高粱穗瓣籽粒拉伸力学特性研究

针对高粱在机械收获过程中的脱粒不净问题,研究了高粱穗瓣与籽粒的拉伸力学特性。试验选取了“辽杂37号”“晋杂34号”和“兴湘梁2号”3个品种的高粱为研究对象,以不同收获期、生长部位为试验因素,以拉伸断裂力为试验指标,研究各因素对高粱穗瓣、籽粒断裂时拉伸断裂力的影响规律。结果表明,品种、收获期、生长部位对高粱穗瓣、籽粒拉伸断裂力的影响极显著,影响拉伸断裂力的主要试验因子是生长部位。拉伸断裂力的大小与高粱自身的生长部位有关,高粱穗瓣断裂所需的力随着生长位势由上到下逐渐增大,变化范围2.479~9.627 N,且高粱籽粒拉伸断裂力随生长位势的变化趋势与穗瓣基本相似,变化范围2.386~8.314 N。3个品种中,“兴湘梁2号”的承载能力最强,所需拉伸断裂力最大。不同收获期的高粱有着不同的力学性质,综合来看,高粱收获宜选择在蜡熟期。该研究为高粱收获装备的研制优化与适时收获提供了理论参考。      

用图像法分析茄子在冻干过程中的水分动态运移规律

为研究真空冻干果蔬内部水分扩散及运移过程和规律,以茄子为研究对象,运用图像处理技术建立水分运移微位移场并以微位移量对真空冻干过程中果蔬内部水分扩散及运移规律进行表达和定量分析。使用CCD(charge coupled device)相机每隔1 h采集茄子样本在真空冻干过程中横截面图像,直至6 h冷冻干燥完成终止。用自动阈值分割法、K均值聚类算法、伪彩色图像处理法可准确提取出原始图像中未冻干区域,再用Sobel边缘检测法提取得到水分边界。将6幅边界图像叠加并以物料几何中心为原点建立微位移场,用Harris角点检测法提取水分边缘与坐标轴相交的各个角点及其坐标值,计算得到每隔1 h各角点的位移量。通过对角点位移量与物料含水率相关性分析可知,模型显著性检验概率0.000 1,决定系数达0.999 8,说明模型检验极显著且拟合精度高。回归参数的检验结果表明,四个角点的微位移量对物料含水率平方的响应极显著,说明物料干燥水分边界微位移场变化量与含水率的关系可用该回归模型预测,物料含水率可用表达水分边界的微位移场参数来表示。该研究为果蔬冻干水分在线检测提供了一种新的方法,同时也为探索冻干机理和低能耗冻干工艺提供了参考。     

基于ANSYS的柠条圆盘锯式切割部件有限元分析

柠条圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。为此,通过分析圆盘锯式切割部件的工作特性,结合柠条收割要求,确定三圆盘锯式切割部件的各部件的尺寸参数,并利用三维实体建模软件UG建立切割部件模型,导入有限元分析软件ANSYS中进行结构静力学分析,对单个锯齿上刃部点在不同切割深度下的应力、应变进行仿真分析,旨在为优化柠条收割机切割部件结构参数设计提供依据。     

柠条收获机圆盘锯式切割系统动力学仿真与参数优化

根据圆盘锯式切割系统的各部件的尺寸参数、柠条参数,在三维实体建模软件UG中建立单组切割部件和切割对象柠条的简化模型,导入动力学分析软件ADAMS中,对对象进行柔性体替换,进行刚柔耦合动力学特性分析。以切割锯盘的直径、厚度和切割部件的转速为影响因素,选取切割系统与柠条的作用力在各向的分力为评价指标表征柠条平茬效率,对影响平茬效率和功率的参数进行了三因素三水平的虚拟正交试验,得到各指标的响应面回归方程,并通过田间试验进行验证及对比分析。结果表明,当切割锯盘直径为400 mm,切割锯盘厚度为5 mm,切割部件转速为1500 r/min时,单组切割部件的切割功率为12.32 kW,柠条收获机的平茬效果最好。     

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。     

柠条收割机圆盘锯式切割部件运动学仿真

圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。分析圆盘锯式切割部件的运动过程,结合柠条收割要求,建立三圆盘锯式切割部件的运动参数表达式,并利用UG NX软件建立切割部件模型,导入机械动力学仿真分析软件ADAMS进行动力学分析,对单个锯齿上刃部点的运动轨迹进行仿真分析研究,为柠条收割机结构参数设计提供依据。      

小子粒精少量排种器排种过程动力特性分析

针对研制的小子粒精少量播种机核心部件——多头异型螺旋槽排种器的设计参数确定,对小子粒种子在整个排种过程充种区、护种区和排种区的运动状态、受力情况和运动参数等动力特性进行了分析,并对多头异型螺旋槽及排种轮的几何参数进行了动力选择,以及比较分析了竖放形式的情况。获得了在正常播种行进速度下优化的排种轮设计参数,为小子粒精少量播种机设计提供了依据。      

高粱籽粒压缩力学特性研究

为探索高粱籽粒在播种、收获、储运及加工过程中的机械损伤规律,研究了高粱籽粒的压缩力学特性。选取晋杂34号、辽杂37号、兴湘梁2号3个高粱品种的籽粒为研究对象,研究品种、含水率、压缩方向对压缩变形量、屈服载荷、破坏能等指标的影响规律。结果表明：品种、含水率、压缩方向对高粱籽粒的压缩变形量、屈服载荷、破坏能的影响显著（P<0.000 1）;随着含水率的升高,屈服载荷呈下降趋势,压缩变形量和破坏能呈先减小后增大的趋势;相同含水率下,3个高粱品种籽粒的Z轴方向对应的压缩变形量、屈服载荷、破坏能均最大,Y轴方向次之,X轴方向最小。该研究结果为高粱播种、收获及储运等装备的研制优化提供理论参考。     

品种及含水率对谷子籽粒力学性质的影响

谷子籽粒群是具有黏弹性性质的生物材料,谷子加工储藏和机械收获等作业环节需考虑其黏弹性,该文研究了不同品种、不同含水率对谷子籽粒群黏弹性力学指标的影响。该试验以不同品种、不同含水率为试验因素,以谷子籽粒群的瞬时弹性模量、迟滞弹性模量、松弛时间和黏度系数为试验指标进行蠕变试验,并对试验结果进行方差分析。结果表明:谷子籽粒群的蠕变特性可由四元件Burgers模型描述,不同含水率、不同品种谷子籽粒群的蠕变参数各异。品种对谷子籽粒群的迟滞弹性模量影响显著,晋谷21号谷子籽粒群的迟滞弹性模量均值为0.609 3 MPa,显著高于张杂10号的0.522 2 MPa。含水率对谷子籽粒群的瞬时弹性模量、迟滞弹性模量和黏度系数影响均显著,均呈随含水率升高而降低的趋势,含水率为12.10%的谷子籽粒群的瞬时弹性模量0.752 6 MPa显著高于含水率为16.05%的0.613 6 MPa和20.00%的0.569 7 MPa,含水率为12.10%、16.05%、20.00%的谷子籽粒群的迟滞弹性模量分别为0.706 4、0.583 5、0.407 5 MPa,含水率为12.10%的谷子籽粒群的黏度系数1 234.7 MPa·s显著高于20.00%的796.8 MPa·s,含水率对谷子籽粒群的松弛时间影响不显著。该文通过试验研究了不同品种和不同含水率的谷子籽粒群的蠕变特性,为谷子低损收获、加工储藏及参数优化提供了理论支持。