参类种子剪切特性的试验研究

参类种子的剪切特性研究可以为降低参类种子播种时的伤种率和排种器的设计提供理论依据。利用物性分析仪,测试了不同参类种子在不同含水率、放置方向、剪切速度因素条件下对剪切性能的影响。利用正交试验测量各因素对试验的影响大小依次为放置方向、含水率、剪切速度。(1)未催芽的参种的剪切力大于催芽参种的剪切力,不同放置方向剪切力从大到小的顺序依次为平放、竖放、立放。(2)含水率对剪切力的影响:含水率越大剪切力越小。(3)剪切速度越大参种的剪切力越小。     

向日葵籽粒压缩试验及分析

探究葵花籽粒的破裂规律,为葵花加工工艺提供理论依据,使葵花籽粒在脱粒过程中保持完整,使用DNS1 0电子万能试验机对不同品种、含水率及放置方式的葵花籽粒进行准静态压缩试验。试验结果表明:品种、放置方式及含水率对葵花籽粒的破裂有显著影响,壳体的破裂方向均沿纤维方向破裂;不同品种、含水率的葵花籽粒,平放时的最大破裂力远大于侧放和立放;在3种放置方式下,SH363的最大破裂力均大于S31;平放时,两个品种的最大破裂力随含水率的变化曲线基本一致。研究向日葵籽粒的压缩特性可为向日葵加工生产提供理论基础。     

玉米种子抗压特性及裂纹生成规律

为降低玉米种子脱粒过程中的机械损伤,掌握玉米种子抗压特性及其裂纹生成规律,在LDS微机控制电子拉压试验机上,对不同品种的玉米种子进行了静态压缩试验.试验结果表明:最大破裂力随含水率的增加而降低;同一品种在相同含水率下,平放时最大破裂力最大,立放时最小,侧放时居中;同一放置方式时,不同品种玉米种子承载压力的能力不同;不同放置方式时,不同受压面生成裂纹的形状、部位和规律不同.     

裸燕麦籽粒剪切特性研究

为降低裸燕麦籽粒在播种、收获、储运及加工等过程中的机械损伤,研究裸燕麦籽粒的剪切破坏力学特性。试验选取广泛种植于山西的晋燕18号为研究对象,以含水率、剪切速度、剪切方向为试验因素,研究各因素对剪切破坏力、剪切破坏能等试验指标的影响规律。结果表明:含水率和剪切方向对裸燕麦籽粒的剪切破坏力、剪切破坏能影响均极显著。在含水率12.04%～22.56%范围内,裸燕麦籽粒的剪切破坏力与剪切破坏能均呈现出随含水率的提高而降低的趋势。裸燕麦籽粒腹沟侧向时,剪切破坏力最大,为18.86 N;腹沟向上时,剪切破坏力最小,为14.44 N。剪切速度对剪切破坏力影响不显著,剪切速度对剪切破坏能影响显著,随剪切速度的增加,裸燕麦籽粒的剪切破坏能增大。本研究为裸燕麦机械化作业装备的设计研发提供理论参考。     

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性研究

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性是荞麦生产机械设计和研发的重要参考数据。为此,研究了含水率、加载速率、加载方向、荞麦品种等对荞麦籽粒的压缩和剪切特性的影响。结果表明:在籽粒含水率为13.5%～19.5%范围内,籽粒含水率、加载方式和荞麦品种对荞麦籽粒力学性能影响显著;随着含水率降低,压缩破碎负载增加,形变量减小,剪切力增加;荞麦籽粒具有明显的各向异性特征,横向加载比立向加载的压缩形变量小、压缩破碎负载大、压缩时间长;剪切力由大到小依次为横切、纵切、立切,剪切时间由短到长依次为纵切、横切、立切。西农9979籽粒抗压抗剪能力最强,其破碎负载、压缩形变量和剪切力也最大;甜荞1211的破碎负载和剪切力次之,压缩形变量最小;甜荞921的破碎负载和剪切力最小,压缩变形量再次之。同时,基于试验结果,对不同加载条件下破碎负载﹑压缩形变量和剪切力与籽粒含水率进行了拟合回归分析。     

寒地水稻芽种静压力学性能的试验研究

为减少芽种在运输、播种过程中的机械损伤,以寒地水稻品种空育131为试验材料,对其芽种进行静压力学试验分析。同时,对7种19.07%~37.13%不同含水率的芽种,以一定速率加载,在平放、侧放和竖放形式下压缩,研究含水率对芽种压缩破损力、破损应力、弹性模量与破坏能各物理机械性质分布规律,建立了各种物理机械特性与含水率之间的回归方程。结果表明:同一含水率下,平放压缩破损力最大,侧放压缩时次之,竖放压缩时最小。静压力学性质试验分析结果为机械式精量播种机的播种装置设计提供了依据。     

成熟期白芸豆压缩特性试验

白芸豆的炸荚损失与籽粒破碎是收获损失的主要部分,为了进一步减少损失,为白芸豆收获机和脱粒机研制提供参考,以寒地白芸豆为研究对象,测定了不同含水率对白芸豆的物料特性的影响,以及在不同含水率下和不同放置方式下白芸豆籽粒破碎所需要的最大静压力和豆荚炸荚所需要的最大静压力。结果表明:在一定含水率范围内,白芸豆的三轴尺寸、百粒质量、滑动摩擦角、自然休止角均随着含水率的增加而增加;当籽粒的含水率在12.3%时侧放和立放所需的最大静压力达到最大值,当豆荚(含籽粒)含水率低于21%时发生炸荚且立放炸荚所需的最大静压力最小。     

花生荚果及花生仁力学特性试验研究

以海花1号为研究对象,调湿处理后采用物性分析仪对其进行力学性能测试。结果表明:花生荚果及花生仁含水率随着调湿比例的增加而增加,调湿比例达到一定程度时花生荚果及花生仁达到饱和;花生荚果及花生仁的放置方式和含水率对其破裂力、破损力影响极显著,立放时花生荚果的破裂力、花生仁破损力最小,正放次之,侧放最大;随着含水率的增加,花生荚果的破裂力和花生仁的破损力先减小再增加,并且花生仁的破损力的平均值均高于花生荚果的破裂力的平均值,因此有利于果壳的分离。     

青梗小白菜种子压缩载荷试验研究

为了避免小白菜种子在机械播种过程中受到严重损伤，保证小白菜种子的顺利播种，需要对小白菜种子的压缩特性进行研究，从而为播种机械的相关参数设计提供依据。为此，利用万能试验机，通过单因素分析来获得小白菜种子直径、含水率以及加载速度对种子压缩载荷最大值的影响规律，并通过响应面法的正交试验来获得3个因素之间的交互影响及小白菜种子的最佳参数组合。试验结果表明：当直径为1.90mm、含水率为3.01%、加载速度为2.47mm/min时，小白菜种子压缩载荷最大值达到最优为21.79 N,且预测力值与实际力值之间具有很好的拟合性。     

寒地包衣玉米种子压缩特性试验研究

以寒地包衣玉米种子龙丹47为研究对象,对其物料特性进行了测量,得到三轴尺寸长9.287mm、宽7.64 mm、厚5.9 8 mm,休止角3 2.2 0°,自流角2 5.4 0°,千粒质量3 6 9.5 g。利用CTM2 0 5 0微机控制电子万能材料试验机,得到龙丹47玉米种子在平放、立放、侧放条件下的压缩特性曲线,经拟合曲线符合PEAL-READ模型,并获得了最大压缩载荷(平放379.5N、立放124.3N、侧放161.926N)、弹性模量(平放161.528 MPa、立放45.66MPa、侧放1 0 2.8 9 3 MPa)和抗压强度(平放1 0.8 4 4 MPa,立放3.5 5 2 MPa、侧放4.6 2 6 MPa)。结果显示:籽粒平放时的压缩载荷明显高于侧放和立放时的载荷,且平放压缩载荷是立放压缩载荷的2.6倍,是侧放压缩载荷的2.7倍;而侧放与立放的压缩载荷差异不大,表明籽粒在侧放和立放时更易受压缩外力的影响。     

大蒜种子与机械播种相关特性的分析研究

大蒜种子的外形尺寸特征、悬浮特性,是播种机械实现单粒播种的重要依据,蒜种破碎是机械对蒜种的严重损伤,导致不能发芽。为此,对大蒜种子的外形尺寸和悬浮特性及破碎力进行试验研究,为大蒜种子机械化清选和播种提供数据。选择大瓣种苍山大蒜、小瓣种金乡大蒜及杞县大蒜为研究对象,使用统计学方法,以大蒜种子的长、宽、厚、悬浮速度及压碎力为指标,研究蒜种大小尺寸的分布、含水率对大蒜种子悬浮速度及大蒜种子抗破坏能力的影响。结果表明:大蒜种子厚度方向的尺寸差异最大;大蒜种子的悬浮速度随含水率的上升而增加,同一含水率下,大瓣种子的悬浮速度大于小瓣种子;压碎力与含水率呈反比,且大瓣种子弧面更易受到破坏。     

黄淮海地区大豆品种生物及力学特性研究

为研究大豆品种收获时期生物学及力学特性,对黄淮海地区12个大豆品种收获期的植株高度、底荚高度、蓬面直径、豆荚长度、豆荚个数、草谷比、百粒质量、豆粒厚度方向直径、籽粒和茎秆含水率进行测量。结果表明:收获期黄淮海实际种植的主流品种平均植株高度78.3cm,平均低荚高度18.9cm,平均蓬面直径10.0cm,豆荚平均长度4.9cm,豆荚平均个数61个,平均草谷比1.40,平均百粒质量19.9g,籽粒厚度方向平均直径5.7mm,大豆平均含水率12%,茎秆平均含水率28.4%。在含水率为13.0%,加载速度10、30、50mm/min条件下,运用万能材料试验机对不同大豆品种进行植株力学特性试验,分析了植株豆荚脱离和炸荚所需破坏力、破坏能与加载速度的关系。试验结果表明:单个大豆植株豆荚脱离和炸荚所需的破坏力和破坏能比较小,且在不同的加载速度下区别不大;豆荚炸荚时所需破坏力小于豆荚脱离时所需破坏力,在大豆收获过程中,避免炸荚、减少炸荚损失应是重点。     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

甘蔗叶秸秆压缩特性研究

我国每年都会产生数量巨大的甘蔗叶秸秆,是一种优质的生物质能源。为实现甘蔗叶秸秆资源化利用,就必须解决甘蔗叶秸秆的收集、打捆难题。利用自制的压缩装置并结合甘蔗叶秸秆在田间呈现的横向和杂乱两种铺放状态,设计取样部位、含水率、加载速度和加料量四个变量因素,进行4因素5水平正交旋转试验,解析各因素对甘蔗叶秸秆最大压缩力的影响规律。压缩试验表明:试验设置的四个变量因素对最大压缩力的影响规律相似,但是压缩至同一密度,杂乱铺放比横向铺放状态所需的压缩力要大的多。在横向和杂乱两种铺放状态下,从叶鞘至叶片上部所需最大压缩力先增大后减小,取样部位越靠近叶片下部,最大压缩力越大;随着物料的含水率增大,最大压缩力逐渐减小;加载速度增大,最大压缩力呈现出先增大后减小的趋势;随加料量的增加,最大压缩力呈现先减小后增大的变化趋势。在两种压缩状态下,其中含水率对甘蔗叶秸秆的压缩特性影响最显著。     

基于三维激光扫描的大麦籽粒力学建模与试验

为研究大麦籽粒在收获、脱粒、贮藏及运输等作业过程的机械损伤,对大麦籽粒进行加载压缩试验和有限元力学仿真。针对目前非规则形状农业物料常规建模方法将其近似处理为规则体,存在测量难度高、数据误差大、仿真精度低等问题,提出了一种基于三维激光扫描的大麦籽粒建模及其力学特性研究方法。以5种含水率、3种加载方式的大麦籽粒为研究对象,利用万能材料试验机对其弹性模量、破碎负载等力学参数进行了测定,结果分别是：大麦籽粒的弹性模量为87.39～167.84MPa,破碎负载为70.40～157.32N,屈服强度为0.85～2.12MPa,最大应变为0.26%～1.15%。结果表明：随着含水率的增加,3种加载方式下大麦籽粒的弹性模量、破碎负载和屈服强度均明显下降;相同含水率条件下,侧放加载时破碎负载最大,立放加载时破碎负载最小。基于三维激光扫描技术获取了大麦籽粒点云数据,利用Geomagic Studio和Pro/E对其进行点云处理、去噪和逆向建模,得到与真实大麦籽粒形态高度相近的几何模型并进行有限元力学仿真。对比3种加载方式下的试验值和仿真值,两者最大偏差为7.2%,表明了基于三维激光扫描的大麦籽粒建模方法的有效性和精确性。     

小麦秸秆压缩弯曲特性试验研究

为给秸秆圆捆打捆装置和其它打捆机构提供相应的力学参数和理论基础,根据麦茎秆的几何尺寸,并利用万能试验机控制夹具加载速度对不同含水率的麦秸秆进行弯曲、轴向压缩和径向压缩等力学特性试验,得出载荷-位移等曲线,并获得相关力学参数数据。利用Origin将数据直观地反映出来,再用MatLab对试验数据进行拟合,得出拟合方程。试验结果表明:麦秸秆压缩所需要的力大于弯曲所需的力;含水率和夹具加载速度在一定范围内时,无论是在麦秸秆的弯曲试验还是压缩试验中,载荷峰值的大小与加载速度和含水率都有关,因此在设计打捆压缩成型机构时需考虑含水率与其关键机构工作转速对打捆装置的影响。     

油用牡丹籽粒破壳力学特性试验研究

油用牡丹籽粒的破壳机理是研制牡丹籽脱壳机的理论基础,对油用牡丹产业的发展有着重要的影响。为此,对油用牡丹籽粒进行了准静态压缩试验,选取影响油用牡丹籽粒破壳力的不同因素加载方向、加载速率,以及牡丹籽粒的形状、尺寸、含水率进行了试验和分析。结果表明:沿X向加载时最省力;加载速率及牡丹籽粒形状、尺寸和含水率对破壳力的影响极为显著;随着加载速率的增加,油用牡丹籽粒的破壳力先呈增大趋势,后逐渐趋向于平缓;随着籽粒含水率的降低,油用牡丹籽粒的破壳力逐渐减小;椭圆形、尺寸较小的牡丹籽较易破壳,并由试验得出了破壳力和加载速率之间、破壳力和牡丹籽含水率之间的函数关系式。     

花生仁压缩及剪切特性试验研究

以海花1号花生仁为研究对象,对其进行三轴尺寸、压缩特性及剪切特性测试。结果表明:花生仁的长度、宽度、厚度尺寸均呈正态分布;在立放、正放及侧放条件下,花生仁的变形量与所受压力均呈先增大后减小趋势,立放时花生仁的最大破损力最小,正放次之,侧放最大;在正放和侧放条件下,花生仁所受的剪切力均随调湿比例的增加先增大后减小;花生仁宽度、厚度越大,花生仁所能承受最大剪切力越大;在正向剪切情况下,花生仁所能承受的最大剪切力整体大于侧向剪切下承受的最大剪切力。     

番茄苗钵顶取式机械力学特性试验

取苗成功率和取苗质量除了与取苗机构的结构有关外,苗钵的力学特性也是重要的因素。为此,对番茄苗钵进行了顶出力和抗压性能试验,分析了不同基质含水率、顶杆直径和顶苗速度对顶出率的影响,并通过试验建立了基质苗在不同含水率下的抗压力与压缩量的变化曲线。结果表明:顶苗速度、顶杆直径和基质含水率对顶出率的显著性影响程度由大到小依次为B、C、A;随着基质含水率的上升、顶杆直径的减小,顶出率会逐渐下降;在含水率为35.09%、顶杆直径为8mm时,顶出率达到100%;在含水率为57.23%、顶杆直径为5mm时,顶出率最低,仅为81.25%;基质块抗压力随压缩量的增加呈加速上升趋势,在压缩量到达12mm时,3种含水率下的抗压力分别为48.89、43.87、35.85N。此研究结果为取苗机构的设计提供了理论依据。     

粉碎玉米秸秆压缩特性试验研究

粉碎玉米秸秆的压缩特性对玉米秸秆饲料化工艺的优化和设备的研制有着重要的影响。为此,利用万能材料试验机结合自制压缩装置,对不同筛网粉碎后的玉米秸秆(品种:SC704)进行压缩试验,深入研究含水率、粉碎粒度、压缩速度对粉碎玉米秸秆压缩特性的综合影响。根据二次回归通用旋转组合设计原理设计试验方案,通过试验分析建立了最大压缩力与含水率、粉碎粒度、压缩速度之间的回归模型。试验结果表明:当粉碎玉米秸秆压缩至300kg/m^3时,含水率对粉碎玉米秸秆可压缩性影响极显著,粉碎粒度及压缩速度对粉碎玉米秸秆可压缩性影响显著;最大压缩力随含水率的增大而减小、随粉碎粒度的增大而增大、随压缩速度的增大而增大。