谷子摩擦特性试验及其影响因素分析

为了给谷子机械化播种、收获、加工、储运等作业装备设计及相关技术应用提供摩擦特性参数,该文运用自制的小籽粒休止角测定装置、摩擦系数仪、直剪仪等试验设备,测定了含水率分别为10.7%、13.7%、16.0%、19.8%的谷子的形态尺寸和休止角、滑动摩擦系数、内摩擦系数等摩擦特性参数。分别分析了含水率对谷子各摩擦力学特性参数的影响规律,不同接触材料对谷子滑动摩擦系数的影响,以及剪切速度和垂直应力对谷子内摩擦系数的影响规律。试验结果表明：含水率的变化对谷子形态尺寸的影响不显著（P>0.05）;谷子休止角随含水率增加而线性增大（R2=0.9875）;谷子与钢板、铁板、亚克力板间的动、静滑动摩擦系数均随含水率的增加而线性增大（R2≥0.9795）,与钢板间的滑动摩擦系数最小,亚克力板次之,铁板最高;谷子内摩擦系数受剪切速度的影响并不显著（P>0.05）,随着含水率的增加而线性增大（R2≥0.908）,随着垂直应力的增大而减小。研究结果可为谷子机械化装备的研发与设计提供参考。     

芡实机械脱壳中的摩擦特性试验研究

为给芡实脱壳后的分离工艺和机械设计提供相关的物料性能数据,利用剪切仪、自制的斜面仪、休止角测定装置等设备,对不同成熟度、不同粒径大小的芡实颗粒的内摩擦系数、静滚动稳定角、休止角等摩擦特性进行了测定。结果表明,芡实颗粒越小、成熟度越低、接触表面粗糙度越大,则颗粒之间的摩擦力越大、颗粒与接触材料的摩擦力越大,其内摩擦系数、静滚动稳定角、休止角越大;利用斜度14.7～21.5°的斜面仪能够分离出芡壳,但不能对芡仁和带壳芡实整粒进行有效分离;采用橡胶板分离芡壳、芡仁效果最好。研究结果可为芡实脱壳、分离等相关机械的研发提供参考。     

三级流道结构滴灌带的水力性能试验

该试验测定了两种三级流道结构滴灌带压力－流量关系和出水口流量偏差系数，并采用模拟堵塞方法对各级流道堵塞情况下出水口流量变化进行观测，试验表明：相同的流道断面，不同的流道结构对出水口流量和流态指数产生较大的影响；当某一级流道堵塞时，全程贯通式多级流道具有明显的流量互补效果；第I级流道堵塞影响范围较大、出水口流量减少率较高。     

柱塞式能量回收马达配流副锥度角的分析与试验

柱塞式能量回收马达是将液压马达与发电机一体化的新一代液压能量回收装置,缸体-配流轴组成的配流副是其关键摩擦副之一,配流副配合面锥度角的选择对马达的配流、承载和摩擦磨损特性有重要影响。该研究采用理论分析、数值模拟和试验测试的方法,探讨柱塞式能量回收马达配流副锥度角的最优值选择。首先根据配流副结构与尺寸,明确锥度角范围,然后以36°、39°、42°和45°共4个配流副锥度角为对象。分别从流场仿真、弱流固耦合和摩擦磨损试验3个方面,评价各锥度角配流副的柱塞腔油液压力与压力脉动、配流副部件应力与变形、配流副摩擦磨损等性能。结果发现配流副锥度角为42°和45°时,位于配流副上死点的柱塞腔内油液压力和压力波动较小,压力分别为4.66、4.62 MPa、压力波动幅度分别为3.307和3.246 MPa;在柱塞腔与高压油孔接通阶段,柱塞腔油液压力波动幅度分别为0.324、0.322 MPa;两种锥度角下的配流轴最大等效应力皆远小于其屈服强度;锥度角为42°缸体的最大等效应力占屈服强度比例较45°锥度角大0.74个百分点,最大变形量大0.251 μm;两种锥度角的配流副没有强度失效的风险,虽然有微量弹性变形,但对配流副的正常工作影响极小。相较于45°锥度角,42°锥度角摩擦副的平均摩擦系数小0.012,且波动小、稳定性好;上、下试件的磨损率分别小1.966×10-6和7.601×10-6 mm3/(N·mm)。所以42°锥度角有利于能量回收马达配流副的稳定工作及高效运转。研究结果可为柱塞式能量回收马达的设计提供参考。     

喷杆式喷雾机雾流方向角对药液沉积影响的试验研究

为了研究喷杆式喷雾机的雾流方向角对靶标上药液沉积量的影响,设置±40°、±30°、±20°、±10°、0° 9个雾流方向角,选用标准扇形雾喷头ST120-015,喷雾压力0.25 MPa,分别以1.18 m/s、0.59 m/s的前进速度,按照150 L/hm²和300 L/hm²的喷量针对水平靶标和垂直靶标进行喷雾试验。试验结果表明,改变雾流方向角会增加药液在水平靶标上的沉积量,药液在中部和下部靶标沉积量的增加程度比上部显著,喷量150 L/hm²和300 L/hm²的最佳喷雾雾流方向角分别为20°和30°;对于垂直靶标,喷量150 L/hm²时改变雾流方向角只会增加上部和下部靶标的药液沉积量,而喷量300 L/hm²时改变雾流方向角会使上、中、下三部分靶标的沉积量都增加,且增加程度一致。当喷量150 L/hm²时垂直靶标的最佳雾流方向角为20°～40°,喷量300 L/hm²时的最佳雾流方向角为30°。试验结果表明喷杆前进速度会对最佳雾流方向角产生影响。     

水田泥浆对农用纸膜黏附性影响的试验研究

为探索提高农用纸膜与水田泥浆的贴合质量的方法,试验研究了水田泥浆含水率、纸膜承载正压力和加载速度等因素对泥浆纸膜间黏附力的影响规律,建立了相应的数学模型。试验结果表明,泥浆含水率为34.5%～35.5%时,随含水率增加,泥浆黏度、黏附力急剧下降;含水率超过35.5%时,含水率变化对黏度、黏附力影响不显著;黏附力随泥浆黏度的增加呈对数增长趋势。纸膜与泥浆间的黏附力随正压力的增加,呈线性增加趋势。加载速度在0.83×10-3～0.5×10-2 m/s区间,黏附力随加载速度增加而快速上升;加载速度超过0.5×10-2 m/s时,黏附力上升速度较慢;加载速度在0.67×10-2～0.83×10-2 m/s范围内时,黏附力趋于定值。因此,为了提高纸膜覆盖质量,整地、泡田过程中,应使土壤含水率最大不要超过饱和含水率的1.05倍;在满足泥浆的抗压强度的前提下应增加纸膜单位面积上的正压力;覆膜速度低于0.5×10-2 m/s时,通过加载速度的方法来提高覆膜质量。研究成果将为纸膜覆膜机构的设计提供参考。     

径流流量对植被过滤带净化效果的影响

植被过滤带净化效果的影响因素较多,1次降雨径流过程中植被过滤带的净化效果也会随时间变化。该文通过野外小区试验,分析了暴雨径流过程中流量对植被过滤带净化效果的影响。结果表明:在1场暴雨径流过程中的不同时间段,即不同入流流量下,植被过滤带对悬浮固体、总氮、总磷、颗粒态氮和颗粒态磷的净化效果变化较大,随着入流流量的减小,植被过滤带的净化效果更为显著,其中草地过滤带的净化效果最好;对植被过滤带进出口水流中的颗粒粒径分析也表明植被过滤带对粗颗粒的净化效果较好,植被阻滞水流使粗颗粒沉积是植被过滤带净化的主要方式之一。该研究可为我国西北地区植被过滤带技术的应用提供参考依据。     

摩擦型立式圆盘精密排种器的设计与试验

为了解决机械式排种器种子充填力小、充填极限速度低的问题,该文提出了一种新的摩擦式精密排种器的结构,并研究了种子在充种空间内的受力、运动机理,该结构依靠摩擦式排种盘对种子的摩擦力驱使种子流动,增大种子充填力,改善充种效果。样机台架试验表明,在粒距为10 cm,种床带速为10.1 km/h时,排种盘型孔的极限线速度达到0.66 m/s,此时合格指数>95%,重播指数<5%,漏播指数<5%,该排种器能够满足高速精播要求。     

三峡库区消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响

为明确三峡库区消落带草被对农业面源污染防治的作用,采用野外放水冲刷试验,分析草带对地表径流中氮磷的拦截率和冲刷前后氮磷含量在土壤内的空间变化,研究消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响.结果表明:(1)草带拦截污染物的效率总体较好,对NO3--N的拦截率最高,达93.5％～99.3％.拦截率与草带宽度成正比,与冲刷强度成...     

环京津贫困带土地利用多功能性的县域尺度时空分异及影响因素

土地利用多功能性研究是土地科学研究的重要内容,对推动区域可持续发展具有重要意义。该文以环京津贫困带31区县为分析单元,构建指标体系对该区2000、2014年土地利用多功能性进行综合测度,运用空间分析方法和空间计量模型分析其土地利用多功能性时空分异特征及影响因素。结果表明,1)2000、2014年环京津贫困带土地利用多功能性水平呈现西高东低、中部高南北低的空间格局。2000-2014年土地利用多功能性水平整体有所提升,空间格局变化显著,主要表现为较高水平区县向坝上高原及坝缘山区扩展,中等水平区县大幅收缩且略有东移,较低和低水平县域向市域边缘地区集中。2)2000-2014年环京津贫困带土地生产功能空间格局变化显著,主要表现为高水平区县向张家口市区及周边区域扩展,较高、中等水平区县分别呈现北移、东移态势,较低、低水平县域向市域边缘地区集中。2000-2014年土地生活功能、生态功能空间分异格局无较大变动,局部地区略有变化。3)环京津贫困带土地利用多功能性时空分异演化是自然地理环境、自然资源禀赋、社会经济因素和政策因素共同作用的结果。自然地理环境、自然资源禀赋是影响土地利用多功能性格局演变的根本因素,而社会经济与区域政策是推动土地利用多功能性格局演变的重要因素。     

粉碎秸秆类生物质原料物理特性试验

为分析秸秆类生物质原料的物理特性,该文选取自然晾晒后(全水分8%左右)的6种不同地区玉米秸秆和5种不同种类秸秆,细粉(粒度0～10mm)后进行物理特性研究。结果表明,粉碎秸秆的自然和振实堆积密度范围分别在37.43～140和48.40～200kg/m3之间,静态和动态堆积角分别在44°～51°和17°～31°之间,与金属、橡胶材料的最大静摩擦系数分别在0.45～0.55和0.51～0.62之间,内摩擦系数在0.53～0.73之间。不同地区玉米秸秆和不同种类秸秆的堆积密度和堆积角均不同,秸秆品种和原料的均匀度对堆积密度有影响,不同种类秸秆堆积密度差异较大。原料的全水分越高,堆积角越大。摩擦特性和流动特性无明显差异。这说明在秸秆原料的压缩、输送、储存等相关装备及工艺路线的设计中,应充分考虑不同地区、不同种类的秸秆原料堆积特性的差异性。该研究为秸秆类生物质原料的利用提供基础数据支撑。     

矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料热压工艺

为优化矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料的热压工艺,该文采用均匀试验设计方法对干法共混热压成型工艺对摩擦材料性能(摩擦磨损性能、冲击强度、硬度等)的影响规律进行了研究。得出摩擦材料的热压成型工艺,即热压压力40MPa、热压时间10min、热压温度200℃。用SAS软件对数据进行优化分析,得出了成型压力、保温时间和热压温度对摩擦材料的摩擦因数、冲击强度的回归关系,建立了摩擦因数、冲击强度与热压工艺参数的二次响应曲面回归模型。利用MATLAB软件,分析了热压压力和热压温度的交互作用。结果表明:当温度固定,摩擦因数随压力的升高而下降;当压力固定,摩擦因数随温度的升高而上升。在热压压力50MPa、热压时间40min时,冲击强度达到最大值。该研究可为研制高性能的摩擦材料制品提供技术参考。     

生物质燃油摩擦磨损特性试验分析

采用四球摩擦磨损试验等方法,研究了热解液化方法制备的生物质燃油的摩擦学特性.借助SEM,XPS,GC-MS,TGA等分析测试技术考察了摩擦磨损实验后的摩擦副磨痕表面形貌,磨痕表面元素的化学结合状态,摩擦磨损实验前后生物质燃油的主要化学成分的变化及其热化学物理特性.结果表明:生物质燃油的最大无卡咬负荷(PB值)为392 N,在196N和294N压力,生物质燃油的平均摩擦系数为0.083和0.097,磨痕表面呈带状犁沟:磨痕表面出现了含-OH、-COOH基闭的有机物和FeS、FeSO4的能谱吸收峰;摩擦磨损实验后生物质燃油的醛酸类物质含量明显变化.生物质燃油的摩擦磨损机理归因于在摩擦表面形成了含FeS、FeSO4等的化学反应膜以及含有-OH、-COOH等极性基团的有机物的吸附油膜的存在,使钢球摩擦副之间保持了良好的边界润滑.     

黄土区灌木柠条锦鸡儿根-土间摩擦力学机制试验研究

为系统研究灌木植物根系的拉拔摩擦力学机制,该项研究在西宁盆地黄土区的自建试验区内选取生长期为2 a的柠条锦鸡儿作为供试种进行根系拉拔摩擦试验。试验结果表明:柠条锦鸡儿主根的作用主要为提供根-土间静摩擦力,侧根的作用则主要表现为增大根-土间最大静摩擦力、根-土间最大摩擦力及根-土间最大摩擦力对应的根系位移;柠条锦鸡儿根-土间最大摩擦力随着根系总表面积、根系总体积、根系总长、根系总干质量、侧根数5个根系形态学指标的增加而增大,根-土间最大摩擦力与5个根系形态学指标之间可建立幂函数关系,且通过相关性分析可知,根系总表面积是与柠条锦鸡儿根-土间最大摩擦力相关程度相对较为显著的根系形态学指标;在本试验条件下(土体质量含水率15.1%,密度1.65g/cm3)由单根(不含侧根的主根)拉拔摩擦试验所得到的柠条锦鸡儿主根与土体间静摩擦系数为0.738 9±0.04,该值显著大于区内不含根系土体内摩擦系数0.504 0±0.03,表明柠条锦鸡儿根-土界面间的摩擦力值及抵抗变形的能力大于不含根系土体。该项研究结果对于进一步探讨研究区灌木根系的拉拔摩擦力学机制,以及科学有效地防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害具有指导意义和实际应用价值。     

小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定

为了建立小麦颗粒在清选振动筛和播种器中的碰撞模型,该文基于运动学方程原理构建了小麦恢复系数测试装置,对小麦的弹性特性进行了测定。试验采用河南省商丘市宁陵县黄岗乡小麦自留种,采用单因素试验结合响应面分析法,研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度和小麦含水率对小麦恢复系数的影响。结果表明碰撞材料对小麦恢复系数影响较大,小麦的恢复系数随着碰撞材料刚度的增大而增大;小麦恢复系数随着下落高度和含水率的增大而减小,随着材料厚度的增加而增大。针对Q235碰撞材料,各因素对小麦恢复系数影响的显著性排序为：小麦含水率>材料厚度>下落高度,且小麦含水率与材料厚度2个影响因素的交互作用较为明显。该文的研究结果可为联合收割机清选振动筛和精密播种机的数值模拟和产品设计提供依据     

坡面薄层水流水动力学特性试验

坡面流水动学特性对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,采用坡面定床阻力试验,定量研究了6种不同粗糙度床面、5种不同坡度下坡面薄层水流水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性。结果表明,坡面薄层水流流态指数随坡度呈现出的先减小后增加的变化趋势,当试验坡度小于0.15 rad时,流态指数随坡度的增加而逐渐减小,当坡度大于0.15 rad时,出现相反的变化趋势。流态指数随床面粗糙度呈抛物线变化趋势,其均值为0.376,总体上坡面薄层水流属于滚波流区和过渡流区的范畴;水流弗劳德数与单宽流量和试验坡度均成幂函数关系,临界流对应的单宽流量随粗糙度的增加而增大,随坡度的增加而减小,水流流型处于临界流和急流型态;阻力系数与单宽流量呈幂函数关系,而与雷诺数成反比关系,关于增阻的原因主要与绕流产生压差阻力和坡面滚波流引起的局部阻力有关,并根据薄层水流阻力特征,提出了滚波流区阻力计算公式。研究成果可为坡面土壤侵蚀预报模型构建提供理论依据,从而促进明渠水流理论向坡面水流方面扩展。     

基于GRNN的坡面径流输沙能力模型的试验研究

坡面径流输沙能力是建立土壤侵蚀过程模型的重要水力学参数,研究定量计算坡面径流输沙能力的实用模型具有重要的理论和实践意义.通过室内模拟径流冲刷试验,计算不同坡度和流量条件下的裸地坡面径流输沙能力,利用平均影响值(MIV)方法对影响坡面径流输沙能力的因子进行分析,建立以干密度、能坡、进口流量、出口流量、水力半径、流速为输入,以坡面径流输沙能力为输出的广义回归神经网络(GRNN)模型,并应用Adaboost算法对模型进行优化.验证结果表明,所建模型能够用于对坡面径流输沙能力的模拟预测.与BP神经网络模型进行对比分析的结果表明:在试验训练样本条件下,广义回归神经网络(GRNN)模型的模拟预测结果优于BP神经网络模型;Adaboost算法能够有效减小广义回归神经网络(GRNN)模型的模拟预测误差.     

基于作物营养当量修正产量比系数法的农用地质量分等

产量比系数是农用地分等中的基础参数,由于不同地区产量比系数确定的基础不同,分等结果无法达到全国可比。为提高农用地分等结果的全国可比性,该文依据供给人体所需能量和营养的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素在不同作物间可比这一特点,选取20种营养素指标和9种标准耕作制度规定作物,构建营养当量修正法,通过计算不同作物"营养当量"来修正产量比系数,并选取北方以小麦为基准作物的河北省曲周县土地整治项目区和南方以水稻为基准作物的江苏省宜兴市丁蜀镇作为案例进行实证,对比通过营养当量修正法和最高产量比法计算产量比系数所得出的农用地自然等的差异。研究结果显示,曲周县土地整治项目区自然等指数区间由2 060～2 896上升为2 516～3 580,等别序列由11～15等上升为13～18等;丁蜀镇自然等指数由区间由2 460～2 918下降为2 013～2 393,等别序列由13～15等下降为11～12等,2个研究区间的农用地自然等别差异扩大。该文可以为相关研究提供参考,为完善农用地质量分等体系提供借鉴。