密度碰撞恢復系數測量

顧炳龍　楊亞洲　張玉虎

摘 要：為了深入探討花生脫殼機脫殼過程中花生的運動情況，通過離散元軟件Edem的顆粒仿真效果，測花生參數：密度、碰撞恢復系數，建立顆粒模型加以仿真，導出其工作過程圖像，以期為花生脫殼機的運動情況提供借鑒。選取品種為大白沙和花育23的花生做參數測量試驗。

關鍵詞：密度；摩擦系數；剛度系數；彈性系數；碰撞恢復系數

中圖分類號：S23 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332018

引言

花生的種植歷史悠久，地域廣闊，在世界上種植面積僅次于油菜，而在世界油料生產和國際貿易中也是僅次于大豆，同樣居于第2位。花生是我國重要的油料作物和優質蛋白資源。脫殼是花生種植及油用、食用加工前的必經工序，是影響花生果仁及其制品品質和商品性的關鍵[1-3]。機械化脫殼加工技術由于脫凈率低、破損率高，改善脫殼部件，提高效率尤為迫切；用軟件可以在部件改進時進行大量仿真，達到節約成本的目的。本文通過對Edem前期數據的測量，以期用Edem為花生部件改進、花生實際效果對比做出準備工作。

1 密度的測量

1.1 試驗設備

量程為250mL細直量筒、精度為0.01g的電子天平。

1.2 試驗方法

每種花生選取30粒，分3組，每組10粒，分別測其殼重與仁重。在刻度為250mL量筒中先裝入150mL的水，然后分別把殼和仁浸入水中，測其體積。通過公式

求出其體積，由于每種花生得出3個值，求平均。下圖所選花生為花育23。

1.3 試驗結果分析

花育23殼密度為0.445g/mL，仁密度為0.982g/mL；大白沙殼密度為0.307g/mL，仁密度為0.911g/mL。

2 碰撞恢復系數的測量

2.1 試驗設備

2.2 試驗方法

首先調節好設備，在桌面上調節好設備。首先在桌面上放好花生碰撞材料（鐵板、尼龍、花生殼），然后按照30cm、40cm、50cm的高度向下投放花生殼或仁，測出花生殼或仁彈起的高度。

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

2.3 試驗結果分析

見表1和表2。

對于高度而言，種子的碰撞系數呈現先增大后減小的趨勢，這是由于花生在運動過程中損耗了能量。

對于花生而言，花生仁與其它材料的碰撞系數高于花生殼和花生整體的碰撞系數，這是由于花生仁的密度比花生殼和花生整體大，使碰撞能量更加集中。

3 總結

花育23殼密度為0.445g/mL，仁密度為0.982g/mL；大白沙殼密度為0.307g/mL，仁密度為0.911g/mL。

不同的花生品種對碰撞恢復系數影響不大；高度對碰撞系數的影響呈現先增大后減小的趨勢；仁的碰撞系數高于殼和花生整體的碰撞恢復系數。

參考文獻

[1]呂小蓮，胡志超，于向濤，劉敏基，于昭洋.花生種子擠壓破碎機理的試驗研究[J].2013（4）.

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