苜蓿压捆过程中压缩与恢复应力传递规律

探索苜蓿在压捆过程中,由松散状态压缩成草片时在压捆室不同位置的轴向应力变化规律及传递模型。以草片为研究对象,选喂入量为4 kg/次,在草物料压捆试验台上进行了5种截面的压捆试验。每种截面布设2套压力传感装置和3个位移传感器,由基于虚拟仪器的草物料压缩测试系统采集各传感器的信号,记录了每次压缩时草片的压缩与恢复应力和位置、草片的压缩量及回弹量等数据。结果表明苜蓿在不同截面下压缩与恢复应力具有相同的传递规律,但截面尺寸影响草片的最大压缩应力和最小恢复应力的数值且为非线性关系。指出了由松散苜蓿压缩成草片所需要的压缩应力最大,是压捆机设计中的基本参数。揭示了草片最大压缩应力随位移的变化呈指数下降,在压缩室内草片(4~5个草片)的压缩应力较高,在捆草室内草片的压缩应力较低,建议压缩室长度为900~1 000 mm。草片最小恢复应力表现为随位移增加而增加,达到一定位置时随位移的增加而下降。通过回归分析,获得了苜蓿在压捆过程中压缩与恢复应力传递规律和相应的数学模型,其复相关系数均大于0.9091,说明压缩与恢复应力和草片的位置密切相关,模型回归效果较好。试验结果可为草物料压捆机的动力选择和优化设计提供基础数据和理论依据。     

秸秆圆捆机捆绳机构的参数优化与试验

针对我国中小型圆捆机收获的秸秆捆易于膨胀松散、甚至散捆的问题,设计了一种与钢辊式圆捆机相配套的捆绳机构。在秸秆捆力学特性测定及其膨胀变形影响因素分析的基础上,利用钢辊式圆捆机试验台,选取影响捆绳机构性能的导绳轮半径、链轮中心距圆捆机侧壁的安装距离、以及捆绳在秸秆捆端部缠绕的圈数作为试验因素,以秸秆捆膨胀率和捆绳消耗量为评价指标进行试验研究。结果表明:对秸秆捆膨胀率贡献率依次为安装距离、导绳轮半径、圈数;对捆绳消耗量贡献率依次为导绳轮半径、安装距离、圈数。当试验因素参数组合为圈数2圈、导绳轮半径70 mm、安装距离62 mm时,秸秆捆膨胀率为4.42%,捆绳消耗量为2.93 kg/t。研究结果可为圆捆机捆绳机构的研究和设计提供理论及技术依据。     

卡扣式方草捆打结器的集成与试验

为了满足生产中对方草捆打结器的实际需求,在分析方草捆打捆机使用的D型打结器及食品包装打卡机结构和工作原理的基础上,将两者优点加以集成,设计了打卡装置,取代D型打结器的打结钳嘴及驱动机构,从而组成了新型卡扣式方草捆打结器。由原来D型打结器的打结动作变为挤压卡扣,为验证新型打结器的适用性,制作了打结器试验台,进行了卡扣挤压的力学试验。3种不同规格的的U型卡扣和聚乙烯捆绳正交试验结果表明,用506号U型卡扣捆扎直径为2.5 mm的聚丙烯捆绳,卡扣成结率达99%,捆绳锁紧率为100%。在整个试验过程中,送绳、夹绳、打卡和割绳等主要动作时间配合恰当,依序顺利完成,满足设计要求。研究结果为进一步优化结构、工作参数及生产考核提供参考。     

高密度压捆时牧草在压缩室内的受力和变形研究

牧草从首次压缩到离开压缩室的整个压缩过程中,牧草在整个压缩室不同位置的受力、变形和变形恢复等均是变化的。该文利用电测技术对其进行测试研究,获得了相应的变化规律,这对高密度捆草机压缩室长度的确定和捆束装置的选择等均有重要意义。     

椰子水饮料贮藏稳定性及流变学特性的试验研究

椰子水饮料在贮藏过程中会出现沉淀和悬浮物等问题,直接影响产品的外观品质和流变学特性。该文以椰子水饮料为试验材料,系统研究椰子水饮料在4℃冷藏、20℃室温和37℃保温贮藏条件下,各营养成分的变化和货架期,并采用流变仪测定椰子水饮料的流变学特性,揭示椰子水饮料的流变特性与贮藏稳定性之间的关系。研究结果表明,椰子水饮料在4℃冷藏条件下贮藏50 d,固形物含量、pH值、总酸度、Vc含量变化均不大,pH值由(4.5±0.01)降至(4.48±0.02),固形物质量分数在(4.5±0.03)%～(5.0±0.02)%波动,总酸度由(1.01±0.01)g/L降至(0.94±0.01)g/L,Vc损失(6.0±0.03)%,稳定程度较好,细菌菌落总数小于100 CFU/mL。椰子水饮料的流变学特性表现为典型假塑性流体,在剪切速率为200 s-1温度从4℃升高至40℃时,其黏度从(0.018±0.003)mPa·s升高至(0.030±0.001)mPa·s,体系黏度随着温度变化程度更缓和,对温度的敏感程度低,具有良好的贮藏稳定性。该试验研究可以为中国实践生产椰子水饮料的品质变化提供理论依据。     

草被覆盖对坡面侵蚀形态与产沙过程的影响

通过径流冲刷模拟试验,采用三维激光扫描和常规观测相结合的方法,分析了草被覆盖对坡面侵蚀形态和产沙过程的影响。结果表明：与裸坡小区相比,草被小区坡面侵蚀发育不明显,其产输沙过程线也较低且平缓;产沙过程和侵蚀形态发育具有同步（趋势相同）性,试验条件下坡面产沙过程的峰值在侵蚀形态发育活跃期后2～4 min出现。     

完整稻秆卷压过程应力松弛试验

为深入研究完整稻秆在卷捆压缩过程中的流变特性,该文利用自制的钢辊式圆捆机卷压试验台进行了完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。选择稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入速度为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,进行4因素5水平正交旋转组合试验。结果表明:完整稻秆卷压过程应力松弛模型可用1个Maxwell单元和1个弹簧并联组成的三元件方程表示;各因素对应力松弛时间贡献率排序依次为稻秆含水率、草捆干物质质量、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;对平衡弹性模量贡献率排序依次为草捆干物质质量、稻秆含水率、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;当稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17 kg、卷捆钢辊转速为257 r/min、稻秆喂入速度为1.6 kg/s时,应力松弛时间和平衡弹性模量可分别达最佳值17.08 s和4.01 k Pa。试验结果可为圆型打捆机对完整稻秆的卷压工艺优化及其压缩机理分析提供必要的理论与技术支持。     

打结器驱动齿盘打结性能对比试验研究

驱动齿盘作为方草捆压捆机打结器的重要组成零件及总动力源,其参数特征对打结器成结率有着必然影响。目前打结器成结率受夹绳、割绳、脱扣不充分等影响严重,而驱动齿盘结构及参数对该失误影响显著,该文针对以上问题设计了分体式驱动齿盘CTRC_I和CTRC_II。其中分体式驱动齿盘CTRC_I由CTRC底盘与反"9"字型凸轮块组成,CTRC_II由CTRC底盘与圆弧切线型凸轮块组成。在相同试验条件下,通过与NewHolland驱动齿盘进行室内试验对比分析可知,CTRC_I齿盘的稳定成结率(90.0%)显著高于(P<0.05)NewHolland(83.5%)和CTRC_II齿盘(65.0%),凸轮结构对成结效果影响显著。NewHolland齿盘与剑麻绳、CTRC_I齿盘与聚丙烯绳、CTRC_I齿盘与剑麻绳等3种配合具有较好的稳定成结率,比其他配合高22.7%～53.5%。不同转速下,CTRC_II齿盘对捆绳的平均最大拉力最大,CTRC_I齿盘最小。CTRC_I齿盘所成绳结质量最高,但捆绳非有效消耗量也相对最大。最终采用层次分析法和功效系数法进行综合效益分析可知,CTRC_I和NewHolland齿盘综合性能优于CTRC_II齿盘,且CTRC_I与聚丙烯绳配合时,综合性能最好。     

草带宽度对紫色土坡面细沟形态及水土流失特征的影响

为了解不同草带宽度对紫色土坡耕地水土流失的影响,以铺设四季青草带的紫色土坡面为研究对象,采用放水冲刷模拟试验,以裸坡为对照组,研究不同放水冲刷流量和草带宽度条件下坡面细沟形态变化和减沙减流效应.结果表明:(1)沟深随草带宽度增大呈先减小后增大趋势,而沟宽、沟长和沟宽深比均随草带宽度呈先增加后减小趋势;此外,沟宽、沟深和...     

不同氮形态对铅胁迫下苏丹草根系形态及铅吸收富集特征的影响

为进一步研究富营养化水体中不同氮形态和重金属对修复植物的交互作用,通过水培试验研究了水体中不同形态氮培养对铅胁迫下苏丹草根系形态及其对铅吸收富集的影响。结果表明,水体Pb(0.5mmol/L)污染时,不同氮形态培养虽然对苏丹草根系形态有一定的影响,但没达到显著性差异,然而对苏丹草根系中丙二醛(MDA)含量及其各器官生物量的影响达显著差异(p<0.05),NH4—N营养液培养的苏丹草根系MDA含量比NO3—N,NO2—N营养液培养的分别高出了4.6和1.6倍;NO3—N营养液培养的苏丹草根、茎、叶生物量比NH4—N营养液培养的分别高出了28.7%,19.6%和23.9%,比NO2—N营养液培养的高出37.6%,30.9%和36.7%。水体Pb(0.5 mmol/L)污染时,NO3—N营养液培养的苏丹草根中Pb浓度明显比NH4—N营养液培养的高出2倍多,且其地下富集系数最大;NO2—N营养液培养的苏丹草茎中Pb浓度明显比NH4—N营养液培养的高出近8倍,且其对铅的转运能力影响作用最强。这表明受重金属污染的富营养化水体中如存在不同形态氮,在一定程度上还有利于削弱重金属对修复植物的毒性作用,增大水体对某些重金属的环境容量。     

青贮稻秆圆捆打捆机的改进研究

该文对适用于稻秆青贮收获的改进型圆捆打捆机进行了试验研究,这种配置喷液体添加剂系统的改进型圆捆打捆机适应性更广,并可为中国秸草收获机械的技术进步提供借鉴。按照稻秆青贮收获的要求及试验研究,这种改进型圆捆打捆机的打捆室可采用2组短胶带和6个钢辊组合结构,并且可在打捆室入口处配置喷嘴,从而在完成各类稻秆捡拾打捆的同时喷入液体添加剂进行稻秆的调质。     

风积沙掺量对冻融-碳化耦合作用下混凝土耐久性的影响

针对寒区农业水利工程中混凝土的实际服役环境,利用风积沙等质量替代部分天然河砂制备不同风积沙替代率的混凝土为研究对象进行冻融循环-碳化耦合试验。分析冻融循环-碳化耦合作用下风积沙混凝土的损伤过程,借助核磁共振仪探讨了混凝土的孔隙结构演变与其耐久性之间的联系。试验结果表明,每个试验周期中,经历相同冻融循环次数和碳化时间,但作用顺序不同的情况下,冻融循环-碳化作用对混凝土造成的损伤大于碳化-冻融循环作用;当风积沙替代率由0增加至40%时,混凝土的初始孔隙度降低,同时试验中的质量损失率和相对动弹性模量变化减小;混凝土内部凝胶孔和少害孔占比对其孔隙度和相对动弹性模量具有主导作用,当凝胶孔和少害孔占比之比在5～25之间时相对动弹性模量和孔隙度变化不超过1%,在0～5之间减小时相对动弹性模量和孔隙度变化明显;风积沙的加入改善了混凝土的孔隙分布,风积沙替代率为40%的风积沙混凝土表现出良好的抗冻融、抗碳化能力。该研究可为风积沙混凝土在寒区农业水利工程中的研究与应用提供依据。     

荷载与腐蚀冻融耦合作用下再生混凝土耐久性能试验

现有的荷载与环境多因素研究大多是通过给试块设计安装一套夹具,然后拧紧螺丝或者用千斤顶对试块施加荷载（应力）,再用此带着夹具的试块进耐久性试验,此方法操作困难、繁琐,极易发生应力损失,使研究的准确性急剧降低。该文提出了一种具有操作简便、控制精准等优点的耦合作用机制,采用先加载再腐蚀冻融,且以此循环作用的方式来模拟混凝土真实工作状态,并对普通混凝土及再生混凝土在多因素耦合作用下耐久性能进行研究。该文试验加载制度分别采用0、40%、70%应力水平的重复荷载与25次腐蚀冻融交替2次,并对此耦合作用下再生混凝土与普通混凝土进行了宏观和微细观试验研究。试验结果显示：在宏观方面,随着应力水平的从0增加至70%,再生混凝土和普通混凝土的抗压强度损失率分别增加27.2%和100%,再生混凝土在多因素耦合作用下的耐久性能表现更佳,荷载会使普通混凝土和再生混凝土的劣化速度加快;在微观方面,在腐蚀冻融50次后,再生混凝土和普通混凝土的显微硬度损失率分别为8.1%和23.8%,环境扫描电镜（environmental scanning electron microscope, ESEM）结果也可以看出界面过渡区是混凝土中较薄弱的环节,且在冻融循环作用前,天然粗骨料界面过渡区处黏结强度和塑性变形能力较强,冻融循环作用后,再生粗骨料界面过渡区处抗冻融腐蚀能力更好。该结果为普通混凝土耐久性改进及再生混凝土的推广应用提供理论参考。     

基于准静态压缩方法的玉米粒破碎试验

为减少粮食因破碎而导致的损耗浪费,探索玉米颗粒的抗破碎能力,该研究利用准静态压缩试验共获得了920组玉米粒的力学数据,并通过韦伯分布拟合对玉米粒破碎力进行了分析。试验对比压缩方位及压缩速率对玉米粒破碎力的影响,确定准静态压缩的试验条件,在此基础上探索玉米含水率、粒径、轴比对玉米粒破碎性质的影响。结果表明：沿玉米厚度方向压缩可获得玉米粒的最大破碎力;压缩速率小于0.10 s^-1时,压缩速率对玉米粒破碎力分布无影响。另外,玉米粒的含水率、粒径、轴比均影响其破碎力分布。含水率14.72%的玉米粒破碎力分布更为集中;小粒径玉米粒更容易破碎,粒径小于7 mm时玉米粒破碎率达100%;玉米粒破碎率和破碎力均与轴比呈反比,表明饱满圆润的玉米颗粒更容易发生破碎。该试验为玉米在储运、加工过程中的降碎降损提供了可靠的数据支撑。     

穴盘水稻秧苗茎秆蠕变与应力松弛特性的试验研究

为深入了解穴盘水稻秧苗茎秆拉伸过程中的力学特性,该文利用微控电子万能试验机对穴盘水稻秧苗茎秆常规拉伸、蠕变与应力松弛特性进行测试与分析。试验表明:常规拉伸一般有2次断裂,1次断裂前,应力-应变为线性关系,没有明显的屈服过程,且平均断裂应力大小随加载速率的增加而呈线性增加;拉伸蠕变和应力松弛过程分别利用伯格斯四元件模型和麦克斯韦五元件模型进行描述。通过对曲线进行拟合,得到相关的模型参数,基于选用的流变模型和本构方程,结合秧苗茎秆的生物体特点,分别对蠕变速率、蠕变柔量和应力松弛速率、应力松弛时间进行分析,结果表明:蠕变和应力松弛过程都是弹性动力与黏滞阻力之间彼此牵制的过程;蠕变过程产生与蠕变时间和初始应力呈正相关的塑性应变,应力松弛过程导致茎秆大分子链发生变化,均对秧苗茎秆造成一定损伤;秧苗茎秆内部含有柔嫩与粗壮2种组织结构。研究结果可为秧苗机械拔取的损伤评估和相关仿真分析提供参考。     

涝渍胁迫条件下Morgan模型的试验研究

涝渍胁迫条件下的作物水分生产函数对于正确评估减灾效益,合理制定涝渍灾害治理对策具有重要现实意义。作物水分生产函数按照模型形式可分为动态模型与静态模型,其中动态模型能模拟作物生长过程,具备一定的作物生理学基础,但鲜有见到关于涝渍胁迫条件下动态模型的研究。该文以水分亏缺条件下的作物水分生产函数动态模型(Morgan模型)为基础,通过利用涝渍指标进行转换,建立了适用于涝渍胁迫条件下的动态产量模型。该模型选用的指标包括常用的空间划分型涝渍分离指标(累积超标准地下水深SEW30、地面累积淹水深度SFW)与涝渍综合指标SFEW30,并为了克服前者在计算过程中涝害指标权重偏小的问题,引入时间划分型涝渍分离指标(累积超标准地下水深SEW30、受涝期间涝渍综合指标SWFDH)。根据连续多年的棉花涝渍胁迫试验数据对模型进行参数率定与验证,结果表明该模型预测效果良好,并推荐优先使用涝渍综合指标SFEW30。同静态模型相比,该模型参数在年际之间也表现出更好的稳定性。     

原料粒径及含水率对樟叶颗粒燃料密度及机械耐久性的影响

针对中国南方常见的香樟落叶资源利用率不高的问题,该研究通过试验研究了樟树叶颗粒燃料成型工艺,在用扫描电子显微镜成像法解释了胚料成型机理的理论基础上,通过单因素法分析香樟树叶热压成型过程中原料含水率、原料粒径对成型燃料密度和机械耐久性的影响规律。研究结果表明：燃料密度与机械耐久性呈正相关;随着含水率增加,成型颗粒的密度先增大后减小,机械耐久性持续减小;原料粒径减小后,成型燃料的密度与机械耐久性均有不同程度的增加且数值分布更密集。通过正交试验,验证含水率与粒径间存在对密度与机械耐久性存在显著的交互作用,确定樟树叶颗粒燃料最优压制工艺参数。试验结果表明,在环境温度120 ℃、压强110.14 MPa、保压时间60 s条件下,最优成型密度工艺参数为：含水率6%、粒径0.6～1 mm,最优机械耐久性工艺参数为：含水率3%、粒径0～0.6 mm。研究结果可为香樟落叶资源利用率提供参考。