苜蓿茎秆剪切特性及切割参数的试验研究

发布时间：2017-10-12 10:05

  本文关键词：苜蓿茎秆剪切特性及切割参数的试验研究

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【摘要】：紧密联系新疆南疆牧草生产实际,论文选用新疆南疆地区主种品种苜蓿,进行了苜蓿茎秆的剪切试验,以及不同含水率水平、不同木质纤维组成含量和不同部位的多因素影响试验。运用统计学方法进行了方差分析和响应面分析,重点探讨了苜蓿草的剪切特性和基于切割机构的工作参数,以及含水率与加载速度耦合作用对剪切力等参数的影响,为苜蓿适时收获、高效青贮、合理加工等机械设备的开发、切割机构优化设计和技术创新以及功率匹配提供关键参数的选择提供了重要的理论依据和技术支撑。 (1)依据苜蓿干草铡切工艺要求,设计了苜蓿茎秆剪切试验台,在加载速度10mm/min的条件下对含水率为6.03%的苜蓿茎秆底部、中部进行剪切特性试验。运用统计学原理,对试验结果进行方差分析和回归分析,确立了剪切力与苜蓿茎秆壁厚的关系模型,比较分析了苜蓿茎秆底部与中部厚壁机械组织层数差异、厚径比和木质纤维含量。结果表明：2-3mm组同一茎秆底部剪切力是中部的2.04倍、3-4mm组是2.19倍；3-4mm组底部剪切力是2-3mm组的1.42倍,中部剪切力是1.44倍。 (2)针对木质纤维含量对剪切力的影响,试验研究了苜蓿干草茎秆底部与中部的木质纤维含量与剪切力关联关系,建立了木质纤维含量与剪切力、剪切能量的关系模型；运用灰色关联理论计算得到剪切力等剪切参数与木质纤维含量关联度从大到小依次为：半纤维素、木质素、纤维素。研究结果表明,半纤维素、木质素和纤维素含量增加一个百分点,底部剪切能量分别增加0.0453、0.0512和0.0081J,中部剪切能量分别增大0.0482、0.0415和0.0064J。 (3)针对刈割、制粉和干草铡切等作业的需要,选取茎秆直径2-3mm和3-4mm的苜蓿草,分两组试验研究了含水率分别为64%、15%和6.03%的剪切力、剪切能量等参数的变化趋势。研究结果表明,2-3mmm茎秆含水率15%、64%底部剪切力分别是含水率6.03%水平时的1.34倍、1.66倍,中部则分别是1.21倍、1.08倍；3-4mm茎秆含水率15%、64%底部剪切力是含水率6.03%的1.007倍、1.31倍,中部则分别为1.23倍、1.26倍。 (4)为了获得不同作业前提下的剪切力和剪切能量,采用Box-Behnken析因设计,试验研究了不同含水率条件下茎秆不同部位的剪切力、剪切能量的耦合关系,运用响应面法建立了相应的关系模型,为测算不同含水率、不同部位的剪切力、剪切能量提供了技术依据。
【关键词】：苜蓿茎秆 含水率 木质纤维 剪切力 剪切能量
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S817.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 问题提出12-13
• 1.2 国内外研究现状分析13-21
• 1.3 研究目标21-22
• 1.4 研究内容与研究方法22
• 1.5 技术路线22-24
• 第二章 苜蓿干草茎秆剪切试验研究24-44
• 2.1 试验材料与方法24-28
• 2.2 结果与讨论28-43
• 2.3 本章小结43-44
• 第三章 苜蓿茎秆木质纤维组成与剪切特性关联度分析44-54
• 3.1 灰色关联法理论44
• 3.2 材料与方法44-45
• 3.3 结果与讨论45-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 不同含水率水平的苜蓿茎秆剪切试验研究54-64
• 4.1 材料与方法54
• 4.2 结果与讨论54-61
• 4.3 本章小结61-64
• 第五章 含水率与剪切力剪切能量的耦合试验64-88
• 5.1 不同加载速度下的剪切试验64-73
• 5.2 耦合作用研究73-85
• 5.3 苜蓿不同切割方式下的受力及功率需求85-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第六章 结论88-90
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 论文创新点89
• 6.3 展望及建议89-90
• 参考文献90-98
• 致谢98-100
• 作者简介100-101

【参考文献】

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本文编号：1018077