种子休止角与静滑动摩擦系数测量仪.pdf

第50卷第11期
农业装备与车辆工程
2012年11月
Vol 50 No 11
AGRICULTURAL EOUIPMENT VEHICLE ENGINEERING
vetoer
12
doi:10.3969/isn-1673-3142.2012.1.011
种子休止角与静滑动摩擦系数测量仪
张民,姚珺,李明
(410128湖南省长沙市湖南农业大学工学院)
[搞要]为方便且准确地测量出三倍体无籽西瓜种子的休止角和静滑动摩擦系教,研制了一种可用于测定散粒
体休止角和静滑动摩擦角的综合仪器。介绍了该仪器的构成及测量原理、方法,并选用水稻、小麦、玉米和油莱
四种常见种子进行试验,将本试验結果对比普通测量仪测量结果来证明仪器的可行性。
[关键词]休止角;静滑动摩擦系數;测量仪;种子
[中图分类号]S231;S651
[文献标志码]A
[文章编号]1673-3142(2012)11-0042-04
An Angle of Repose and Static Coefficient of Friction Measurement Device for Seeds
ZHANG Min, YAO Jun, L Ming
College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha City, Hunan Province 410128, China)
Abstract] In order to measure angle of repose and static coefficient of friction of triploid watermelon seeds conveniently, a
measurement device which is used for granular angle of repose and static coefficient of friction was developed. The structure
[Key words] angle of repose; static
measuring principle and method were introduced. The common seeds of rice, wheat, corn
feasibility of the measurement device compared with the results provided by common devi
0引言
测量种子的静滑动摩擦系数叫,主要是通过绳索
种子休止角是散粒体重要的物理特性之
的拉动来控制斜面板的角度23,0,该方法手工不
是影响散粒体储藏和运输的重要参数。滑动摩能十分精确地控制斜面板上升速度,而且斜面板
擦系数表征每个物料粒子与壁面间的摩擦特性
角度测量容易造成一定的误差,得出的测定结果
是影响设计种箱导种板倾角、排种器的型孔或型很可能存在较大误差。本研究开发了一种休止角
槽所处位置的角度等重要参数。所以,以开发无测量和静滑动摩擦系数测量仪,使用同一台设备
种子的主要物理特性体止角和静滑动摩擦系数进摩擦角念う法下,分別完成休止角和静滑动
籽西瓜种子自动破壳机为前提,必须对无将西瓜在不同的操作
行测定,以便为无籽西瓜种子破壳机的设计提供1测量仪构成及测量原理
理论依据。
1.1结构
日前,世界上对普通食用西瓜籽的研究不少,
测量仪具有测量种子休止角和静滑动摩擦角
但无籽西瓜种子的物理特性研究尚未有相关文两个功能。如图1所示,休止角测量部分主要由底
献。我国对种子休止角和静滑动摩擦系数的测量座游标千分尺、直尺、漏斗、平面底板、漏斗调节
研究较多,基本采用两种不同的仪器进行分别测装置、高度测量杆组成:如图2所示,静滑动摩擦
量?。休止角测定方法有排出法、注入法リ和系数测量部分主要由齿轮、斜面板、量角器、手柄
倾斜法2?,其中注人法最为简单且数据可靠。
等组成;仪器直接摆放到平面桌面上工作。如图
测定衣业物料静滑动摩擦系数的方法有斜面法和1,游标千分尺用于测量种子雄尖高度;直尺采用
拖重法。用拖重法测量静滑动系数比斜面法困难,钢尺,用于测量种子堆底部圆周直径和支撑平面
尤其是种子的尺寸小、重量轻;一般采用斜面法来底板的作用;漏斗可以通过漏斗调节装置控制种
子跌落高度,减少种子的冲量对种子成堆的影响;
收稿日期:2012-07-27修回日期:2012-08-06
游标千分尺上下移动,以便测得种子堆高。在试验
万方数据
第50卷第11期
张民等:种子休止角与静滑动摩擦系数测量仪
43
过程中,漏斗中心与底板上靶面中心的直线垂直斜面倾角,当种子沿斜面滑动开始运动时,通过量
于底板,保证样品下落在靶面中心;漏斗可以自由角器测量出倾斜角度B即为静滑动摩擦角度。利
更换,以便能不同物料样品的休止角。如图2,量用牛顿定律可求出静滑动摩擦系数
角器测量斜面板角度;摇动手柄,通过齿轮带动齿
u=tan8
2)
条的相对运动,调节速度使斜面板缓慢上升,量角
器直接读出斜面板的角度即静滑动摩擦角度,从
2测量仪验证试验
而计算岀静滑动摩擦系数;底板通过铰链连接在
选取具有代表性的4种大作物种子:水稻、小
底座上,方便更换不同材料的底板,底板升高变成麦、玉米及油菜种子为研究对象,含水率分别为
如图2中的斜面板。对比其他仪器3,91,该仪14%,13%,15%和12%。实验2010年7月1日至
器结构简单,直接读数,一机两用,操作方便,振动2010年8月10日在湖南农业大学农业物料实验
小,测量精度更高。
室完成。
1)从同一种子中随意选择样品5份,每份样
漏斗
漏斗调节装置
品试验重复5次,如图1所示,调节漏斗适当高
高度测量杆
度,在平面底板上形成种子堆,测量出种子堆的高
种子
直尺
度(H)和堆底面直径(D)。根据(1)式求出每次的
平面底板
休止角度,然后计算25次测量值的平均值为该种
子的休止角度值。
游标尺
底座
2)从同一种子中选择较饱满样品种子10粒,
每粒种子试验重复5次。如图2所示,将所要测量
种子放置在底板中央,通过齿轮调节机构缓慢调
图1休止角测量
节斜面高度,当种子沿斜面板开始滑动时借助量
Fig 1 Angle of repose measurement
角器测量出静滑动摩擦角B,然后计算50次测量
值的平均值为该种子的静滑动摩擦角度。为了对
种子
比研究,没有计算静滑动摩擦系数,直接采用静
斜面板
滑动摩擦角度(采用整数)作为标准。
量角器
齿条
3结果与讨论
齿轮
手柄
结果如表1所示,水稻、小麦、玉米和油菜种
底座
子的休止角分别为37°,30,27°和259;水稻、小麦
玉米和油菜种子分别与铁板的静滑动摩擦角为
27°,24°,22°和19°,与木板的静滑动摩擦角为30,
阳2静滑动摩擦系数测量
27°,24°和22,与塑胶板的静滑动摩擦角为28
Fig2 Coefficient of static friction measurement