玉米秸秆剪切特性试验研究

随着畜牧业的快速发展,草地过牧,退化、沙化严重,饲草、饲料的缺乏问题突出[1],目前我国秸秆饲草化还处于较低的水平.本文通过实验研究玉米秸秆的剪切特性,对不同时期收获的不同生长部位的玉米秸秆进行试验,分析含水率、茎节状况、刀刃角、剪切速度等因素对剪切力的影响[2],为玉米秸秆饲草化机械设计提供参考.     

不同收获期玉米秸秆剪切力学性能的研究简

[目的]研究玉米秸秆的物理力学性能,可为研制低能耗、高效率的秸秆收获及加工设备提供不可或缺的基本技术参数,减少成本、缩短研发周期。[方法]利用万能试验机,测试了不同收获期玉米秸秆的剪切力性能,并分析刀具的刃角、剪切速度、取样位置等因素对剪切力的影响。[结果]各因素对试验指标（最大剪切力）的影响按大小次序是取样位置→收获期→刀刃角→剪切速度。刀刃角越小,剪切力越小,越省力;剪切力随着剪切速度的提高呈下降趋势;根部秸秆剪切力稍微大于中部,上部秸秆的剪切力明显小于其他2个部位。[结论]随着玉米收获期的延迟,秸秆的纤维素和木质素含量增加,对应的剪切力增大,作为饲料适口性变差,所以应该在玉米成熟后尽早收获秸秆并进行加工处理。     

香蕉秸秆力学特性试验

为合理利用香蕉秸秆,研究其力学特性,采用正交试验法,以香蕉秸秆为对象,对不同含水率、不同部位的秸秆在电子万能试验机上以不同的加载速度进行拉伸试验,测得不同条件下香蕉秸秆拉伸的最大载荷以及破坏力对香蕉秸秆的影响.试验结果表明:香蕉秸杆拉断力的主要影响因素依次为含水率、加载速度、加载部位.随着香蕉秸杆根部含水率的增加,拉断力逐渐减少,并呈现平缓趋势.随着香蕉秸杆根部和中部试样加载速度的增加,拉断力逐渐增大,达到最大数值之后呈现下降趋势.同样的加载速度情况下,根部断裂所需要的力比中部小.     

棉秸秆力学性能测试试验研究

[目的]通过研究棉秸秆的力学性能,为梳齿式采棉机、棉秸秆切割、残膜回收等机具的设计提供必要的基础参数数据.[方法]采集不同时节的棉秸秆,利用真空干燥箱测定棉秸秆含水率,万能材料试验机测试棉秸秆的剪切、弯曲、拉伸、压缩的力学性能.[结果]当含水率在20;～40;时,棉秸秆的抗剪强度、抗压强度变化不大,平均抗剪强度和平均抗压强度分别集中在19.3～21.2、11.65～13.07 MP;抗拉强度随着含水率的增大而增大,其值集中在26.5 ～45 MP;破坏时所需的平均最大弯曲力随着含水率的增大而降低,其值集中在125～268.11N.[结论]棉秸秆的力学性能与其直径和含水率密切相关;棉秸秆随着含水率或直径的增大,抗拉强度随之增大,破坏时所需的最大弯曲力随之降低;含水率对抗剪强度和抗压强度变化的影响不大,但抗剪强度和抗压强度随着秸秆直径的增大而增大;棉秸秆的采集时间秋季、初冬比翌年3月的平均含水率要高,且棉秸秆表皮的含水率对整个棉秸秆的含水率影响较大.     

原茬地免耕覆秸播种机寒地秸秆腐解特性研究

基于玉米-大豆轮作模式,分析2BMFJ原茬地免耕覆秸大豆播种机北方寒地玉米秸秆覆盖还田腐解周期。在自然条件下,168 d试验周期内,应用秸秆残余应力法与多重比较法结合研究地表覆盖秸秆腐解规律,秸秆不同部位腐解规律,增施有机肥对秸秆腐解影响。结果表明,地表覆盖秸秆可自然腐解,阶段性明显,经机械剪切未被撕裂秸秆降解率56.3%,撕裂后秸秆降解率62.4%;不同部位玉米秸秆降解率差异显著(P<0.05),秸秆自顶部至底部降解率呈线性降低;增施有机肥对秸秆腐解具有促进作用(P<0.05)。研究结果揭示2BMFJ原茬地免耕覆秸播种机北方寒地玉米秸秆覆盖还田腐解特性;填补北方寒地玉米-大豆大田轮作模式下,经机械剪切后覆盖在地表不同形态秸秆腐解规律空白;为原茬地免耕覆秸精量大豆播种机械化技术在北方寒地推广应用提供理论支持。     

含黏风积沙的抗剪强度特性试验研究

为研究干密度、含水率及含泥量等因素对塔克拉玛干沙漠边缘含黏风积沙剪切强度特性的影响,对不同干密度、不同含水率及不同含泥量的风积沙试样开展了大量的直接剪切试验,以此得到风积沙的抗剪强度、粘聚力c和内摩擦角φ的变化规律,并采用数理统计方法系统地分析了各因素对风积沙抗剪强度特性的影响。研究表明:干密度、含水率及含泥量对风积沙的抗剪强度特性具有显著的影响,含水率和干密度之间存在交互作用,且在干密度为1.56 g/cm3的情况下,存在一个最佳含水率使风积沙剪切强度最大为80 kPa。     

深埋秸秆条件下温室番茄根层土壤温度变化特征

为明确温室番茄在膜下滴灌条件下深埋秸秆量对地温影响的综合效应,设置了0 kg/hm~2(CK)、1.5万kg/hm~2(T1)、3.0万kg/hm~2(T2)、4.5万kg/hm~2(T3)4种不同秸秆量处理,通过无线土壤墒情监测系统对番茄生长过程中距垄台表面15、30、45 cm处地温与土壤含水率动态变化进行实时监测,研究深埋秸秆量和土壤水分对温室番茄在膜下滴灌条件下不同深度土壤温度的影响特征。结果表明,在膜下滴灌条件下温室番茄深埋秸秆处理能够有效提高埋设秸秆后春夏茬番茄的地温和土壤含水率,各层土壤地温平均升高0.29~0.93℃,其中T1处理含水率最高,为25.14%;T3处理增温幅度最大,为0.93℃;而秋冬茬番茄土壤地温有降低的趋势,但不同秸秆还田量处理土壤含水率高于对照,各层土壤地温平均下降0.04~0.91℃,其中T2处理含水率最高,为27.42%,且降温幅度最小,为0.06℃。表明深埋秸秆量对土壤温度日变幅与土壤深度的相关性有一定影响,其影响春夏茬略小于秋冬茬。     

青饲料收获机切碎辊刀具的优化设计及试验

青饲料收获机切碎辊刀具的设计直接影响秸秆的切割质量。刀具与秸秆接触时的受力分析表明,切割力与秸秆的压应力有关,而压应力不仅与秸秆物理特性有关,也与刀刃的倾斜角有关。利用Ansys-Workbench有限元软件进行仿真分析,结果表明,当刀具材料为65Mn、刀具厚度为8 mm、刀尖倾斜角度为30°时,刀具的等效应力最小。以秸秆层厚度、刀具倾斜角、秸秆含水率为试验因素,以切割装置切割秸秆时的扭矩值为试验指标,通过正交试验及交互作用分析,确定了因素对指标影响的主次关系为：A2>C2>B2>A>BC>AC>C>B,当秸秆层厚度7.5 cm、刀具倾斜角度35°、秸秆含水率35%时,刀辊扭矩值最小。验证试验结果表明选取的较优参数组合真实可行。该研究为新型刀具及防堵刀辊的机理研究提供了理论和试验借鉴。     

鲜莲子剪切力学特性研究

测定了鲜莲子的剪切力学特性,为鲜莲子去壳机的研制提供重要依据。结果表明：鲜莲子大小等级对剪切破裂力和变形量没有显著影响;含水率对鲜莲子剪切破裂力和变形量有极显著的影响,并呈负相关,在试验的含水率范围内剪切破裂力在9.5~63.6 N 范围内变化,变形量在2.31~6.22 mm 范围内变化;莲子放置时间对剪切破裂力有显著影响,对变形量有极显著影响,并呈正相关,在试验的放置时间范围,剪切破裂时的变形量在2.06~5.67 mm范围内变化;刀具角度对剪切破裂力和变形量有极显著的影响,并呈现正相关性,当刀具角度为90°时剪切破裂力最大、达50.1 N,当刀具角度为60°时剪切力最小、为14.6 N。     

青饲料收获机切碎辊刀具的优化设计及试验

青饲料收获机切碎辊刀具的设计直接影响秸秆的切割质量。刀具与秸秆接触时的受力分析表明，切割力与秸秆的压应力有关，而压应力不仅与秸秆物理特性有关，也与刀刃的倾斜角有关。利用Ansys-Workbench有限元软件进行仿真分析，结果表明,当刀具材料为65Mn、刀具厚度为8 mm、刀尖倾斜角度为30°时，刀具的等效应力最小。以秸秆层厚度、刀具倾斜角、秸秆含水率为试验因素，以切割装置切割秸秆时的扭矩值为试验指标，通过正交试验及交互作用分析，确定了因素对指标影响的主次关系为：A2>C2>B2>A>BC>AC>C>B，当秸秆层厚度7.5 cm、刀具倾斜角度35°、秸秆含水率35%时，刀辊扭矩值最小。验证试验结果表明选取的较优参数组合真实可行。该研究为新型刀具及防堵刀辊的机理研究提供了理论和试验借鉴。     

鲜莲子剪切力学特性研究

测定了鲜莲子的剪切力学特性,为鲜莲子去壳机的研制提供重要依据.结果表明:鲜莲子大小等级对剪切破裂力和变形量没有显著影响;含水率对鲜莲子剪切破裂力和变形量有极显著的影响,并呈负相关,在试验的含水率范围内剪切破裂力在9.5～63.6 N范围内变化,变形量在2.31～6.22 mm范围内变化;莲子放置时间对剪切破裂力有显著影响,对变形量有极显著影响,并呈正相关,在试验的放置时间范围内,剪切破裂时的变形量在2.06～5.67 mm范围内变化;刀具角度对剪切破裂力和变形量有极显著的影响,并呈现正相关性,当刀具角度为90°时剪切破裂力最大、达50.1 N,当刀具角度为60°时剪切力最小、为14.6 N.     

Soil shear properties as infl uenced by straw content:An evaluation of field-collected and laboratory-remolded soils

Following a rice or wheat harvest, a large amount of crop residue(straw) is retained in fields. The straw is often incorporated into the soil in order to increase the soil organic carbon storage and to reduce soil erosion. However, it has become apparent that the incorporated straw can significantly alter soil shear properties, which can dramatically affect energy inputs for tilling and other soil management practices. In this study, laboratory-remolded wheat straw-soil samples were compared with field-collected straw-soil samples; we found high correlations for the cohesion(R~2=0.9084) and internal friction angle(R~2=0.9548) properties of the samples. Shear tests on rice and wheat straw with different moisture content levels clearly demonstrated the relatively higher shear strength of wheat straw compared to rice straw. The cohesion of remolded rice and wheat straw-soil samples exhibited an increasing linear trend with an increase in densities, whereas the internal friction angle data for these samples exhibited a quadratic trend. Overlapping the cohesion curves revealed that the wheat straw-soil and rice straw-soil samples had the same cohesion at a straw density of 0.63%. Similar results were obtained when the internal fraction angle curves overlapped; the resultant point of intersection was observed at a straw density of 0.46%. As a whole, the remolded sample methodology was found suitable to simulate the shear properties of soils sampled directly from fields.     

培育措施对杉木优良无性系采穗圃穗条生长的影响

针对杉木采穗圃扦插苗生长中存在的问题,研究了母株压条角度、施肥种类和圃地土壤等培育措施对杉木无性系采穗圃穗条数量、质量及成活率的影响。结果表明:不同培育措施对杉木无性系采穗圃穗条产量及直径的影响显著,但对扦插成活率的影响不显著。(1)杉木采穗母株压条角度50°~70°处理穗条产量最高,压条角度>70°处理最低;压条角度50°~70°处理穗条直径最大,压条角度<50°处理最小。(2)施肥对穗条产量的影响表现为:复合肥>尿素>NH_4HCO_3>有机肥;对穗条直径的影响表现为:有机肥>复合肥>尿素>NH_4HCO_3。(3)土壤质地对穗条产量及直径的影响均表现为:砂壤土>半砂壤土>中壤土。     

免耕秸秆覆盖对大豆田土壤含水量的影响

试验采用微区定位方法,研究免耕栽培条件下不同秸秆覆盖量对大豆田土壤含水量的影响。结果表明：随着秸秆覆盖量的增加,不同生育时期各处理不同土层的土壤含水量变化均呈增加趋势,0%、30%、60%、100%秸秆覆盖免耕处理平均土壤含水量均显著高于常规垄作处理,平均增幅0.99%-3.77%,其中以100%秸秆覆盖处理保水效果最佳;秸秆覆盖后,免耕大豆在前期表层土壤水分富集现象显著,不同秸秆覆盖处理5cm土层土壤含水量在播种至出苗期分别较常规垄作处理增加4.81%-9.43%。     

饲用甜高粱秸秆应力松弛特性及参数优化的试验研究

为研究甜高粱秸秆压缩过程中的流变特性,利用多功能电子蠕变松弛试验机及自制压缩装置进行甜高粱压缩过程的应力松弛试验研究。选取压缩密度、切碎段长度、含水率为试验因素,选取应力迅速衰减时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,利用Box-Behnken试验方案进行三因素三水平响应面试验分析。结果表明:甜高粱秸秆压缩过程的应力松弛模型可用广义Maxwell模型中的五元件方程表示,其拟合系数0.99;各因素影响应力迅速衰减时间的主次顺序为:切碎段长度含水率压缩密度;对平衡弹性模量影响的主次顺序为:切碎段长度压缩密度含水率;甜高粱应力松弛最佳优化参数组合:当压缩密度为647.38kg/m3,切碎段长度为20～30mm,含水率为57%时,应力迅速衰减时间为4.693s,平衡弹性模量89.957kPa。试验确定了出捆后最佳捆绳及缠膜时间,为甜高粱压缩、打捆收获机的开发提供了技术依据。     

向日葵茎秆切割阻力影响因素试验研究

针对向日葵收获机械在使用现有往复式切割器收割向日葵茎秆时存在适用性差及切割质量差等问题,在微机控制电子万能试验机上模拟直刃切刀配合的切割方式,对向日葵茎秆进行切割试验,研究刃口倾角、削切角度及斜切角度等参数改变对切割阻力和切割能量消耗的影响程度以及不同条件下向日葵茎秆的切割阻力变化规律。结果表明:1)切割速度一定,切刀刃口倾角为0°~20°时,切割阻力峰值及切割能量消耗随着刃口倾角的增大逐渐减小,滑切效果逐渐增强,当刃口倾角在20°时的切割能量消耗较其他角度小。2)切割速度一定,削切角为0°~45°时,切割阻力峰值与切割能量消耗先逐渐减小而后急剧上升,削切角为15°时,切刀对向日葵茎秆的切割阻力和切割能耗较小。3)切割速度一定,斜切角度为0°~60°时,切割阻力峰值和切割能耗先逐渐减小而后迅速增大,斜切角为30°时,其切割阻力和切割能耗最小。     

油菜种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁设计与试验

针对长江中下游土壤黏重板结、含水率波动大及前茬水稻秸秆留存量大的复杂工况和油菜种植需开畦沟的生产要求,研制了油菜机械直播种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁.选择平滑抛物线作为滑切刃口曲线,开展仿靴形锐角开沟犁三面楔建模和犁体与土壤相互作用动力学分析,确定滑切刃口曲线的滑切角范围为23°～67°、犁体入土角为30°、犁尖张角...