草类物料压缩过程中流变学研究的最新进展

草物料压缩过程实质上是草物料加工的流变学过程。尤其最近对新鲜草物料压缩全过程中流变学规律的试验研究(项目50165001),又取得了新进展。首先,系统论述了国内外对草物料压缩流变学压缩试验研究的历程以及理想状态下,阶跃历程的蠕变和应力松弛试验的研究情况;然后推进到工程上任意历程的流变学试验研究。在此基础上,又对草物料压缩工程中的流变学规律进行了深入的试验研究。由此不仅首次揭示和提出了草物料压缩过程中流变学的实质规律,而且在研究草类物料蠕变和应力松弛流变学理论、方法上也取得了进展。     

草资源物料加工过程的基本性质分析与推理

根据对草物料压缩过程的试验研究,就与草物料加工过程有关的基本性质进行分析推理。对草资源物料加工的基本性质进行分析,旨在加深对草物料重要性的认识。研究的主体是草类物料基本性质的推理及关于开式压缩、闭式压缩的实质;压缩过程中流变过程的实质,尤其对压缩过程中应力松弛的实质的分析等都是草物料加工中最基本的问题。     

压捆机压缩频率与压缩室三维应力关系的试验研究

压缩频率与压缩室三维应力直接影响牧草压捆机的生产率和结构尺寸,是主要设计参数。本研究以方草捆压捆机为试验设备,以羊草作为试验物料,研究开式压缩中压缩频率与压缩室三维应力的关系。在压捆机工作过程中,采集压缩过程中草物料在压缩室3个相互垂直方向上应力,分析三维应力间的相互关系,以及不同压缩频率下三维应力的变化趋势。结果表明:同一压缩频率下,三维应力值均随时间呈指数规律变化;压缩频率改变导致三维应力数值变化,但对三维应力本身变化规律无明显影响;单纯提高压缩频率会造成活塞轴向压缩力下降,进而影响其他两个方向应力。     

苜蓿在直接压缩过程中的力学特性研究

在多功能草物料压缩试验台上,以苜蓿干草为试验物料进行了压缩试验,研究了苜蓿在直接压缩过程中的力学特性,为降低压捆机的功耗、保证产品的密度以及压捆机的优化设计提供了依据。采用虚拟仪器分别获得直接苜蓿压缩过程中的力和位移信号,对该信号进行分析处理,获得了苜蓿在不同截面直接压缩时应力与应变的关系曲线,计算其弹性恢复率,揭示了压缩室截面积对弹性变形恢复率影响很大。试验表明,苜蓿直接压缩过程中的应力-应变关系为非线性,加载曲线与卸载曲线不同,且卸载曲线回不到原点。这表明,草物料在压缩时具有粘弹性,导致在推移、换向、卸载过程中产生应力松弛。     

草类物料压缩试验研究中的突破性进展

在国内外草物料压缩试验研究的基础上,对新鲜草物料压缩流变进行试验研究,总结出了草物料压缩试验研究过程中几个带有突破性的进展,较系统地展示了草物料压缩研究逐步深入的历程和规律,对草物料压缩基础研究的发展有重要意义。在国外研究“闭式压缩”很长时间后,我国开始了“开式压缩”试验研究。从实验室的局部过程的试验研究,发展到压缩工程全过程的试验研究;从一般工程力学的研究,推进入到压缩过程流变学试验研究;从理论上的阶跃历程的流变学试验研究,跨越到工程上任意历程的流变学试验研究,将草物料压缩流变研究推向新阶段。最后又提出了变断面积的压缩流变试验研究,继续推进草物料压缩工程和草物料加工流变学发展。     

新鲜草物料压缩过程中应力松弛的试验研究

为了揭示新鲜草物料压缩过程中应力松弛的规律,探索压缩新鲜草物料工程优化设计的基本因素,以工程上最常用截面积为360×460mm的液压高密度捆草机为试验装置,采用多种压力、位移传感器和现代测试手段,选择了有代表性的新鲜苜蓿草、苏丹草(揉碎)和玉米秸秆(揉碎)作为试验物料,其含水率分别为48%,52%,62%。将每种物料分成若干个喂入量,每种喂入量进行一个完整的试验过程,测取与应力松弛有关的全部数据、信息。通过试验,揭示了3种物料中同一种物料不同喂入量时草片应力松弛的基本规律,以及3种物料在相同喂入量时的基本规律,从而为物料、喂入量对压缩工程的压缩力、功、功率、压缩频率等动力学参数优化提供了参考。     

苜蓿在压捆过程中草片密度变化规律的研究

以优质干苜蓿为研究对象,在草物料压捆试验台上进行5种截面的压捆试验,布设了压力传感装置和位移传感器,采集整个压缩过程中作用在苜蓿草片上的压缩力与草片的厚度及草片所在位置,通过数据分析处理,得到了苜蓿在压捆过程中草片密度分布规律。结果表明:不同截面下草片在压捆室内压紧时和变形恢复后的密度分布规律基本相同,在压捆过程中草片的密度可分为3个区域—致密区、密度平稳区、密度降低区;并指出在密度平稳区,有一个自然形成的应力松弛过程,使草片内的弹性恢复应力减小,打捆最好在此区进行,有利于提高草捆形态的稳定性。     

牧草应力松弛特性研究

通过应力松弛试验,研究了在喂入量（初始密度）一定时不同恒应变（压缩密度）下牧草的应力松弛特性,分析了牧草在不同试验条件下的应力松弛规律。研究结果表明：当喂入量（初始密度）一定时,牧草发生的恒应变越大,起始松弛应力也越大,经相同时间的松弛后,残余应力也越大,而应力松弛速度是先快后慢。     

饲用甜高粱秸秆压缩松弛试验研究

利用多功能电子蠕变松弛试验机及自制压缩装置,以揉碎的甜高粱秸秆为试验物料,选取不同的喂入量为试验因素进行压缩松弛试验研究。结果表明:喂入量对压缩后物料的变形恢复量的大小具有一定的影响,其恢复变形过程主要发生在应力衰减拐点处。依据试验数据建立了相应的数学模型,其拟合决定系数均大于0. 99,均方根误差均小于0. 09,对实际生产具有一定的指导意义。     

新鲜草物料压缩过程中压缩力的变化规律

为推进草物料压缩设备的发展和开发新鲜草产品,对新鲜草物料进行了压缩试验研究.以截面积为360 × 460mm液压高密度压捆机为试验装置,选择3种典型的新鲜草物料(苜蓿草、苏丹草和玉米秸秆)为试验对象,对其在压缩过程中的压缩力进行了测试研究.通过对试验数据进行处理,获得了同种草物料在相同压缩密度条件下喂入量对压缩力的影响规律,并对3种草物料在相同压缩密度和相同喂入量条件下的压缩力进行比较,为压缩设备的优化设计提供了重要的理论依据.     

牧草应力松弛时间及其应用

分析了牧草在不同初始密度下的应力松弛时间，针对牧草在高密度压捆过程中应力松弛规律，提出了根据牧草第1应力松弛时间确定高密度压捆机压缩频率，为合理选择高密度压捆机的压缩频率提供了一种新方法。并以此确定了不同初始密度下高密度压捆机的压缩频率范围。     

利用TRIZ理论对圆捆机成捆系统创新设计

圆捆打捆机结构简单、故障率低且便于维修,不足之处在于圆捆机作业时,当成捆室物料增多,成捆室压力逐渐增大,在压力作用下后仓出现一定的打开现象,从而导致草捆密度下降,成捆效果不好.该文结合圆捆机的结构,分析物料在圆捆机成捆室的成捆原理,运用TRIZ矛盾矩阵和创新原理对圆捆机成捆室结构和液压控制方式进行改进,提出两种提高物料...     

牧草压缩过程应力松弛试验研究及压缩活塞的力学分析

应力松弛是牧草压缩过程中显著的流变学特性。研究压缩室不同截面下的应力松弛特性,可为牧草压捆机的压缩频率的确定提供理论依据。为此,以高密度压捆机为试验装置,以羊草为试验材料,分别以360mm×4 4 0 mm、3 6 0 mm×4 5 0 mm、3 6 0 mm×4 6 0 mm这3种压缩室截面进行试验,获得了压缩室不同截面下应力松弛特性。试验表明:在不同截面下开始应力松弛的前3s应力松弛明显,在3s之后应力随时间的推移而松弛放慢,超过10s应力松弛速率趋于水平,从尽可能使草片有较充分应力松弛和保证较高的生产率的综合角度出发,在实际牧草压缩生产中将压缩频率选在3~10s之间较合理。在试验的基础上,对压捆机压缩活塞进行力学分析,寻找出了压缩活塞工作过程中最容易变形的部位,为压捆机压缩活塞的设计及结构强度校核等提供了依据。     

水稻收获打捆一体机压缩装置设计与试验

为了解决水稻秸秆回收难题,防止秸秆焚烧污染环境,设计了水稻收获打捆一体机。本文针对压缩机构选择依据不足,对一体机压缩机构进行参数设计,应用ADAMS虚拟样机确定压缩机构参数与驱动转矩的影响关系,为小方捆压缩机构设计选择奠定基础。对新压缩机构设计田间试验,设计三因素五水平正交旋转试验,得到回归方程与影响草捆密度的主次因素,应用Mat Lab软件计算打捆最优参数组合为:草捆长度为650mm、喂入量为2.5kg/s、出口高度为240mm,最优值为155kg/m^3。在该参数下进行田间验证试验,草捆密度为150~160kg/m^3,满足使用要求。     

农业物料力学试验测控系统设计

介绍了基于计算机的农业物料力学试验测控系统的组成和测控软件。应用结果表明，该系统工作可靠，虚拟仪器面板操作简便，实现了农业物为力学试验数据采集及试验过程自动化。     

基于虚拟样机技术的牧草高密度压捆过程分析

针对直接利用高密度压捆机对牧草高密度压缩过程进行研究时,传统的试验研究和理论分析方法存在的问题,对牧草的高密度压捆过程进行了计算机分析与仿真研究。引入了虚拟样机技术,使用ADAMS软件对牧草的高密度压捆过程进行分析,建立压缩过程中牧草的ADAMS模型,并对ADAMS的建模方式、模型结构进行了验证。通过分析获得模拟弹簧的刚性系数k随时间的变化规律,进而对牧草压缩工况进行优化分析。     

玉米秸秆木质纤维含量与应力松弛特性关联度研究

应力松弛是玉米秸秆重要的流变特性,直接影响到玉米秸秆打捆的压缩变形、生产率和功耗.利用INSTRON 3367材料试验机和自制压缩筒组件进行了玉米秸秆闭式压缩应力松弛试验,并测定了北京、辽宁、山东、湖北、陕西和重庆等地13个不同品种的成熟期玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素质量分数.以拟合应力松弛曲线得到的应力松弛时间、平衡弹性模量等作为应力松弛特性考核指标,采用灰色关联法分析玉米秸秆的应力松弛特性与木质纤维组成的相关性.研究表明,不同品种的玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素质量分数差异均显著(P＜0.05),应力松弛时间和平衡弹性模量主要与木质素质量分数相关,半纤维素质量分数主要与应力松弛时间相关,而三参数与纤维素质量分数相关度均较低.从微观角度来看,其关联度主要取决于各成分在细胞壁中的位置和功能.     

饲草秸秆大截面压块成形的力学分析研究

我国是一个农业大国,牧草、秸秆资源丰富,对牧草、秸秆的充分利用是影响我国畜牧业发展的一个主要因素。将牧草、秸秆进行压缩制成草块,解决了其储运这一关键性的难题,是畜牧业实现向节粮型转变的重要手段。为此,对饲草秸秆大截面压块成形的机理进行了探讨,通过力学分析研究了物料在压缩过程中的受力状况,得出了轴向压应力沿成型槽方向的分布规律以及活塞压力的数学表达式。     

秸秆切割揉碎卷制成型机设计与试验研究

针对我国农牧业生产中农作物秸秆产量不断增加，秸秆收储难、利用率低的现状，以及现有秸秆卷制成型机功能单一、可靠性差等问题，研制了一种新型秸秆切割揉碎卷制成型机具。设计了切割揉碎装置、强制喂入装置、成捆室和缠网机构等主要工作部件，并对机具进行了田间性能试验。试验结果表明:捡拾幅宽为2.2 m，成捆率为100%，草捆密度为150.8 kg/m3，牧草总损失率为1.95%。该机工作性能可靠，各项性能指标均达到了国家标准规定的要求，对研究秸秆高效、高质量收获具有重要的指导意义。