蔗立式夹持输送剥叶性能的影响。【结果】n1和n2对剥叶性能有显著影响,各因素对剥叶性能的影响依次为n1n2qβ。n1为60 r/min、β为30°、n2为360 r/min、q为7.5 kg/s时,甘蔗叶片剥净率为76.6%,剥叶性能达到最优。曲线回归分析表明,剥叶辊n2/n1与剥净率之间存在着二次多项式关系,n2/n1在5～6之间时,剥净率约77%,达到试验最优值。【结论】基于甘蔗立式夹持输送剥叶技术的收割机具有可行性,本研究结果对研发新型整秆式甘蔗收割机有一定参考价值。     

玉米秸秆皮穰分离机构的试验研究

针对玉米秸秆皮穰分离机构剥穰效果不理想、秸秆皮易碎断等情况,提出了齿刀式皮穰分离机构。选取影响剥穰效果的剥穰刀齿刃角、齿-板间隙及剥穰辊的转速为试验因素,以剥穰率、外皮损伤率作为评价指标,采用正交试验方法对剥穰机构的剥穰效果进行试验研究。结果表明:在试验参数范围内,剥穰率的变化范围为35%~99%,损伤率的范围为0~13%;且剥穰辊转速和齿-板间隙对评价指标有显著影响,剥穰刀的齿刃角对剥穰率影响较为显著,对秸秆外皮损伤率影响不显著。经试验,齿刀式皮穰分离机构的最优参数组合为:在齿-板间隙为1.66mm,剥穰辊转速为1680r·min-1,剥穰刀齿刃角为40°时,剥穰率达到95%以上,损伤率在5%以下,满足生产要求,说明齿刀式皮穰分离机构可行。     

不同剥制机械对苎麻纤维产量及品质的影响

为明确不同纤维剥制机械对苎麻纤维产量和品质的影响，以苎麻品种‘中苎3号’为试验材料，研究了3种剥制机械（简易刮麻器、回拉式剥麻机、反拉式剥麻机）对原麻颜色、出麻率、单纤维强力和含胶量的影响。结果表明，不同机械剥制原麻产量与品质存在显著差异。3种机器剥制的原麻颜色均偏黄色，简易刮麻器剥制的麻纤维明度最亮，反拉式剥麻机剥制的原麻红色最深。简易刮麻器剥制麻与回拉式剥麻机剥制麻出麻率无显著差异，显著低于反拉式剥麻机剥制麻，但反拉式剥麻机出麻率较高,原因主要是总胶质含量显著较高（28.21%）。不同剥制机械所获原麻的单纤维强力也存在显著差异，由高到低依次为简易刮麻器＞回拉式剥麻机＞反拉式剥麻机。综上所述，简易刮麻器剥制原麻质量最好，回拉式剥麻机优于反拉式剥麻机。上述结果为苎麻剥麻机的选择提供理论依据。     

苎麻茎秆界面力学性能试验

苎麻茎秆韧皮纤维与木质部界面相的力学行为是研制苎麻茎秆机械分离设备的核心技术参数,为揭示苎麻茎秆纤维层与木质层界面相的径向和轴向黏结力及轴向冲击分离能的变化规律,以收获期头麻为试验对象,采用HD-B604-S电脑伺服式拉力试验机与TF-2056B悬臂梁冲击试验机,对不同含水率下不同部位的苎麻茎秆进行静态拉伸剥离试验和动态冲击剥离试验。试验数据表明,苎麻茎秆下部的径向拉伸剥离力最大,最大径向剥离力平均值为1.997 7 N,随着含水率的降低径向剥离力变大;而茎秆上部的轴向拉伸剥离力最大,最大轴向剥离力平均值为163.957 0 N,随着含水率的降低轴向剥离力变小;茎秆上部的冲击剥离能最大,最大冲击剥离能平均值为0.384 0 J,随着含水率降低冲击剥离能也变小。该研究为苎麻茎秆界面力学模型的建立提供了理论支撑,也能为茎秆分离机构参数设计提供技术指导意义。     

收割期苎麻底部茎秆剪切的机械物理特性与参数

以华苎4号苎麻为试验材料,测定了收获期其茎秆底部切割区的剪切机械物理特性与参数.结果表明:苎麻底部茎秆最大抗剪强度平均值为64.1MPa,最大剪切破坏力平均值为6435N;剪切破坏力随茎秆直径增大而增加,但直径相近时,其剪切特性主要受苎麻成熟度、含水率等因素的影响;苎麻茎秆的剪切机械物理特性和参数与其木质部力学特性和参数有差异.     

甘蔗剥叶机械存在的问题与研究对策

该文阐述了国内外甘蔗剥叶机械的研究成果和现状,指出了我国甘蔗剥叶机械存在的主要问题。由于种植地形、种植方法与机械不配套,气候影响等因素导致甘蔗倒伏率高,增加了甘蔗收获剥叶的复杂性和随机性;在实际应用时由于田间立地因素的影响和剥叶设备本身存在的问题,导致甘蔗剥叶含杂率和折断率高。笔者针对这些问题对影响剥叶质量的剥叶元件材料、形状、剥叶机工作速度、剥叶辊距离与剥叶滚筒速度等主要因子进行了分析,给出了解决相应问题的方案,并对甘蔗剥叶机械未来的发展趋势进行了讨论。     

基于内聚力模型苎麻茎秆界面分离试验与模拟

选择双线性内聚力模型作为苎麻[Boehmeria nivea(L.)Gaudich.]茎秆界面分离力学模型,按内聚力模型理论对苎麻茎秆韧皮纤维和木质部在万能试验机进行分离拉伸试验,得到了苎麻茎秆韧皮纤维与木质部的分离应力与位移关系曲线,并进行了曲线拟合分析;应用ABAQUS软件对双线性内聚力模型进行茎秆界面分离模拟,模拟了韧皮纤维与木质部分离过程及应力在界面上的分布;通过将模拟值与试验值进行对比,根据试验参数来调整双线性内聚力模型的参数,能够较好模拟苎麻茎秆界面微观力学,从而反映出苎麻茎秆在开裂过程的界面应力位移关系。     

半喂入花生摘果机关键工作部件的分析与试验

对自行研制的半喂入式花生摘果机的关键工作部件摘果辊的配置、摘果运动过程、摘果叶片结构参数等进行理论研究,并结合试验结果确定摘果辊及摘果叶片合理的结构形式及参数。以摘果过程中荚果破损率、摘不净率、含杂率、总损失率等为指标,通过田间试验对摘果辊的配置方式、摘果叶片结构、摘果叶片参数等进行摘果试验。结果表明:摘果辊相交平行配置破损率、含杂率均最大,相切平行配置摘不净率最大,含杂率最小,相切平行配置和渐紧夹角配置破损率均较低;圆弧型叶片的摘不净率比直板型、折弯型叶片稍高,摘果转速增大使直板型叶片和圆弧型叶片的破碎率、含杂率均增大;叶片弧度对破损率、摘不净率影响均较大,弧度越小,摘果破损率越高,摘不净率越低,当叶片弧度为70°、圆弧半径为35 mm时总损失率最低。根据理论分析及摘果性能试验,最终确定摘果辊与夹持输送链采用倾斜配置方式,摘果辊采用渐紧型夹角配置方式,摘果叶片采用后倾圆弧型,叶片弧度为70°,圆弧半径为35 mm。     

黄、红麻剥皮机作业质量指标及其检测方法

为了规范黄、红麻剥皮机的作业质量,并为评价黄、红麻剥皮机作业性能提供技术参考,探讨了黄、红麻剥皮机作业质量指标及其检测方法和判定规则;研究结果亦可为大麻等麻类作物剥制机械作业质量评价提供参考.     

自动卸膜式残膜回收机捡拾齿和滚筒的优化

为了更好地解决破碎残膜难以回收以及残膜和土壤、根茬分离的问题,通过理论分析和试验对捡拾齿和滚筒进行优化设计。依据自动卸膜式残膜回收机的工作原理与作业要求,基于Adams运动仿真软件分析捡拾齿的运动特性,优化关键工作部件捡拾齿和滚筒的结构与参数,建立捡拾齿和滚筒的运动方程。通过捡拾率和卸膜率的正交试验和方差分析,确定影响捡拾率和卸膜率的因素和水平以及较优因素水平组合。试验结果表明,在滚筒直径800 mm,转动速度120 r/min,捡拾齿入土深度80 mm,轴向距离110 mm及周向个数为16的条件下,捡拾率最高;在卸膜辊转动速度为400 r/min及半径300 mm的条件下,卸膜率最高。该残膜回收机实现自动卸膜,不需停机卸膜,捡拾率达到89%,卸膜率达到95.4%,为新型残膜回收机的研究提供依据。     

棉秆拔秆机拔秆装置的设计与试验

为小型履带自走式棉秆拔秆机设计了拔秆装置。该装置主要由旋转刀辊、输送钉齿、压缩滚筒、清理滚筒等组成,针对南方行距不一的复杂地势,能实现不对行拔取,清理棉秆根部泥土,且不易拔断棉秆。对影响棉秆拔净率和拔断率的主要因素——机具前进速度、刀辊旋转速度、辊刀入土深度进行了单因素和多因素正交试验。结果表明:影响棉秆拔净率和拔断率的因素大小依次是辊刀入土深度、刀辊旋转速度、机具前进速度;当辊刀入土深度为15 cm、刀辊旋转速度为415 r/min、机具前进速度为0.8 m/s时,棉秆拔净率可达95.8%,拔断率仅为9.6%。     

双螺旋旋耕埋草模型刀辊工作扭矩试验

为研究双螺旋旋耕埋草刀辊对水田土壤耕整时的工作性能,以相似原理为理论依据,基于LabVIEW搭建扭矩测试平台,制作与原型大小比例为1∶2的模型刀辊,以工作扭矩为评价指标,以土壤含水率、前进速度、刀辊转速和耕深为试验因素,在室内土槽条件下对该模型刀辊的工作扭矩进行研究。单因素试验结果表明:在试验范围内,模型刀辊的工作扭矩随前进速度的增加而增大,随刀辊转速的增加而减小。选取L18(37)正交表,开展上述4因素对模型刀辊工作扭矩影响的正交试验,极差结果显示,土壤含水率、耕深、前进速度及刀辊转速对模型刀辊的工作扭矩的影响程度依次降低,方差分析结果显示,土壤含水率、耕深、前进速度对工作扭矩有极显著的影响,刀辊转速对工作扭矩影响不显著。     

国内外工业大麻加工处理机械发展现状

工业大麻的四氢大麻酚(THC)质量分数小于0.3%,无毒品吸食的价值,是大麻的品种类型之一,其纤维、麻籽、秆芯等产品具有极高的经济价值,可以进行工业化种植与利用。随着工业大麻产业的发展,对生产机械需求也越来越大,其中工业大麻加工处理机械是工业大麻生产机械中的关键设备之一,对其后序用途影响很大,已成为促进产业发展的重要因素。简述了国内工业大麻处理机械的发展现状,对国外的工业大麻处理机械的研究及发展情况进行了归纳总结,以期为促进我国工业大麻发展和其茎秆处理机械的研究提供参考。     

饲用苎麻收获机切碎系统设计与试验

为解决饲用苎麻收获机工作中纤维缠绕切碎系统以及喂料不均匀导致标准草长率达不到国家标准的问题,设计了一种喂料间隙自适应的饲用苎麻收获机切碎系统,由喂入压辊部件和切碎部件组成。该切碎系统的喂入压辊部件采用浮动压辊实现喂料间隙随喂入量变化自适应调节,饲用苎麻在喂入压辊部件的夹持推送作用下,由高速旋转的平板型滚刀式切碎器（动刀）切碎。分析得到了影响标准草长率的主要因素有喂入压辊转速、切碎器转速、动定刀间隙。试制了切碎系统性能考核试验台并进行了多因素二次旋转正交组合试验。结果表明,切碎系统的最优工作参数组合为喂入压辊转速 159.16 r·min-1、切碎器转速 848.11 r·min-1、动定刀间隙 0.65 mm。优化模型与验证试验所得的标准草长率分别为 93.18%、92.96%,二者的相对偏差为 0.24%,满足饲用苎麻收获机作业要求。     

饲用苎麻收获机切碎系统设计与试验

为解决饲用苎麻收获机工作中纤维缠绕切碎系统以及喂料不均匀导致标准草长率达不到国家标准的问题，设计了一种喂料间隙自适应的饲用苎麻收获机切碎系统，由喂入压辊部件和切碎部件组成。该切碎系统的喂入压辊部件采用浮动压辊实现喂料间隙随喂入量变化自适应调节，饲用苎麻在喂入压辊部件的夹持推送作用下，由高速旋转的平板型滚刀式切碎器（动刀）切碎。分析得到了影响标准草长率的主要因素有喂入压辊转速、切碎器转速、动定刀间隙。试制了切碎系统性能考核试验台并进行了多因素二次旋转正交组合试验。结果表明，切碎系统的最优工作参数组合为喂入压辊转速 159.16 r·min-1、切碎器转速 848.11 r·min-1、动定刀间隙 0.65 mm。优化模型与验证试验所得的标准草长率分别为 93.18%、92.96%，二者的相对偏差为 0.24%，满足饲用苎麻收获机作业要求。     

气象条件与苎麻农艺性状形成关系研究

多点试验结果表明：高温、强光和高蒸发量增加株高，却减少有效株数，不利高产优质；生长中后期总日照时数较多则利于茎粗、皮厚、鲜皮出麻率和产量提高并降低原麻含胶率；雨日和雨量较多能增加有效株，提高支数；较高相对湿度使茎粗、皮厚、有效株、鲜皮出麻率及产量和支数提高、原麻含胶率下降。总辐射量大抑制除株高之外其它经济性状发育，造成低产劣质。     

纤维类作物对农田土壤镉污染修复的研究进展

镉是毒性最强的重金属元素之一,对农田土壤生态系统造成了极大的危害,因此,对农田镉污染土壤修复的研究具有重要意义。与其他作物相比,棉花和麻类等纤维类作物具有生物量大、环境适应性强、经济价值高等特点,且对重金属离子具有较强的吸收和富集能力。概述了我国农田土壤镉污染现状,综述了镉对棉花、大麻、黄麻、苎麻、红麻等纤维类作物生长发育的影响,以及纤维类作物对土壤镉污染的应答反应机理,探索了纤维类作物对镉污染土壤的修复效果,以期为利用纤维类作物修复土壤镉污染奠定理论基础。     

烟秆纤维部分物理性能在纵向上的变异特性

为了更好地利用烟 Nicotiana tabacum秆资源,提高其应用价值,采用光学显微镜和广角X-衍射仪对其纤维的形态、微纤丝角和相对结晶度在纵向上的变异特性进行了研究,并与工业大麻Cannabis sativa秆和蓖麻Ricinus communis秆纤维的物理特性进行了对比。结果表明:烟秆纤维是一种长度中等、形态优良的优质纤维;其纤维形态在纵向上的变异规律和工业大麻秆、蓖麻秆纤维形态的变异规律具有明显差异。微纤丝角从下部到上部呈先减小后增大的变化趋势,而相对结晶度呈减小趋势;并且烟秆的微纤丝角要高于工业大麻秆,蓖麻秆和思茅松Pinus kesiya,而相对结晶度要小于工业大麻秆、蓖麻秆和思茅松。总之,烟秆纤维是一种长度中等,物理性能优良的纤维原料,其纤维细胞壁的力学性能将在今后进一步进行研究。表2参9