专利名称：一种检测玉米秸秆应力强度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种检测玉米秸秆应力强度的方法和装置，属于现代农业装备技 术领域。
背景技术：
世界各种粮食作物中，玉米的种植面积居第三位，仅次于小麦和水稻的种植面积。 在我国，玉米是我国三大粮食品种之一，产量约占全国粮食总产量的四分之一。玉米产量占 粮食总产量的比重已经由上世纪80年代初的18%提高到90年代末的近27%，因此玉米生 产是我国粮食生产中最为活跃的因素。近几年来，玉米的种植在很多地区得到长足发展，在 增加粮食产量、提高农民收入方面发挥了重要作用。但近年来，随着农业生产力的快速发展 和玉米产量水平的大幅度提高，玉米的倒伏问题越来越严重。据统计，玉米倒伏一般减产 20% 30%，严重者达50%以上，有时甚至绝产。对于玉米倒伏带给玉米的育种和产量的影响，早在多年前就引起了各国育种专家 的重视并展开了相关的研究以选育抗倒伏能力较强的玉米品种。在选育的过程中，育种专 家迫切的需要一种能够快速测定玉米秸秆相关参数的自动检测仪。本发明专利的研究内容 正是基于此项问题提出。2003年在美国目前市场上已经有相应的秸秆强度测试仪的部分专利，其专利号为 10/631，459，该秸秆强度检测仪发明装置是由相互成伸缩关系的内轴和外筒构成的。在日 本，已经有植物倒伏测试仪DIK-7401植物倒伏测试仪，它可以测量多大风力可以使植物到 伏，从而得知植物茎秆对风的承受能力。在国内，河南农业大学申请一种玉米茎杆强度测装 置的专利，其申请号为200620135138. 3。以上仪器存在主要问题操作繁复、显示测量参数不 直观、测量原理不够科学等。
发明内容
本发明针对国内外的研究现状，提出并确定了测定玉米秸秆应力强度的方法及检 测装置。本发明的技术方案为一种检测玉米秸秆应力强度的方法，其特征在于，采用简支 梁为理论模型，根据力学相关原理计算出秸秆应力强度的计算公式，设两支点之间的距离 长度为1，推力作用点距离一端支点的距离为a，玉米秸杆的直径为d，则秸秆的应力强度
为=--—I-。
ma本发明还提供了一种采用所述方法的检测玉米秸秆应力强度的装置，其特征在 于，推杆穿过外筒，然后分别在外筒的上下两头安装外筒套，以用来限制推杆的运动，起到 导向的作用；推杆的顶部与连接圆柱螺纹连接，连接圆柱的外圆端通过过渡配合与手柄连 接；推杆的下半部分通过螺纹与连接双头圆柱的一端连接，连接双头圆柱的另一端通过内 螺纹连接与拉压力传感器连接；拉压力传感器的下半部分再通过内螺纹与压弧连接；2个V
3型座和螺杆固定在基座上，2个V型座位于基座的水平中心线上，与基座的中心点成对称分布，螺杆位于基座的竖直中心线上、水平中心线偏上位置；将外筒通过2个紧固架固定于螺 杆上，在螺杆的中部、2个紧固架之间的位置设置仪器上座，在仪器上座下方通过4颗阴阳 螺钉连接仪器托座，并在仪器托座上安装与拉压力传感器连接的自动显示仪。所述螺杆和外筒均竖直安放。本发明的有益效果为1)操作简单本发明对于应力强度的测量，将测试装置固定好后，只需竖直向下 推动推杆压断秸秆即可，操作过程简单方便。2)测量原理科学，测量结果可靠本测量原理基于简支梁模型，根据力学相关知 识推导出了相关的计算公式，并且采用了以单片机为基础的自动检测显示仪器，使得测量 后的结果自动显示，可靠准确。3)结构简单、投产成本低本发明的结构加工较为方便，零件数量不大，加工成本 较低，显示部分的成本也较低，从而使得本发明的整体成本较低。
图1为本发明的工作原理示意图；图2为图1所示模型对应的剪力图；图3为图1所示模型对应的弯矩图；图4为本发明所述测定装置的结构外观示意图；图5为传感器上下连接部分的半剖图。图中标号1-手柄；2-外筒；3-紧固架小端；4-外筒套；5-V型座；6_基座；7_测试标本；8-仪器托座；9-自动显示仪；10-阴阳螺钉；11-仪器上座；12-连接双头圆柱；13-螺杆；14-推杆；15-连接圆柱；16-拉压力传感器；17-压弧。
具体实施例方式本发明提供了一种检测玉米秸秆应力强度的方法和装置，下面通过
和具 体实施方式对本发明做进一步说明。1、测量原理针对目前国际与国内均无比较权威和统一的测量方法和标准表征秸秆的强度参 数的这一现状，本发明所述的测量方法采用的是简支梁模型。其工作原理示意图如图1所 示，该力学模型对应的剪力图和弯矩图分别如图2和图3所示。根据力学相关原理计算出 秸秆应力强度的计算公式，设两支点之间的距离长度为1，推力作用点距离一端支点的距离
为a，玉米秸杆的直径为d，则秸秆的应力强度为M = ^c- = 3^f =。其中，该公式中l、a均为已知量，只是力F和直径d为未知量。经国家玉米改良中 心育种专家介绍，由于直径d并非玉米育种专家所关心的一个参数，所以d—般不作考虑参 数，一般也以常量值代替，因而主要需要测量参数F。2、测定装置
图4为本发明所述测定装置的结构外观示意图。推杆14穿过外筒2，然后分别在 外筒2的上下两头安装外筒套4，以用来限制推杆14的运动，起到导向的作用；推杆14的顶 部与连接圆柱15螺纹连接，连接圆柱15的外圆端通过过渡配合与手柄1连接；推杆14的 下半部分通过螺纹与连接双头圆柱12的一端连接，连接双头圆柱12的另一端通过内螺纹 连接与拉压力传感器16连接；拉压力传感器16的下半部分再通过内螺纹与压弧17连接； 2个V型座5和螺杆13固定在基座6上，2个V型座5位于基座6的水平中心线上，与基座 6的中心点成对称分布，螺杆13位于基座6的竖直中心线上、水平中心线偏上位置；将外筒 2通过2个紧固架3固定于螺杆13上，在螺杆13的中部、2个紧同架3之间的位置设置仪 器上座11，在仪器上座11下方通过4颗阴阳螺钉10连接仪器托座8，并在仪器托座8上安 装与拉压力传感器16连接的自动显示仪9。螺杆13采用M20螺杆；自动显示仪9采用MCK-Y自动显示仪，可以显示即时的压 力和峰值，并且能够显示应力强度的大小。在上述的整个装配及安装过程中，螺杆13与基座6垂直安装，外筒2和推杆14保 持竖直向下，这样使得测得的结果更为可靠。待安装固定好仪器后，砍下一定长度的玉米秸秆制作成测试标本7置于V型座5 上。其中V型座5靠螺钉固定在基座6上。工作前，使得压弧17与测试标本7接触。待自 动显示仪9清零后，操作者双手握住手柄1竖直向下推动推手向下挤压测试标本7，待测试 标本7被折断后，自动显示仪9就显示出了该段测试标本的最大压力和应力强度数值。
权利要求
一种检测玉米秸秆应力强度的方法，其特征在于，采用简支梁模型，设两支点之间的距离长度为l，推力作用点距离一端支点的距离为a，玉米秸杆的直径为d，则秸秆的应力强度为F2009102371433C0000011.tif
2.一种采用如权利要求1所述方法的检测玉米秸秆应力强度的装置，其特征在于，推 杆(14)穿过外筒(2)，然后分别在外筒(2)的上下两头安装外筒套(4)，以用来限制推杆 (14)的运动，起到导向的作用；推杆(14)的顶部与连接圆柱(15)螺纹连接，连接圆柱(15) 的外圆端通过过渡配合与手柄(1)连接；推杆(14)的下半部分通过螺纹与连接双头圆柱(12)的一端连接，连接双头圆柱(12)的另一端通过内螺纹连接与拉压力传感器(16)连接； 拉压力传感器(16)的下半部分再通过内螺纹与压弧(17)连接；2个V型座(5)和螺杆(13)固定在基座(6)上，2个V型座(5)位于基座(6)的水平 中心线上，与基座(6)的中心点成对称分布，螺杆(13)位于基座(6)的竖直中心线上、水平 中心线偏上位置；将外筒(2)通过2个紧固架(3)固定于螺杆(13)上，在螺杆(13)的中 部、2个紧固架(3)之间的位置设置仪器上座(11)，在仪器上座(11)下方通过4颗阴阳螺 钉(10)连接仪器托座(8)，并在仪器托座(8)上安装与拉压力传感器(16)连接的自动显示 仪(9)。
3.根据权利要求2所述的一种检测玉米秸秆应力强度的装置，其特征在于，所述螺杆(13)和外筒(2)均竖直安放。
全文摘要
一种检测玉米秸秆应力强度的方法和装置，属于现代农业装备技术领域。本发明采用简支梁为理论模型，垂直施加给放于V型块上的秸秆一外力，根据力学相关原理计算出秸秆应力强度的计算公式；根据这一测量原理，设计出了相关的测定装置以V型块为定位元件，将秸秆置于V型块上，限制其四个自由度，测量时，通过推杆给秸秆施加一外力，使秸秆折断，施加的外力通过传感器、数显仪等转化显示出秸秆的应力强度的数值，通过这样测量得出的玉米秸秆应力强度的数值可以作为玉米育种专家选育优质玉米的一个参数。本发明操作简单，测量原理科学，测量结果可靠，结构简单、投产成本低。
文档编号G01N3/00GK101876608SQ20091023714
公开日2010年11月3日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者张俊雄, 李伟, 李建生, 陈艳军 申请人:中国农业大学