一种玉米果穗物料力学特性参数测试装置的制作方法

本发明专利涉及一种谷物力学特性参数测试装置，具体涉及一种玉米果穗碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数和滑动摩擦系数的测试装置。

背景技术：

玉米、小麦等谷物的脱粒技术是农业研究的重要领域，在采用离散元数值模拟研究谷物脱粒及其粮食群落属性的过程中，常常涉及到不同含水率下果穗或籽粒的碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数和滑动摩擦系数等力学特性参数，需要对谷物的力学特性参数进行测试研究，为此，本发明设计了一套可以测试多种谷物力学特性参数的综合测试装置。

技术实现要素：

本发明之目的，为解决谷物脱粒研究中各种力学特性系数的测量，设计了一套可以测试多种谷物力学特性参数的综合测试装置，主要有底座1、长立柱2、短立柱3、落料箱4、落料箱挡板5、物料碰撞板6、物料碰撞板高度调节杆7、摇杆8、摩擦系数测试板9、摩擦系数测试板铰链装置10、滑轮11、龙门架横杆12、内六角螺栓13、销14、玉米果穗15、木盒16和砝码盒17组成。

摩擦系数测试板9可旋转调节，当其置于水平位置时可与底座完全贴合，即为物料掉落承接板；落料箱4和物料挡板高度调节杆7可在标有刻度的长立柱2上调节高度，利于保证落料箱4距摩擦系数测试板9高度是物料碰撞板6距摩擦系数测试板9高度的二倍；物料置于落料箱4中，在抽离落料箱挡板5时物料呈自由落体状态；物料碰撞板6与水平面呈45°度夹角，可保证物料水平状态抛出；底座1上标有刻度，可测量物料落于物料碰撞板6后弹出的距离；摩擦系数测试板9活动端有一小孔，将细线穿过小孔缠于摇杆8，可通过转动摇杆调节摩擦系数测试板9的转动角度；短立柱3上标有刻度，可测量摩擦系数测试板9活动端的抬升高度；摩擦系数测试板9活动端带有一龙门架机构，滑轮11过盈配合固定于龙门架横杆12上，细绳通过滑轮11两头分别与木盒16、砝码盒17连接；木盒16底部粘有一层玉米籽粒。同时，若将物料碰撞板6、摩擦系数测试板9上粘上一层玉米籽粒也可进行物料间的力学参数测试。

附图说明

图1是玉米果穗物料力学特性参数测试试验台整图。

图2是碰撞恢复系数测试装置图。

图3是静摩擦系数测试装置图。

图4是滚动摩擦系数测试装置图。

图5是滑动摩擦系数测试装置图。

图中，1-底座；2-长立柱；3-短立柱；4-落料箱；5-落料箱挡板；6-物料碰撞板；7-物料碰撞板高度调节杆；8-摇杆；9-摩擦系数测试板；10-摩擦系数测试板铰链装置；11-滑轮；12-龙门架横杆；13-内六角螺栓；14-销；15-玉米果穗；16-木盒；17-砝码盒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及优选实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以阐述本发明的技术思想，并不用于限定本发明的保护范围。

如图1所示，一种玉米果穗物料力学特性参数测试机构，主要由碰撞恢复系数测试机构、静摩擦系数测试机构、滚动摩擦系数测试机构和滑动摩擦系数测试机构四大部分组成。主要由底座1、长立柱2、短立柱3、落料箱4、落料箱挡板5、物料碰撞板6、物料碰撞板高度调节杆7、摇杆8、摩擦系数测试板9、摩擦系数测试板铰链装置10、滑轮11、龙门架横杆12、内六角螺栓13、销14、玉米果穗15、木盒16和砝码盒17组成。

碰撞恢复系数测试装置及测试方法如图2所示，将摩擦系数测试板9置于水平位置与底座贴合，落料箱4和物料碰撞板高度调节杆7可调节高度，通过长立柱2上的刻度使得落料箱4距摩擦系数测试板9高度是物料碰撞板6距摩擦系数测试板9高度的二倍，记落料箱4距摩擦系数测试板9高度为h1，拧紧内六角螺栓13固定，调节物料碰撞板6与水平面呈45°度夹角，将物料置于落料箱4中，抽离落料箱挡板5使玉米果穗15呈自由落体状态，保证物料撞击后水平状态抛出；底座1上标有水平刻度，可测量玉米果穗15落于物料碰撞板6后弹出的距离，记水平弹出距离为s。可得恢复系数e公式为：e=s/h1。

静摩擦系数测试装置及测试方法如图3所示，保持底座1水平放置，摩擦系数测试板9与底座1水平贴合，将细线穿过摩擦系数测试板9末端小孔缠于摇杆8，将玉米果穗15如图3所示竖向放于摩擦系数测试板9上，缓慢转动摇杆8，摩擦系数测试板9的活动端从水平初始位置缓慢抬升，当玉米果穗15开始滑移时停止转动摇杆8，此时摩擦系数测试板9与底座1的角度记为α，通过短立柱3上刻度数值测量摩擦系数测试板9抬升的高度h2，短立柱3到长立柱2距离即为摩擦系数测试板9的水平投影距离，为固定值l，则静摩擦系数f静的计算公式为：f静=tanα=h2/l。

滚动摩擦系数测试装置及测试方法如图4所示，与静摩擦系数测试装置及测试方法基本一致，不同的是玉米果穗15为横向放置，重复静摩擦系数测试步骤，记下玉米果穗15发生滚动时摩擦系数测试板9的抬升角度为β，抬升高度为h3，则滚动摩擦系数f滚动的计算公式为：f滚动=tanβ=h3/l。

滑动摩擦系数测试装置及测试方法如图5所示，保持底座1水平放置，摩擦系数测试板9与底座1水平贴合，摩擦系数测试板9的活动端设置一龙门架机构，滑轮11过盈配合固定于龙门架横杆12上，将细绳系于木盒16绕过滑轮11后与砝码盒17连接，木盒16与滑轮11之间的细绳必须平行于摩擦系数测试板9，向砝码盒17内逐渐加入砝码，直至木盒16产生滑动，记此时木盒16连带其上的重物质量为m1，砝码盒17连带砝码质量m2，则滑动摩擦系数f滑动的计算公式为：f滑动=m2/m1。

特别指出以上为物料与金属板间的力学特性参数测试，若将物料碰撞板6、摩擦系数测试板9上粘上一层玉米籽粒也可进行物料间的力学特性系数测试。

以上对本发明实施例所提供的玉米物料力学参数测试装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是为了帮助理解本发明的方法及其对核心思想的阐述；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明所做出的非创造性改进或等同替换，就应在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种玉米果穗物料力学特性参数测试装置，主要由碰撞恢复系数测试机构、静摩擦系数测试机构、滚动摩擦系数测试机构和滑动摩擦系数测试机构四大部分组成。主要组成包括底座1、长立柱2、短立柱3、落料箱4、落料箱挡板5、物料碰撞板6、物料碰撞板高度调节杆7、摇杆8、摩擦系数测试板9、摩擦系数测试板铰链装置10、滑轮11、龙门架横杆12、内六角螺栓13、销14、玉米果穗15、木盒16和砝码盒17。通过不同测试功能的操作，读取长立柱2、短立柱3以及底座1的刻度值，进行相应的公式计算，可以便捷获得物料的碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，实现玉米果穗物料力学特性参数的准确便捷获取。

技术研发人员：王万章;杨立权;邹光宇;张红梅;王美美;朱晨辉;侯明涛
受保护的技术使用者：河南农业大学;杨立权
技术研发日：2017.07.05
技术公布日：2017.09.15