木薯茎秆纤维的微观结构和性能

采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,简称FT-IR)、X-射线衍射、热重/示差扫描量热(thermogravimetric-differential scanning calorimetry,简称TG-DSC)等分析手段对木薯茎秆纤维的结构和性能进行表征分析。结果表明,木薯茎秆纤维素、半纤维素和木质素总量占木质部的70%以上;木薯茎秆木质部横切面维管束排列整齐,属散孔材,导管明显,管径大小不一致,管胞细胞长度不等,细胞壁厚,细胞间紧密排列呈线状,胞内有颗粒状淀粉粒物质存在;韧皮部细胞较木质部小,且排列紧密;髓部有微孔且轻薄,可能存在含量较高的可消化碳水化合物。木薯茎秆木质部材料在3 403、2 931 cm~(-1)处有明显的吸收峰。木质部的结晶度为50.1%,晶粒尺寸为2.3 nm。在空气氛围中,温度为287～398℃是热解的主要阶段,大部分失质量发生在该阶段,失质量率约为47%,在氮气氛围中267～337℃是热解的主要阶段,失质量率约为54%。     

王草茎秆弯曲与压缩的强度特性

为研发优质高效的王草收获机械和加工机械,使用响应面试验设计和统计分析,从根径、取样高度2个维度上研究收获期王草茎秆的强度特性,同时考察含水率、观测截面的面积以及长径与短径对强度的影响。结果表明,抗弯强度达8.84～29.88 MPa,轴向和径向的抗压强度达0.40～10.94 MPa,径向抗压强度远小于轴向抗压强度。根径、取样高度、观测截面的面积等对抗弯强度和轴向抗压强度的影响在0.1水平上不显著,观测截面的长径、短径等对径向抗压强度的影响多在0.05范围内的水平上显著,只有茎节的长径影响在0.05水平上不显著。含水率对抗弯强度的影响在0.05水平上显著,对轴向抗压强度和径向抗压强度的影响在0.1水平上不显著。茎秆节间及茎节5个强度模型的相关指数达0.794 2～0.867 0。综上可知,相近生长期、不同根径、不同观测截面面积、不同取样高度茎秆的节间和茎节多具有差异不显著、分布均衡的强度特性,仅径向抗压强度对观测截面的长径和短径敏感。尚需在王草的品种、种植条件、解剖结构和生长性状上挖掘更多的影响因子,进而实施较完善的试验,以更好地探明王草茎秆的强度特性。     

基于RecurDyn的澳洲坚果破壳装置最低转速的求解与验证

为求解基于V型双通道澳洲坚果破壳装置的工作最低转速,运用RecurDyn软件对破壳装置破壳过程模拟,分析不同工作转速下最低破壳剪切力大小及刀片、果壳破壳过程中应力变化规律。研究结果表明,破壳装置刀盘轴转速为250 r/min时,刀片与澳洲坚果相互作用的剪切力为1 107.21 N,产生的应力大于果壳强度极限。试制澳洲坚果破壳装置样机并以刀盘轴转速为100～500 r/min进行破壳试验。试验结果表明刀盘轴转速为250～500 r/min时破壳装置破壳率为92.6%～96.74%,破壳装置破壳效果与仿真结果基本一致,能够有效完成澳洲坚果破壳作业。     

基于离散元法的椰糠颗粒建模及仿真参数标定

为确定椰糠在离散元模拟过程中合理的仿真参数,本文基于离散元法Hertz-Mindlin（no slip）接触模型在仿真软件EDEM 2018中建立椰糠颗粒模型并生成颗粒工厂,通过测量比对物理试验和仿真试验椰糠堆积角的方法对其仿真参数进行标定。首先通过物理试验测得椰糠堆积角、堆积密度等本征参数,利用EDEM 2018内嵌GEMM数据库以及相关文献,综合分析得到椰糠待标定因素的高低水平;然后进行Plackett-Burman试验设计筛选出对椰糠堆积角影响显著的因素依次为：椰糠-椰糠静摩擦系数、椰糠-椰糠滚动摩擦系数和椰糠剪切模量;再进行Box-Behnken试验设计建立堆积角与3个显著性影响因素的回归模型,运用Design expert软件优化功能,以堆积角物理试验45.69°为目标,对回归方程寻优求解,得到显著性影响因素最佳组合：椰糠剪切模量为1.44 MPa,椰糠-椰糠静摩擦系数为1.11,椰糠-椰糠滚动摩擦系数为0.15;最后通过试验验证表明此组合参数可用于椰糠物料的离散元仿真,能为椰糠输送、混合等机械装备的设计研发提供理论参考。     

国内外芦笋种植收获机械化研究进展

介绍了国外不同类型的选择性/非选择性芦笋收获机械、根茎种植机械、起垄机械和基于机器视觉识别及决策的选择性芦笋收获机械算法研究进展,结合我国国情及芦笋种植现状,提出了一些建议,认为在我国针对不同地域研发小型绿芦笋收获机械、引进研制中型非选择性白笋收获机械可减轻笋农劳动强度、提高作业效率,增加农民收入,旨在为我国芦笋产业机械化发展提供参考与借鉴。     

澳洲坚果冲剪破壳试验研究

[目的]为了提高澳洲坚果破壳机的效率,依照性能优良且高效的要求,研制了一种澳洲坚果冲剪式破壳机,并偕同冲击式破壳机做了试验比较。[方法]以破壳机类型、澳洲坚果尺寸为试验因素,试验测定了2种破壳机的破壳率、整仁率和生产率。试验模式采用平衡完全随机析因设计,每个处理3个重复,每个重复用5 kg澳洲坚果。并利用SAS软件对试验数据做了方差分析。[结果]冲剪式的生产率显著高于冲击式,2种破壳机加工小果的生产率显著高于大果。冲剪式的破壳率显著高于冲击式,2种破壳机加工大果的破壳率显著高于小果。冲剪式的整仁率显著低于冲击式,两种破壳机加工大果的整仁率显著低于小果。[结论]与冲击式比较,冲剪式破壳机的生产率和破壳率均显著提高,该机的结构和参数有待进一步改进。     

基于离散元法的螺旋式排肥器性能模拟试验

为提高螺旋式排肥器对颗粒肥料的排肥稳定性与均匀性,采用离散元仿真软件EDEM对排肥器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,分析螺旋叶片直径、螺距和排肥轴转速对排肥器排肥性能的影响,获得排肥器工作参数与排肥量和排肥稳定性变异系数的回归数学模型。仿真试验结果表明:影响螺旋式排肥器排肥量的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,排肥量最大为221.2 g/s,最小为54.76 g/s;影响排肥稳定性变异系数的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,通过Design–Expert 8.0进行参数优化,确定排肥器最优参数组合,即螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、排肥轴转速15 r/min,此时排肥稳定性变异系数达到最小值,为8.48%,排肥器排肥性能较为稳定均匀。     

王草茎秆拉伸与剪切的强度特性

为研发优质高效的王草收获机械和加工机械,采用响应面试验设计和统计分析,从根径、取样高度2个维度上研究了收获期王草茎秆拉伸与剪切的强度问题,同时考察了茎秆含水率与观测截面的长径、短径、圆度对强度的影响。结果表明,在根径20~30 mm、取样高度10~200 cm、含水率72.53%~90.65%、长径15.20~30.40 mm、短径13.90~27.65 mm、圆度1.0144~1.2428范围内时,王草植株的节间抗拉强度、节间抗剪强度和茎节抗剪强度处于3.2456~28.9373MPa范围内。茎秆含水率在72.53%~90.65%之间变化时,对上述3个强度指标的影响在0.005水平上显著。根径、取样高度、长径、圆度等对3个强度指标的影响0.05水平上均不显著。含水率与根径、取样高度、长径、短径、圆度等在0.05水平上均线性无关。综上,相近生长期的王草植株,虽然其根径、取样高度、长径及圆度不同,但对茎秆强度无显著影响,茎秆强度的差异主要取决于茎秆内部组织结构的不同,含水率是独立影响茎秆强度的重要因子。     

夏威夷果脱皮装置关键参数设计

针对目前夏威夷果脱皮装置存在需先分级后脱皮、多是半自动、果径要求一致、效率低、合格率低、破损率高等缺点,研制一种螺旋对辊挤压式自适应脱皮装置。采集885个夏威夷果样本,测取带皮及脱皮果实三个方向上的果径,统计检验证实三径在0.05水平上均服从正态分布且相互之间在