紫云英種子力學(xué)性能與脫粒碰撞損傷機(jī)理研究*

曹明珠，高學(xué)梅，王建楠，游兆延，吳惠昌，王公仆

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市，210014)

0 引言

紫云英是中國(guó)南方稻田的主要冬季綠肥作物，具有改良土壤、培肥地力、飼肥兩用等特點(diǎn)[1-5]。對(duì)促進(jìn)糧食和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義，在綠色發(fā)展、生態(tài)宜居為核心的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中發(fā)揮特色作用。

近年來(lái)，隨著人們對(duì)食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重視，使得經(jīng)濟(jì)綠肥種植規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大[6]，紫云英機(jī)械化收獲裝備需求迫切。廖育林[7]在2014年使用改裝稻麥聯(lián)合收獲機(jī)做了紫云英機(jī)械化收獲效果研究，結(jié)果顯示紫云英機(jī)收作業(yè)效率和質(zhì)量遠(yuǎn)高于人工收獲。在此基礎(chǔ)上，紫云英機(jī)械化收獲技術(shù)獲得了一定程度的發(fā)展，但與稻麥等主流作物機(jī)收技術(shù)水平相比仍存在較大差距，主要表現(xiàn)有2個(gè)方面：(1)市場(chǎng)現(xiàn)有紫云英收獲裝備多由稻麥?zhǔn)斋@機(jī)改裝而成，缺乏專用機(jī)收裝備，作業(yè)性能不夠穩(wěn)定；(2)紫云英機(jī)收技術(shù)起步較晚，基礎(chǔ)研究不足，缺乏理論支撐。

全喂入脫粒技術(shù)是紫云英收獲作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，脫粒環(huán)節(jié)容易造成籽粒損傷，影響紫云英種子的貯藏和發(fā)芽。因此深入研究紫云英機(jī)收作業(yè)中的脫粒損傷機(jī)理，進(jìn)行籽粒脫粒碰撞力學(xué)分析對(duì)紫云英機(jī)收技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。徐立章等[8]于2007、2008年做了水稻脫粒環(huán)節(jié)碰撞損傷研究；楊作梅[9]于2015年做了含水率對(duì)谷子籽粒力學(xué)性能影響研究。研究成果表明脫粒元件對(duì)稻麥谷子等主要糧食作物種子的碰撞損傷受脫粒釘齒線速度和種子表面力學(xué)性能影響顯著。以上研究的對(duì)象都集中在稻麥谷子等主要糧食作物種子上，對(duì)紫云英等綠肥作物種子接觸力學(xué)分析與碰撞損傷機(jī)理研究仍屬國(guó)內(nèi)外空白。本文從紫云英籽粒與脫粒釘齒接觸碰撞角度，借助Hertz理論，測(cè)定紫云英種子的表面力學(xué)性能，建立籽粒脫粒碰撞發(fā)生過(guò)程的表面變形量和最大應(yīng)力分布方程，探尋種子脫粒碰撞產(chǎn)生應(yīng)力損傷時(shí)籽粒與脫粒釘齒臨界相對(duì)速度，為研究紫云英的脫粒過(guò)程，深入分析紫云英脫粒損傷機(jī)理，以及脫粒裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)等提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)時(shí)間為2020年5月份，地點(diǎn)選擇安徽省合肥巢湖市，試驗(yàn)對(duì)象為我國(guó)南方稻田長(zhǎng)年種植的綠肥作物紫云英品種弋江粒。為保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性，所選田塊要求地面平整，雜草較少，紫云英長(zhǎng)勢(shì)和成熟度均勻。紫云英收獲前10 d對(duì)紫云英水田進(jìn)行放水，收獲前2 d對(duì)秧蔓噴灑草甘膦藥水。試驗(yàn)田塊紫云英數(shù)據(jù)如下：紫云英，豆科，黃耆屬二年生草本植物，種子腎形，栗褐色；收獲期紫云英植株倒伏，秧蔓端部向上結(jié)籽，距離地面約14 cm，籽粒平均含水率9.45%，千粒重3.21 g，紫云英種子產(chǎn)量約639 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與儀器

試驗(yàn)設(shè)備包括：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的4LGM-200型紫云英聯(lián)合收獲機(jī)、WDW-200型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(精度0.000 01 mm，0.000 1 N)、FBS-730A快速水分測(cè)定儀、電子天平(精度0.001 g)、高清相機(jī)、游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)、卷尺及標(biāo)桿等。

1.3 試驗(yàn)原理與方法

1.3.1 種子表面力學(xué)性能測(cè)試

紫云英種子系生物材料，其表面物理屬性受含水率直接影響，呈現(xiàn)低含水率脆性高含水率塑性的力學(xué)特性[10-11]。紫云英種子收獲期含水率一般低于12%，為簡(jiǎn)化理論計(jì)算，將籽粒視為脆性材料。紫云英種子由于尺寸小且形狀不規(guī)則，實(shí)驗(yàn)中把籽粒沿長(zhǎng)度方向切半處理，斷面朝下進(jìn)行單軸壓縮力學(xué)性能測(cè)試，如圖1(a)所示。測(cè)試中籽粒半切面與實(shí)驗(yàn)機(jī)底座呈面接觸，因此籽粒只在頂部受點(diǎn)非共性接觸載荷，符合ASAE S368.4 DEC2000(R2017)標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)驗(yàn)條件。

使用WDW-200型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)底座和壓頭均采用剛性平板或剛性圓柱棒料作為加載裝置，對(duì)于彈性模量較小的籽粒而言，相當(dāng)于受兩剛性平板壓縮，如圖1(b)所示。壓頭加載速度選擇0.01 mm/s，最大加載力100 N，加載極限距離0.8 mm。

(a) 加載示意圖

(b) 壓縮試驗(yàn)機(jī)圖1 紫云英籽粒加載示意圖及試驗(yàn)裝置Fig. 1 Schematic diagram for compression test of Astragalus sinicus seed and loading tester

種子人工收割后立刻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試前，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行編號(hào)處理，并用游標(biāo)卡尺測(cè)量半切后籽粒的高度尺寸H和厚度尺寸B，如圖2所示。籽粒在接觸點(diǎn)主曲率半徑R1′=B/2，R1″難以通過(guò)籽粒外形尺寸直接計(jì)算得出，試驗(yàn)時(shí)把種子樣品側(cè)放在帶刻度的平板上，使用高清相機(jī)記錄刻度板上的籽粒外形輪廓，再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算出R1″。

圖2 紫云英籽粒切半處理后外形尺寸Fig. 2 Physical dimensions of Astragalus sinicus seed

試驗(yàn)時(shí)將半切籽粒切口朝下放置于壓頭下方中心區(qū)域的底盤(pán)上，試驗(yàn)過(guò)程中，壓縮載荷使用自動(dòng)加載方式，過(guò)程中可手動(dòng)停止。試驗(yàn)重復(fù)15次，籽粒樣品每3個(gè)為一組，共5組。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按ASAES368.4DEC2000(R2017)標(biāo)準(zhǔn)要求，采用Hertz理論計(jì)算紫云英種子的表面接觸彈性模量

(1)

式中：P——加載載荷，N；

D——籽粒變形量，mm；

μ——籽粒表面泊松比，參考玉米和大豆的泊松比[12]，選擇0.4；

R1′、R1″——籽粒壓縮時(shí)接觸點(diǎn)處的主曲率半徑，mm；

K——主曲率半徑?jīng)Q定的常數(shù)，通過(guò)主平面夾角余弦cosθ從ASAES368.4DEC2000(R2017)標(biāo)準(zhǔn)中查表獲得。

1.3.2 紫云英種子脫粒接觸力學(xué)分析

全喂入紫云英脫粒機(jī)理是：紫云英秧蔓被前級(jí)輸送槽送入脫粒滾筒入口，被脫粒輥外圍釘齒抓取進(jìn)入滾筒。由于運(yùn)動(dòng)速度和方向的改變，釘齒對(duì)植株進(jìn)行打擊脫粒，同時(shí)釘齒攜帶秧蔓做半螺旋圓周運(yùn)動(dòng)。脫粒滾筒外圍分上下兩個(gè)部分，下面是有刷脫碰撞功能的脫粒凹板篩，上面是安裝有螺旋葉片的上蓋板，能推動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的秧蔓軸向移動(dòng)，紫云英秧蔓就是在此過(guò)程中完成脫粒作業(yè)流程。全喂入脫粒作業(yè)是一個(gè)以打擊為主的復(fù)合作業(yè)流程，作物在滾筒中完成脫粒作業(yè)的同時(shí)，被脫籽粒則穿過(guò)分離凹板篩，進(jìn)入清選作業(yè)環(huán)節(jié)[13-17]。

紫云英種子脫粒損傷碰撞分為彈性變形和損傷破壞先后兩個(gè)階段[18-20]。為減少脫粒損傷，種子脫粒碰撞需控制在彈性變形階段，此階段的接觸碰撞應(yīng)力變形規(guī)律可借助Hertz理論計(jì)算獲得，當(dāng)籽粒變形導(dǎo)致內(nèi)部最大應(yīng)力超過(guò)極限強(qiáng)度時(shí)，籽粒產(chǎn)生損傷破壞，形成表面裂紋和損傷。

根據(jù)Hertz彈性碰撞理論，為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程提出了幾條基本假設(shè)[21]。

(1) 紫云英脫粒作業(yè)過(guò)程中，籽粒與滾筒釘齒在接觸點(diǎn)具備非協(xié)調(diào)的連續(xù)表面。(2) 籽粒與釘齒接觸碰撞過(guò)程中變形量遠(yuǎn)小于籽粒外形尺寸。(3) 籽粒與脫粒釘齒接觸為對(duì)心碰撞，接觸時(shí)無(wú)面內(nèi)摩擦，因此在兩表面間只傳遞法相壓力。(4) 籽粒與脫粒釘齒在初始接觸點(diǎn)附近的表面被看作彈性半橢球體。

建立紫云英籽粒與脫粒釘齒接觸碰撞坐標(biāo)系，如圖3所示。

圖3 紫云英籽粒與釘齒接觸碰撞示意圖Fig. 3 Sketch of impacting between seed and threshing nail teeth1.紫云英種子 2.脫粒彈齒

根據(jù)Hertz接觸理論，兩個(gè)一般外形的物體發(fā)生接觸碰撞時(shí)，物體表面接觸區(qū)域?yàn)闄E圓形，接觸區(qū)內(nèi)應(yīng)力呈橢球體分布，接觸區(qū)尺寸、中心點(diǎn)接近距離和最大應(yīng)力分別如式(2)～式(5)所示[22-23]。

(2)

(3)

(4)

(5)

式中：a、b——橢圓形接觸區(qū)的長(zhǎng)短軸尺寸，m；

P——壓力載荷，N；

μ1——紫云英種子泊松比；

μ2——脫粒釘齒的泊松比；

E1——種子彈性模量，Pa；

E2——釘齒彈性模量，Pa；

R1′、R1″、R2′、R2″——紫種子和脫粒釘齒在接觸點(diǎn)的主曲率半徑，脫粒釘齒為Φ16的圓鋼，所以R2′=8 mm、R2″=∞。

定義

式中：φ——籽粒和釘齒在接觸點(diǎn)兩個(gè)主曲率半徑R1′，R2′所在平面的夾角，取極限φ=0，根據(jù)計(jì)算所得θ值，相關(guān)資料和標(biāo)準(zhǔn)中查表得到α、β、γ值[12, 21-23]，標(biāo)準(zhǔn)中未列出數(shù)據(jù)可采用插值法計(jì)算獲得；

δ——接觸碰撞兩物體中心點(diǎn)接近距離，m；

p0——中心點(diǎn)最大接觸應(yīng)力，N/m2。

紫云英籽粒與脫粒釘齒接觸過(guò)程中，籽粒受到的擠壓力來(lái)自籽粒與脫粒釘齒速度差，即籽粒與釘齒相對(duì)接近速度，計(jì)算公式

Vt=V*-vt，

式中：V*——釘齒線速度，m/s；

vt——籽粒與釘齒接觸碰撞過(guò)程中瞬時(shí)速度，m/s；

式中：m1——籽粒質(zhì)量，kg；

m2——脫粒釘齒質(zhì)量，kg，由于m1?m2，所以m≈m1；

Pt——碰撞過(guò)程中的瞬時(shí)擠壓力，N。

籽粒與釘齒彈性碰撞過(guò)程中加速度

(6)

由式(4)變換，獲得

(7)

式(7)代入式(6)

(8)

式(8)變換

(9)

兩邊同時(shí)對(duì)t做積分，得

(10)

在t=0時(shí)，即籽粒接觸碰撞剛發(fā)生時(shí)，δ0=0；在t=t*時(shí)，紫云英籽粒發(fā)生彈性變形條件下達(dá)到最大壓縮δ*時(shí)，Vt*=0，因此得到

(11)

由式(4)和式(5)變換，并代入p0=σc，即紫云英籽粒在最大壓縮狀態(tài)下，接觸中心點(diǎn)最大應(yīng)力達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)，得到

(12)

式(12)代入式(11)，得到發(fā)生極限彈性變形時(shí)的臨界速度

(13)

將所有參數(shù)代入式(13)，求得紫云英脫粒作業(yè)過(guò)程中籽粒與釘齒接觸碰撞產(chǎn)生破損時(shí)，兩者臨界相對(duì)速度V0=27.31 m/s。

從式(13)可以得到，紫云英脫粒過(guò)程中籽粒與釘齒碰撞發(fā)生損傷破壞時(shí)的臨界相對(duì)速度受種子彈性模量、泊松比以及屈服應(yīng)力等影響較大，而這些因素又與紫云英品種、含水率等直接相關(guān)。

1.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

試驗(yàn)用4LGM-200型紫云英聯(lián)合收獲機(jī)，輸送槽線速度為4.87 m/s，即紫云英物料初始喂入速度，因此脫粒滾筒釘齒臨界速度V*=V0+vt=0=31.28 m/s。

收獲機(jī)采用全喂入縱軸流式脫粒滾筒，滾筒中心是裝有6排釘齒桿的脫粒輥，脫粒輥下方是柵格式凹板篩，上方是帶有圓弧導(dǎo)向板的上蓋板。脫粒滾筒具體參數(shù)如下：滾筒直徑650 mm，長(zhǎng)度為1 600 mm，脫粒釘齒直徑Φ16 mm，凹板篩篩孔尺寸為55 mm×12 mm，脫粒間隙為12 mm。

全喂入紫云英脫粒作業(yè)中滾筒物料填充量由作業(yè)喂入量決定

Wt=nq/(l×v)

式中：Wt——收獲作業(yè)脫粒滾筒物料填充量，kg/m2；

q——收獲作業(yè)喂入量，kg/s；

l——脫粒滾筒長(zhǎng)度，m；

v——脫粒釘齒線速度，m/s；

n——全喂入軸流式脫粒滾筒的軸向推送螺旋圈數(shù)，全喂入軸流脫粒滾筒一般為3～5圈。

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和理論計(jì)算[24-25]，最終確定4LGM-200型紫云英收獲作業(yè)滾筒物料填充量在0.18～0.25 kg/m2，紫云英收獲喂入量范圍為1.5～2.2 kg/s。在此條件下，紫云英脫粒收獲作業(yè)表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

紫云英脫粒滾筒轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，因此可以在一定范圍內(nèi)通過(guò)改變傳動(dòng)比配合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速微調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫粒釘齒線速度的變化。

田間試驗(yàn)時(shí)，機(jī)具以0.8 m/s工作速度行走，作業(yè)幅寬2.0 m，測(cè)定喂入量約為1.9 kg/s。以10 m為一個(gè)行程，分別在凹板篩下和排草口取樣，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，每個(gè)試驗(yàn)序號(hào)重復(fù)3次，取平均值。每個(gè)行程范圍內(nèi)的紫云英籽?？傎|(zhì)量

M=M1+Δm1+Δm2

式中：M1——滾筒凹板篩下籽粒總質(zhì)量；

Δm1——滾筒排草口未脫籽粒質(zhì)量；

Δm2——夾帶籽粒質(zhì)量。

脫粒作業(yè)指標(biāo)脫凈率[26]

破碎率因直接查樣困難，可通過(guò)脫粒后紫云英籽粒的小樣計(jì)算替代，破損率

式中：N——取樣籽?？傎|(zhì)量；

Δn——取樣破損籽粒質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英種子表面力學(xué)特性

根據(jù)Hertz理論和ASAES368.4DEC2000(R2017)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)進(jìn)行紫云英種子表面力學(xué)性能試驗(yàn)并記錄過(guò)程，試驗(yàn)結(jié)果載荷—變形量求平均值后繪制變化曲線如圖5所示，將數(shù)據(jù)代入式(1)中，得到籽粒樣品彈性模量值。試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，收獲期紫云英受個(gè)體含水率和外形尺寸波動(dòng)，其表面力學(xué)性能差異較大，較小的外形尺寸也給實(shí)際測(cè)試帶來(lái)不少困難和誤差。另一方面受條件限制我們只測(cè)定了紫云英種子長(zhǎng)度方向的彈性模量和強(qiáng)度極限，另外兩個(gè)方向的因素也會(huì)對(duì)機(jī)收作業(yè)中破損率指標(biāo)產(chǎn)生影響。

圖5 紫云英種子壓縮后載荷—變形量變化曲線Fig. 5 Load value-deformation curves of Astragalus sinicus seed

計(jì)算得到籽粒長(zhǎng)度方向壓縮彈性模量平均值E=441.75 MPa，由Hertz接觸碰撞理論可知，籽粒與釘齒發(fā)生接觸碰撞產(chǎn)生的最大應(yīng)力應(yīng)變與接觸點(diǎn)的主曲率之和∑ρ反相關(guān)。籽粒沿長(zhǎng)度方向的強(qiáng)度極限

式中：P*——彈性極限載荷，計(jì)算得到紫云英種子極限強(qiáng)度平均值σc=189.24 MPa。

繪制紫云英種子表面力學(xué)特性隨壓縮變形量變化曲線如圖6所示。

表1 紫云英種子壓縮試驗(yàn)結(jié)果Tab. 1 Compressive test results of Astragalus sinicus seeds

(a) 籽粒中心最大應(yīng)力隨變形量變化曲線

(b) 種子脫粒碰撞力隨變形量變化曲線圖6 紫云英種子壓縮力學(xué)特性隨變形量變化曲線Fig. 6 Mechanical parameters-deformation curves of Astragalus sinicus seed

通過(guò)圖6(a)可以看出，紫云英種子受壓縮載荷變形過(guò)程中，中心最大應(yīng)力隨變形量呈拋物線函數(shù)關(guān)系，在接觸碰撞發(fā)生的初期，籽粒內(nèi)部最大應(yīng)力隨變形量變化明顯高于后期；從圖6(b)可知，籽粒受壓縮變形量與載荷呈近似線性關(guān)系，高載荷變形量隨載荷變化略慢于低載荷，這一點(diǎn)也與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符[27-29]。因此，在紫云英籽粒與釘齒接觸碰撞的末期，籽粒所能承受的載荷變化遲鈍于初期，反映到實(shí)際作業(yè)指標(biāo)就是，若滾筒釘齒線速度接近極限速度時(shí)，破碎率指標(biāo)變化是急劇增長(zhǎng)式的，不會(huì)呈現(xiàn)階梯式變化。

2.2 脫粒作業(yè)質(zhì)量和釘齒線速度的關(guān)系

以脫粒關(guān)鍵參數(shù)釘齒線速度為因素，紫云英種子脫凈率和破損率為考核指標(biāo)，進(jìn)行全喂入紫云英脫粒作業(yè)釘齒臨界速度驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

當(dāng)脫粒釘齒線速度低于31 m/s時(shí)，紫云英脫粒作業(yè)仍有部分損傷，破損率值小于0.6%，這表明，全喂入紫云英脫粒機(jī)理是一個(gè)打擊和揉搓并存的復(fù)合作業(yè)流程，影響破損率的因素有很多個(gè)[30-32]。當(dāng)脫粒釘齒的線速度達(dá)到32 m/s附近時(shí)，紫云英種子的破損率顯著增加，但與理論計(jì)算臨界值31.28 m/s存在少量差距，產(chǎn)生這種差異的原因主要有三個(gè)：(1)理論計(jì)算是建立在假設(shè)的基礎(chǔ)上，而實(shí)際接觸碰撞要復(fù)雜的多；(2)紫云英種子尺寸較小，形狀不規(guī)則，計(jì)算結(jié)果存在一定誤差；(3)紫云英種子的成熟度和含水率差異也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。雖然紫云英種子表面力學(xué)性能測(cè)試和理論計(jì)算值存在一定誤差，但這個(gè)差距仍在可接受范圍內(nèi)，所以理論模型可以用來(lái)指導(dǎo)全喂入紫云英脫粒部件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

當(dāng)脫粒釘齒的線速度控制在25 m/s附近時(shí)，紫云英收獲作業(yè)脫凈率就已經(jīng)達(dá)到99.5%，同時(shí)破損率指標(biāo)只有0.33%。綜合兩項(xiàng)脫粒作業(yè)指標(biāo)，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，只需要控制脫粒釘齒的線速度低于25 m/s，紫云英脫粒作業(yè)脫凈率和破損率兩項(xiàng)指標(biāo)就能達(dá)到預(yù)期水平。

圖7 作業(yè)質(zhì)量隨脫粒釘齒線速度變化曲線Fig. 7 Picking performance parameters-threshing speed curves of Astragalus sinicus seed

3 結(jié)論

通過(guò)理論分析結(jié)合精細(xì)試驗(yàn)，對(duì)紫云英種子進(jìn)行表面彈性模量和極限強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，借助hertz理論結(jié)合牛頓力學(xué)，分析推導(dǎo)紫云英種子機(jī)械化收獲過(guò)程中種子產(chǎn)生碰撞損傷時(shí)，脫粒釘齒極限速度并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，主要結(jié)論如下。

1) 在合理假設(shè)的基礎(chǔ)之上，從接觸力學(xué)的角度，建立了籽粒與脫粒釘齒接觸碰撞過(guò)程中速度與壓縮量隨時(shí)間的變化方程，揭示紫云英作物脫粒作業(yè)中，種子受碰撞擠壓物理特征和速度變化過(guò)程。

2) 紫云英種子由于尺寸較小，形狀不規(guī)則，難以實(shí)現(xiàn)定位，所以本文把籽粒切半處理，斷面朝下進(jìn)行單軸向壓縮力學(xué)性能測(cè)試，因個(gè)體含水率和外形尺寸差異，以及測(cè)試條件所限，實(shí)際測(cè)試結(jié)果仍存在范圍誤差。另一方面受條件限制我們只測(cè)定了紫云英種子長(zhǎng)度方向的彈性模量E=441.75 MPa和強(qiáng)度極限σc=189.24 MPa，其他方向上參數(shù)也會(huì)對(duì)機(jī)收作業(yè)中破損率指標(biāo)產(chǎn)生影響。鑒于本文的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作物品種、含水率、成熟期等因素對(duì)紫云英收獲效果的影響是今后進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

3) 以紫云英種子接觸碰撞發(fā)生損傷破壞的臨界狀態(tài)為條件，計(jì)算并驗(yàn)證紫云英脫粒作業(yè)的相對(duì)臨界速度。結(jié)果表明，當(dāng)脫粒滾筒釘齒的線速度被控制在25 m/s附近時(shí)，紫云英收獲作業(yè)脫凈率高于99.5%，同時(shí)破損率指標(biāo)只有0.33%，紫云英脫粒作業(yè)表現(xiàn)符合預(yù)期。同時(shí)也能佐證，全喂入紫云英脫粒作業(yè)過(guò)程中，打擊碰撞是造成種子脫粒破損的主要因素之一。