棉秆力学性能试验

以创新棉958棉秆为试验材料,在万能试验机上对收割期的棉秆进行剪切、压缩、弯曲力学性能试验。试验结果表明：试样的含水率在30%～50%时,棉秆底部和中部的抗压强度、剪切强度较小,分别为1.66～3.13MPa、0.74～1.12MPa;试样的抗弯强度随含水率的升高而降低,试样底部弯曲强度为4.20～5.08MPa。在剪切、压缩、弯曲试验中,试样底部消耗的功分别为2.98～4.32N·m、2.91～4.34N·m、1.51～4.18N·m。     

棉秆轴向压缩特性的试验研究

采用电子万能试验机对棉秆进行轴向压缩试验研究。结果表明：干棉秆的弹性模量和轴向抗压强度明显高于湿棉秆；直径对棉秆的弹性模量和轴向抗压强度有影响，但无统一变化趋势；弹性模量和轴向抗压强度受节问影响。其平均值在节问2最大，节问5最小，节问3和节问4的值变化很小。     

棉秆压缩力学特性的研究

通过对棉秆的轴向压缩试验研究,得出其试验结果表明:棉秆在相同加载速率、不同节间、不同含水率条件下,其轴向弹性模量与抗压强度不同。棉秆的节间位置、含水率是影响弹性模量和抗压强度的重要因素。干棉秆的弹性模量与轴向抗压强度明显高于湿棉秆,而弹性模量与轴向抗压强度受节间影响,其平均值在节间2时最大。     

影响切碎棉秆压缩成型过程的探讨

我国农林业加工残余物资源极为丰富,每年产出的农作物秸秆总量约为7亿t以上,除一小部分用于副业原料、肥料和饲料外,大量的秸秆以低效、低功能燃烧方式作为炊事燃料,或没有充分利用而被丢弃在田间焚烧,既危害农业及农村生态环境,又浪费可再生能源资源。将棉秆等生物质废弃物,切碎后用机械加压的方法压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料,是农林废弃物能源化利用的一种有效途径。为此,通过对切碎棉秆成型块的物理特性等方面进行分析,探讨了各因素对压缩成型过程的影响。     

棉秆切碎粒度对其压缩成型影响的试验研究

棉秆是一种富含韧皮纤维、木质化程度较高的硬茎秆。棉秆压缩成型可以制作高热值的燃料块,但是必须切碎才有利于成型。研究棉秆切碎粒度对压缩成型的影响规律,可以有效解决棉秆燃料块品质和棉秆切碎能耗之间的矛盾,为棉秆压缩成型的工艺和设备提供一定的研究基础。采用CSS-44000电子万能试验机对不同切碎粒度的棉秆进行压缩成型试验研究,结果表明:在相同的最大压缩密度条件下,粗粒度棉秆所需压缩力最大;相同条件下,棉秆成型块经过应力松弛后,粗粒棉秆的松弛密度最小,松弛比最大。     

粉碎棉秆含水率对压缩成型的影响

对切碎棉秆采用电子万能试验机进行轴向压缩试验研究。结果表明:棉秆颗粒的含水率影响粉碎棉秆成型效果和成型块品质。棉秆颗粒的最优含水率应控制在10%～13%的范围内。含水率<7%成型块不密实,品质较差;含水率>16%会发生卸载的现象,不能成型。     

棉秆有限元模型构建及切割参数标定

为了给棉花打顶机械设计提供参数,利用复合材料力学知识建立了打顶时期棉秆的力学模型,获得其力学参数,并按不同方向进行了压缩和弯曲力学试验.采用HY-0580微型机电子万能力学试验机进行了不同组分的试验,所有机械弹性参数应用复合材料理论分析计算,确定了打顶时期顶部棉秆轴向压缩弹性模量:EZ=11.25MPa,径向压缩弹性模...     

棉秆起拔力的影响因素与试验研究

为了探讨棉秆直径、土壤条件(土壤含水率与土壤坚实度)、棉秆起拔角度对棉秆起拔力的影响,设计了一种简易棉秆起拔力测量装置并在田间对棉秆进行了起拔阻力测试试验。以棉秆直径、土壤条件为影响因素对棉秆起拔力分别进行单因素试验分析,并在单因素试验的基础上,采用二因素三水平正交试验方法,研究分析了棉秆起拔角度、土壤环境条件对棉秆起拔力的影响。试验结果表明:棉秆起拔力随着棉秆直径的增大而增大,并呈正线性相关关系;棉秆起拔角度、土壤条件对棉秆起拔力影响显著,主次顺序为棉秆起拔角度、土壤条件;试验条件下最佳起拔角度为30°,最佳土壤条件为土壤含水率16.8%、土壤坚实度330kPa。该研究为棉秆收获机械的设计及其作业时间提供了参考,有利于减少功率消耗及提高棉花秸秆的收获效率。     

棉秆起拔力关键因素的研究及试验

棉秆起拔力是设计棉秆拔秆收获机械的一个重要指标参数。为了研究收获期的棉秆高度、棉秆直径、土壤含水率、土壤坚实度等因素对棉秆起拔力的影响,在新疆农垦科学院的试验田进行了棉秆起拔力的测试试验,采集了其中5块试验田棉秆起拔力、棉秆直径、土壤坚实度、土壤含水率和棉秆高度的数据。试验结果表明:在已测得5块试验田的数据中,第3组棉秆起拔力最大,单株棉秆最大起拔力为821.1 N,平均起拔力为534.49N;第2块试验田的棉秆起拔力最小,单株棉秆最大起拔力为7 2 6.1 N,棉秆平均起拔力为473.62 N。对已获取的5块试验田数据做的回归分析表明:同一块试验田的棉秆起拔力与棉秆直径成正相关关系;土壤含水率越高,起拔力越小;土壤紧实度越大,起拔力越大;棉秆高度与棉秆直径成正比。     

棉秸秆二次炭化实验分析

针对新疆大量的生物质秸秆资源,尤其是棉花秸秆,在外热式炭化炉中炭化后比表面积不高、利用率低的问题,利用二次炭化的方法提高炭的比表面积。将干燥的棉秸秆在外热式炭化炉中以500℃炭化,再将炭化产物粉碎后分别在800℃和900℃的高温下,进行二次炭化,制得高活性生物质炭。同时,比较一次炭化产物、二次炭化不同温度产物的比表面积和吸附能力得出:温度越高,保温时间越长,制得炭的比表面积越大,吸附效果越好。实验结果表明:二次炭化有利于制得活性炭,提高生物质炭的经济价值。     

小麦茎秆机械强度的力学评价研究

农作物茎秆强度的研究对于农机研发、抗倒伏研究均具有重要意义,目前大多截取秸秆的一部分进行室内力学研究,这种方法破坏性强且难以表征作物在田间的实际生物力学特性。为此,以自然生长状态的小麦为研究对象,运用弹性梁弯曲理论,分析小麦茎秆在横向受迫条件下产生的回弹力T,并给出回弹力的具体表达式,发现回弹力T与反映小麦茎秆强度特性的弹性模量E、截面惯性矩I有关。同时,设计了单株小麦回弹力实验测量系统,在小麦收获期使用该测量系统进行实验验证,比较测量值与理论计算值之间的差异,结果表明测量曲线与理论曲线基本吻合,通过分析同一小麦茎秆不同作用点处回弹力的差异,可反映出不同茎节处的机械强度。研究表明:将回弹力作为小麦茎秆机械强度的综合评价指标是可行的,可为农作物茎秆力学特性检测仪器设计以及收获机械的设计提供理论依据。     

水稻谷粒的压弯剪力学性能试验

水稻谷粒的损伤与破碎除与其所受内外力的作用有关之外,也与其本身的力学性能有关。破坏力和破坏能是水稻谷粒力学性能的两个重要指标。为此,通过对水稻谷粒的挤压力学性能试验,测得了其压力-位移曲线;分析了水稻谷粒的挤压破碎过程,给出了破坏力与破坏能的计算方法。试验研究了弯剪载荷下水稻谷粒的力学性能,并对水稻谷粒的压、弯、剪力学性能进行了比较。其结果为相关机械的优化、设计提供了力学参数。     

大豆茎秆压缩力学特性的研究

为了研究大豆茎秆力学性能与大豆倒伏现象的相关性及对大豆的优种筛选进行评价,通过对大豆茎秆的轴向压缩试验,测定了3个品种、不同含水率和不同距地高度的最大承载力、最大应力、弹性模量和惯性矩.结果表明:干大豆茎秆的最大承载力、最大应力和弹性模量明显高于湿大豆茎秆;沿茎秆高度方向,最大承载力和惯性矩基本呈线性下降趋势,最大值在距地高度5cm以下;而最大应力基本上不变,弹性模量变化小,最大值在距地8～30cm处,最小值均在大豆茎秆顶端.不同品种间茎秆平均最大承载力、最大应力的差异明显:品种3的茎秆两者最小,品种2的茎秆两者最大.不同品种间的平均弹性模量和惯性矩也有差异:品种3的两者最小,品种1的两者最大.     

藜麦籽粒压缩力学特性的试验研究

为减少藜麦籽粒在收获与生产加工中受压缩而产生的破裂、破碎等机械损伤,通过对不同粒级的藜麦籽粒进行不同方位的静力压缩,研究藜麦籽粒在受压时的力学特性及与其基本物性参数间的关系。为此,测定了“蒙藜2号”的几何尺寸、球度等基本物性参数,并结合赫兹接触理论探究了不同压缩方位下粒级对受压籽粒力学特性的影响。试验结果显示:藜麦籽粒不同方位受压时,随粒级增大其破裂力、破裂能先增大后趋于平稳,弹性模量和最大破裂应力则存在先增大后减小的变化趋势。经方差分析可知:粒级变化对藜麦籽粒的最大破裂应力存在显著影响,且同粒级藜麦籽粒水平方位下的抗压能力大于垂直方位。结合试验结果与相关分析,可为藜麦收获及加工机械的设计与优化提供参考。     

花生荚果力学特性研究

为深入研究花生的力学特性,减小花生在机械脱壳过程中的损伤,以大白沙、黑花生、两粒红、小白沙4种东北地区主摘花生品种为研究对象,设计了花生荚果静压力学特性实验;以花生荚果破损形式、破损力、变形量为实验指标,以花生品种、受力位置、含水率、加载速度为影响因素,对花生荚果损伤力学特性进行了分析。结果表明:受力位置、含水率对荚果的损伤形式有一定影响;含水率、放置方式、花生品种对花生荚果破壳力有显著影响;含水率、放置方式、加载速度对花生荚果变形量有显著影响。研究结论可为花生收获、脱壳等机械加工等工艺参数的优化设计提供理论依据和技术参考。