參種千粒重密度碰撞恢復(fù)系數(shù)的測量

文正彪+劉寬厚+王婧+王新陽+張亮

摘 要：為深入探討氣吸式人參播種機(jī)播種的運(yùn)動情況，通過軟件進(jìn)行仿真效果，需測出人參種的基本物理參數(shù)：千粒重、密度、碰撞恢復(fù)系數(shù)等。以期為氣吸式播種機(jī)的運(yùn)動情況提供借鑒。選取東北長白山地區(qū)參農(nóng)常種植的人參為樣本，做西洋參、林下參、園參的參數(shù)測量試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：參種；千粒重；密度；碰撞恢復(fù)系數(shù)

中圖分類號：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170931021

引言

人參產(chǎn)業(yè)是我國東三省特別是吉林省東部山區(qū)重要支柱型特色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。隨著人民生活水平的逐漸提高，人們對人參的需求量日益增長，綜合一系列因素考慮，參的栽培技術(shù)成了廣大學(xué)者積極探求的重點(diǎn)。近年來，吉林省委省政府對人參產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了前所未有的高度重視，實(shí)施了加快振興人參產(chǎn)業(yè)工程，提出了把吉林省人參產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略部署。而現(xiàn)今人參播種還是以手工為主，機(jī)械為輔。機(jī)械化播種技術(shù)由于對催過芽的人參種芽破壞率較高，播種時流動性差，需進(jìn)行模擬分析進(jìn)行改進(jìn)。因此改善播種部件，提高效率尤為迫切；本文是通過對人參種子物料特性前期的測量，為氣吸式播種機(jī)部件進(jìn)行參數(shù)化改進(jìn)做準(zhǔn)備工作。

1 人參種子的千粒重

隨機(jī)選取每個品種5000粒，分成5組，用精度為0.01g電子秤上進(jìn)行千粒重稱量。通過對5組種子的測量值，計(jì)算出人參種子的平均值，再通過方差計(jì)算公式求出測量參種的方差值，計(jì)算公式如下：

通過對試驗(yàn)樣品的測量、計(jì)算，得到人參種子的千粒重及方差值如表 。

結(jié)論：林下參的平均千粒重為44.44g，園參的平均千粒重為56.66g，西洋參平均千粒重為61.44g

2 密度的測量

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

精度為0.01g的電子天平，量程為250mL的量筒。

2.2 試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采取的測量方法為稱量法，取每種品種少許任意分成5份（每份9～12g），在電子秤上分別稱的重量 ，每種稱5次取平均值 。用量程為250mL的量筒預(yù)先加入100mL的水，然后取一份稱重后的種子緩慢加入量筒中，測得其總體積，通過公式

求出其密度，每個品種得出6個值，最后得出平均值。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

西洋參密度為1.006g/mL，林下參密度為0.925g/mL，

園參密度為0.879g/mL。參考國內(nèi)外的資料以及測得結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相差不大，其主要原因是人參品種不同造成的。從表得出人參種子不同品種對種子的顆粒密度的影響不是很大，人參種子的密度大概在0.800±0.20g/mL。

3 碰撞恢復(fù)系數(shù)的測量

碰撞恢復(fù)系數(shù)是計(jì)算碰撞中能量損失的重要參數(shù)，其取值直接影響到人參下落運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性。目前碰撞恢復(fù)系數(shù)的定義有3種：運(yùn)動學(xué)恢復(fù)系數(shù)、動力學(xué)碰撞恢復(fù)系數(shù)、能量恢復(fù)系數(shù)。3種碰撞恢復(fù)系數(shù)的定義都是與材料有關(guān)的系數(shù)，還與碰撞物體的初始速度和形狀有關(guān).

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

長尺、鐵板、塑料板、鋼板、自制跌落儀、Nikon Miro M110高速攝影儀、筆記本電腦、電熱恒溫干燥箱。

3.2 試驗(yàn)方法

用電熱恒溫干燥箱烘烤催芽人參種分別測出不同品種的含水率。然后在平整的桌面上調(diào)節(jié)好設(shè)備，將跌落儀放置在測試品臺，在桌面放好人參碰撞材料本次選用鑄鐵板、有機(jī)玻璃、參種。用水平儀調(diào)整地板的水平度，確保放在水平位置，然后按照30cm、40cm、50cm的高度進(jìn)行跌落。每個高度重復(fù)10次，取平均值。最后用高速攝像機(jī)測出參種彈起的高度。

由牛頓碰撞定律知，對于材料一定的兩物體，它們碰撞后分開的相對速度v2-v1余碰撞前接近的相對速度v10-v20成正比，比值e稱為恢復(fù)系數(shù)，即

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

結(jié)論：隨著含水率的增加，碰撞恢復(fù)系數(shù)在減小。這是因?yàn)楹矢邥r，種子的纖維結(jié)構(gòu)會比較柔軟，導(dǎo)致碰撞時變形量增大，能量損耗更多。

3種人參種子與不同碰撞表面間的碰撞恢復(fù)系數(shù)數(shù)據(jù)如表3～5、圖4～7所示，種子與鑄鐵、有機(jī)玻璃、及種子間的碰撞恢復(fù)系數(shù)呈依次減小的關(guān)系；種子品種的不同對種子碰撞恢復(fù)系數(shù)影響不大。

在同種含水率下，隨著跌落高度的增加，恢復(fù)系數(shù)也有減小的趨勢。其原因是跌落高度越高，碰撞時的速度越大，碰撞過程中損失的能量也越多。

3 總結(jié)

林下參的平均千粒重為44.44g，園參的平均千粒重為56.66g，西洋參平均千粒重為61.44g，林下參的平均密度為0.925g/mL，園參的平均密度為0.879g/mL西洋參的平均密度為1.006g/mL。

在不同跌落高度下，用人參種子分別與鑄鐵、塑料有機(jī)玻璃以及參種之間進(jìn)行了碰撞試驗(yàn)。種子的碰撞恢復(fù)系數(shù)隨著含水率的增加逐漸減?。环N子與鑄鐵、有機(jī)玻璃、及種子間的碰撞恢復(fù)系數(shù)呈依次減小的關(guān)系；在同種含水率下，隨著跌落高度的增加，碰撞恢復(fù)系數(shù)有減小的趨勢。

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