溫 室 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 學(xué) 特 性 研 究 陳 健 王 新 忠 吳 又 新 承 銀 輝 江 蘇 大 學(xué) 農(nóng) 業(yè) 裝 備 工 程 學(xué) 院 江 蘇 鎮(zhèn) 江 212013 摘 要 為 了 提 高 設(shè) 施 葉 菜 機(jī) 械 化 收 獲 的 效 率 以 溫 室 奶 油 生 菜 為 研 究 對(duì) 象 開(kāi) 展 葉 菜 剪 切 力 學(xué) 特 性 的 針 對(duì) 性 研 究 在 物 性 測(cè) 試 儀 上 進(jìn) 行 了 生 菜 根 莖 單 因 素 和 多 因 素 的 正 交 剪 切 試 驗(yàn) 以 剪 切 力 大 小 為 指 標(biāo) 分 別 從 滑 切 角 度 剪 切 位 置 剪 切 速 度 及 剪 切 刀 具 等 方 面 分 析 了 這 些 因 素 對(duì) 溫 室 生 菜 剪 切 效 果 的 影 響 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 剪 切 速 度 對(duì) 剪 切 力 的 影 響 最 大 其 次 是 剪 切 位 置 剪 切 力 會(huì) 隨 著 剪 切 速 度 的 增 大 而 減 小 且 鋸 齒 刀 剪 切 效 果 優(yōu) 于 光 刀 滑 切 角 剪 切 力 的 影 響 不 大 綜 合 多 因 素 分 析 得 到 剪 切 位 置 為 靠 近 生 菜 底 葉 的1 5mm 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 剪 切 角 度 為20 剪 切 速 度 為20mm s 此 時(shí) 的 剪 切 力 最 小 為7 12N 該 研 究 可 為 溫 室 生 菜 收 獲 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 提 供 一 定 理 論 數(shù) 據(jù) 支 撐 關(guān) 鍵 詞 剪 切 力 生 菜 根 莖 溫 室 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) S625 S183 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A 文 章 編 號(hào) 1003 188X 2020 11 0173 06 0 引 言 我 國(guó) 是 一 個(gè) 蔬 菜 種 植 大 國(guó) 目 前 的 蔬 菜 面 積 達(dá) 到 22328khm 2 1 葉 菜 約 占 到50 目 前 國(guó) 內(nèi) 設(shè) 施 蔬 菜 收 獲 機(jī) 械 的 普 及 程 度 低 采 收 收 獲 方 式 仍 主 要 以 人 工 收 獲 為 主 為 了 提 高 蔬 菜 設(shè) 施 種 收 的 效 率 和 效 益 迫 切 需 要 開(kāi) 展 設(shè) 施 蔬 菜 機(jī) 械 化 尤 其 是 葉 菜 機(jī) 械 化 收 獲 的 研 究 2 4 國(guó) 內(nèi) 的 設(shè) 施 葉 菜 收 獲 機(jī) 械 多 數(shù) 簡(jiǎn) 單 地 延 用 大 田 相 近 的 收 獲 機(jī) 具 還 有 待 于 考 慮 蔬 菜 本 身 特 性 開(kāi) 展 適 用 的 蔬 菜 收 獲 機(jī) 械 的 設(shè) 計(jì) 理 論 分 析 同 時(shí) 開(kāi) 展 葉 菜 收 獲 力 學(xué) 特 性 的 針 對(duì) 性 研 究 積 累 相 關(guān) 的 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 和 理 論 5 8 作 物 的 切 割 采 收 是 收 獲 作 業(yè) 方 式 的 一 個(gè) 重 要 的 環(huán) 節(jié) 莖 稈 的 切 割 過(guò) 程 與 莖 稈 的 物 理 力 學(xué) 特 性 割 刀 的 特 性 割 刀 與 莖 稈 的 相 對(duì) 位 置 及 割 刀 的 速 度 等 都 有 密 切 的 關(guān) 系 9 11 目 前 國(guó) 內(nèi) 外 已 經(jīng) 開(kāi) 展 對(duì) 作 物 的 切 割 力 學(xué) 研 究 與 切 割 過(guò) 程 有 關(guān) 的 莖 稈 物 理 機(jī) 械 性 質(zhì) 包 括 切 割 阻 力 折 斷 阻 力 彈 性 模 量 和 摩 擦 因 數(shù) 等 12 14 李 小 強(qiáng) 等 人 在 微 機(jī) 控 制 多 功 能 試 驗(yàn) 機(jī) 上 分 析 了 甘 藍(lán) 根 莖 的 切 割 力 影 響 因 素 并 進(jìn) 行 了 單 因 素 和 多 因 素 的 切 割 力 學(xué) 測(cè) 試 試 驗(yàn) 15 但 還 沒(méi) 有 針 對(duì) 奶 油 生 菜 的 切 割 特 性 的 研 究 高 國(guó) 華 等 人 自 制 溫 室 生 菜 的 切 割 驗(yàn) 收 稿 日 期 2019 05 13 基 金 項(xiàng) 目 國(guó) 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 2017YFD0700203 作 者 簡(jiǎn) 介 陳 健 1992 男 安 徽 銅 陵 人 碩 士 研 究 生 E mail 969036330 通 訊 作 者 王 新 忠 1969 男 石 家 莊 人 教 授 E mail xzwang 臺(tái) 研 究 了 切 削 速 度 夾 持 距 離 夾 持 角 度 和 切 割 角 度 對(duì) 溫 室 生 菜 切 割 力 的 影 響 16 但 沒(méi) 有 對(duì) 刀 具 類(lèi) 型 切 割 方 式 和 切 割 位 置 對(duì) 切 割 特 性 影 響 進(jìn) 行 研 究 國(guó) 外 也 有 許 多 作 物 剪 切 力 學(xué) 方 面 的 研 究 Mcrandal D M 17 發(fā) 現(xiàn) 不 同 的 切 割 方 式 所 消 耗 的 切 割 能 量 不 一 樣 速 度 越 高 所 消 耗 的 切 割 能 量 越 低 JohnsonPC 研 究 溫 室 葉 菜 切 割 速 度 和 切 割 角 度 對(duì) 切 割 質(zhì) 量 和 切 割 能 量 的 影 響 證 明 了 切 割 速 度 和 切 割 角 度 對(duì) 切 割 性 能 參 數(shù) 有 一 定 正 相 關(guān) 的 曲 線(xiàn) 關(guān) 系 18 MengY 等 19 人 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 以 測(cè) 量 切 削 力 和 比 較 不 同 條 件 下 桑 枝 的 表 面 質(zhì) 量 MathankerSK 等 探 討 了 切 割 速 度 和 切 割 傾 斜 角 度 對(duì) 切 割 能 量 的 影 響 20 這 些 研 究 僅 僅 針 對(duì) 刀 具 參 數(shù) 等 單 一 因 素 進(jìn) 行 分 析 并 沒(méi) 有 系 統(tǒng) 性 地 進(jìn) 行 單 因 素 和 多 因 素 正 交 試 驗(yàn) 相 結(jié) 合 分 析 作 物 剪 切 力 學(xué) 特 性 本 文 選 取 設(shè) 施 種 植 的 新 鮮 生 菜 在 物 性 測(cè) 試 儀 上 開(kāi) 展 剪 切 試 驗(yàn) 以 剪 切 力 為 指 標(biāo) 分 析 剪 切 速 度 滑 切 角 度 剪 切 位 置 及 剪 切 刀 具 類(lèi) 別 等 因 素 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 的 影 響 并 利 用 正 交 試 驗(yàn) 的 方 法 尋 找 生 菜 剪 切 過(guò) 程 中 的 主 要 影 響 因 素 1 試 驗(yàn) 材 料 與 方 法 1 1 試 驗(yàn) 設(shè) 備 試 驗(yàn) 所 用 到 的 設(shè) 備 是 英 國(guó) 出 產(chǎn) 的TA XTPlus 物 性 測(cè) 試 儀 如 圖1 所 示 儀 器 的 試 驗(yàn) 量 程 測(cè) 試 速 度 范 圍 為0 40mm s 測(cè) 試 距 離 精 度 為0 001mm 測(cè) 試 力 度 精 度 為0 0002 儀 器 內(nèi) 置 探 頭 傳 感 器 和 力 學(xué) 傳 感 器 與 電 腦 連 接 可 以 將 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 出 得 到 所 需 要 的 曲 線(xiàn) 3 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期圖 切 割 的 刀 具 主 要 有 兩 種 即 鋸 齒 刀 和 光 刀 分 別 如 圖2 和 圖3 所 示 鋸 齒 刀 片 的 厚 度 為1 5mm 刀 刃 寬 度 為62mm 刃 角 約26 刀 具 的 材 料 為 合 金 鋼 光 刀 則 選 用 市 場(chǎng) 上 最 常 見(jiàn) 的 普 通 切 割 刀 片 材 料 為 65Mn 頂 端 寬 度 為30mm 刀 刃 的 寬 度 約 為20mm 刃 角 為20 刀 片 厚 度1mm 圖1 TA XTPlus 物 性 測(cè) 試 儀 Fig 1 TA XTPlusphysicalpropertytester 圖2 鋸 齒 刀 Fig 2 Sawtoothknife 圖3 光 刀 Fig 3 Lightknife 1 2 試 驗(yàn) 材 料 試 驗(yàn) 材 料 取 自 江 蘇 地 區(qū) 常 種 的 生 菜 奶 油 生 菜 種 植 期 選 擇 在9 月 于10 月31 號(hào) 成 熟 收 獲 圖4 為 溫 室 所 種 植 的 奶 油 生 菜 相 關(guān) 尺 寸 參 數(shù) 如 表1 所 示 圖4 溫 室 奶 油 生 菜 Fig 4 Greenhousecreamlettuce 表1 成 熟 期 的 生 菜 尺 寸 參 數(shù) Table1 Maturesizeparameteratmaturity mm 根 莖 長(zhǎng) 度 L 根 莖 直 徑 d 株 高 H 底 葉 高 h 8 05 16 50 8 05 16 05 150 170 10 00 12 50 1 3 試 驗(yàn) 方 法 試 驗(yàn) 中 設(shè) 定 剪 切 采 樣 頻 率 為10Hz 加 載 速 度 為 20mm s 選 取 的 試 驗(yàn) 材 料 是 奶 油 生 菜 的 根 莖 部 位 試 驗(yàn) 時(shí) 將 生 菜 放 在 物 性 測(cè) 試 儀 的 試 驗(yàn) 平 臺(tái) 上 將 根 莖 對(duì) 準(zhǔn) 刀 具 所 在 平 面 根 據(jù) 物 性 測(cè) 試 儀 的 操 作 手 冊(cè) 調(diào) 整 好 加 載 速 率 裝 載 好 刀 片 進(jìn) 行 剪 切 運(yùn) 動(dòng) 通 過(guò) 設(shè) 定 好 試 驗(yàn) 周 期 然 后 采 集 數(shù) 據(jù) 分 別 選 取 距 離 生 菜 底 葉 尺 寸 為1 5 3 1 4 42mm 的 部 位 作 為 剪 切 位 置 先 進(jìn) 行 剪 切 刀 具 的 影 響 因 素 試 驗(yàn) 取15 個(gè) 奶 油 生 菜 根 莖 分 別 用 不 同 的 刀 具 在 距 離 生 菜 底 葉1 5 3 1 4 42mm 處 做3 組 剪 切 試 驗(yàn) 每 組 試 驗(yàn) 重 復(fù)3 次 試 驗(yàn) 結(jié) 果 取 平 均 值 同 上 面 相 同 的 試 驗(yàn) 步 驟 改 變 剪 切 速 度 進(jìn) 行 剪 切 速 度 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 學(xué) 特 性 的 影 響 試 驗(yàn) 以 剪 切 力 大 小 為 影 響 指 標(biāo) 結(jié) 合 上 面 各 單 因 素 分 析 的 結(jié) 論 進(jìn) 行 滑 切 角 度 剪 切 位 置 和 剪 切 速 度 多 因 素 正 交 試 驗(yàn) 多 因 素 的 正 交 試 驗(yàn) 方 案 如 表2 所 示 所 選 的 試 驗(yàn) 材 料 與 單 因 素 試 驗(yàn) 相 同 4 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期表2 不 同 因 素 及 水 平 Table2 Differentfactorsandlevels 試 驗(yàn) 號(hào) 剪 切 位 置 mm 剪 切 速 度 mm s 1 滑 切 角 度 1 1 5 5 0 2 3 1 15 15 3 4 42 20 20 試 驗(yàn) 中 需 要 進(jìn) 行 滑 切 滑 切 示 意 圖 如 圖5 所 示 滑 切 角 可 以 通 過(guò) 調(diào) 整 刀 片 裝 夾 的 角 度 來(lái) 調(diào) 整 圖5 滑 切 試 驗(yàn) 示 意 圖 Fig 5 Schematicdiagramoftheslidingtest 2 試 驗(yàn) 結(jié) 果 與 分 析 2 1 生 菜 根 莖 直 徑 對(duì) 剪 切 力 的 影 響 因 為 所 種 的 生 菜 根 莖 直 徑 尺 寸 不 同 需 分 析 生 菜 根 莖 尺 寸 對(duì) 切 割 力 大 小 的 影 響 和 方 差 選 擇4 種 不 同 直 徑 的 奶 油 生 菜 根 莖 直 徑 分 別 為4 46 8 64 9 34 12 05mm 試 驗(yàn) 工 況 為 剪 切 加 載 速 度20mm s 滑 切 角 度 為20 剪 切 位 置 靠 近 生 菜 底 葉1 5mm 處 剪 切 刀 具 類(lèi) 型 為 光 刀 在 此 條 件 下 對(duì) 這 些 生 菜 根 莖 進(jìn) 行 剪 切 試 驗(yàn) 每 種 直 徑 的 生 菜 根 莖 進(jìn) 行 重 復(fù)3 次 試 驗(yàn) 不 同 生 菜 直 徑 下 的 最 大 剪 切 力 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 如 表3 所 示 由 表3 可 以 看 出 不 同 直 徑 的 生 菜 根 莖 最 大 剪 切 力 變 化 不 大 表3 不 同 直 徑 生 菜 根 莖 的 最 大 剪 切 力 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) Table3 Maximumsheartestdataofdifferentdiameterlettucestems 生 菜 直 徑 mm 最 大 剪 切 力 N 4 46 9 01 8 98 8 99 8 64 9 04 9 02 9 06 9 34 9 09 9 15 9 14 12 05 9 14 9 11 9 08 將 得 到 剪 切 力 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 一 步 方 差 分 析 得 出 結(jié) 果 如 表4 所 示 在0 01 水 平 上 進(jìn) 行 因 素 的 顯 著 性 檢 驗(yàn) 根 據(jù) 檢 驗(yàn) 法 則 得 出 F 0 556 F 1 0 01 3 8 7 59 證 明 生 菜 根 莖 的 直 徑 對(duì) 于 生 菜 剪 切 力 影 響 不 顯 著 表4 不 同 直 徑 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 方 差 分 析 表 Table4 Analysisofshearforcevarianceofrootsandstemsof differentdiameterlettuce 因 素 平 方 和 自 由 度 均 方 F 直 徑 大 小 0 00484 3 0 0016 0 556 誤 差 0 031 8 0 0029 總 和 0 03584 11 2 2 剪 切 速 度 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 的 影 響 本 次 試 驗(yàn) 的 工 況 為 滑 切 角 度 為20 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 下 剪 切 位 置 為1 5 3 1 4 42mm3 種 分 析 剪 切 速 度 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 的 影 響 根 據(jù) 物 性 測(cè) 試 儀 的 測(cè) 試 速 度 量 程 0 40mm s 將 剪 切 速 度 的 測(cè) 試 區(qū) 間 分 成 0 10mm s 10 20mm s 20 40mm s3 個(gè) 區(qū) 間 然 后 每 個(gè) 區(qū) 間 選 取 了 一 個(gè) 剪 切 速 度 取 值 分 別 為5 15 20mm s 3 個(gè) 具 有 代 表 性 的 剪 切 速 度 下 生 菜 根 莖 剪 切 力 數(shù) 據(jù) 曲 線(xiàn) 圖 如 圖6 所 示 a 剪 切 速 度 為20mm s b 剪 切 速 度 為15mm s 5 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期 c 剪 切 速 度 為5mm s 圖6 剪 切 速 度 根 莖 剪 切 力 的 曲 線(xiàn) 圖 Fig 6 Curveofshearraterhizomeshearforce 試 驗(yàn) 表 明 剪 切 位 置 在 靠 近 生 菜 底 葉1 5mm 處 剪 切 力 最 小 其 次 剪 切 速 度 為5mm s 時(shí) 生 菜 根 莖 的 最 大 剪 切 力 值 為20 22N 剪 切 速 度 為15mm s 時(shí) 最 大 剪 切 力 為9 42N 剪 切 速 度 為20mm s 時(shí) 最 大 剪 切 力 值 為7 12N 由 此 說(shuō) 明 剪 切 力 隨 著 剪 切 速 度 增 加 而 減 小 2 3 剪 切 位 置 剪 切 刀 具 對(duì) 剪 切 力 的 影 響 圖6 a 是 剪 切 力 隨 著 割 刀 位 移 變 化 之 間 關(guān) 系 此 試 驗(yàn) 工 況 為 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 剪 切 速 度 為 20mm s 滑 切 角 度 為20 剪 切 位 置 為1 5 3 1 4 42 mm3 種 試 驗(yàn) 表 明 剪 切 力 隨 著 剪 切 位 移 的 增 加 而 增 大 越 靠 近 底 葉 部 位 莖 稈 的 最 大 剪 切 力 數(shù) 值 越 小 靠 近 底 葉 的3 1mm 處 生 菜 剪 切 力 達(dá) 到15 2N 在 剪 切 位 置 靠 近 底 葉 的4 42mm 處 也 就 是 根 莖 最 底 端 處 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 達(dá) 到22 48N 在 靠 近 底 葉 的1 5mm 的 剪 切 力 相 比 其 他 剪 切 位 置 剪 切 力 達(dá) 到 最 小 值 剪 切 力 達(dá) 到 最 小 值 為7 12N 圖7 為 剪 切 力 隨 著 割 刀 位 移 變 化 之 間 關(guān) 系 此 試 驗(yàn) 工 況 為 剪 切 刀 具 為 光 刀 剪 切 速 度 為20mm s 滑 切 角 度 為20 剪 切 位 置 為1 5 3 1 4 42mm3 種 試 驗(yàn) 表 明 剪 切 位 置 在 距 離 生 菜 底 葉4 42mm 左 右 時(shí) 最 大 剪 切 力 會(huì) 達(dá) 到 為28 52N 距 離 生 菜 底 葉3 1mm 處 時(shí) 最 大 剪 切 力 為19 06N 距 離 生 菜 底 葉 的1 5mm 處 最 大 剪 切 力 為8 82N 綜 合 圖6 a 和 圖7 的 結(jié) 論 可 得 生 菜 根 莖 上 的 每 個(gè) 剪 切 位 置 在 剪 切 速 度 和 滑 切 角 度 相 同 的 情 況 下 光 刀 消 耗 的 剪 切 力 大 于 鋸 齒 刀 根 據(jù) 表5 中 的 數(shù) 據(jù) 得 到 F 23 1 同 時(shí) 在0 01 的 水 平 上 進(jìn) 行 方 差 分 析 通 過(guò) 方 差 分 析 表 方 差 檢 驗(yàn) 的 原 則 得 出 F 23 1 F 1 0 01 1 4 21 2 表 明 剪 切 刀 具 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 學(xué) 特 性 的 影 響 顯 著 圖7 光 刀 剪 切 生 菜 根 莖 剪 切 力 位 移 曲 線(xiàn) Fig 7 Lightknifecuttingshearforce displacementcurveoflettuce 表5 不 同 刀 具 剪 切 生 菜 根 莖 剪 切 力 方 差 分 析 Table5 Analysisofshearstressofrootsandstemsoflettucecuttingwith differentcuttingtool 因 素 平 方 和 自 由 度 均 方 F 刀 具 287 5 1 287 5 23 1 誤 差 49 65 4 12 41 總 和 337 15 5 2 4 多 因 素 分 析 分 別 進(jìn) 行 了 剪 切 速 度 剪 切 位 置 和 剪 切 刀 具 的 單 因 素 分 析 后 需 要 將 這 幾 種 因 素 結(jié) 合 在 一 起 綜 合 考 慮 分 析 多 因 素 對(duì) 生 菜 根 莖 剪 切 力 影 響 以 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 進(jìn) 行 剪 切 試 驗(yàn) 根 據(jù) 不 同 因 素 水 平 進(jìn) 行 正 交 試 驗(yàn) 的 設(shè) 計(jì)L4 3 3 如 表6 所 示 通 過(guò) 物 性 測(cè) 試 儀 采 集 得 到 的 數(shù) 據(jù) 然 后 進(jìn) 行 整 理 得 到 各 試 驗(yàn) 的 剪 切 力 的 數(shù) 據(jù) 及 計(jì) 算 的 結(jié) 果 表6 中 的 剪 切 力 均 為 最 大 剪 切 力 根 據(jù) 極 差 檢 驗(yàn) 法 則 得 到 R j R 1 31 1 R 2 56 67 R 3 5 51 R 2 R 1 R 3 各 因 素 影 響 大 小 是 剪 切 速 度 剪 切 位 置 滑 切 角 度 如 表6 所 示 表7 是 在0 05 水 平 上 的 方 差 分 析 表 根 據(jù) 正 交 試 驗(yàn) 方 差 分 析 的 顯 著 性 檢 驗(yàn) 法 則 得 出 F A 86 89 F 1 0 05 2 2 F B 180 76 F 1 0 05 2 2 F C 6 73 F 1 0 05 2 2 可 以 看 出 剪 切 位 置 對(duì) 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 的 影 響 較 為 顯 著 剪 切 速 度 同 樣 較 為 顯 著 在 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 工 況 下 綜 合 以 上3 種 因 素 可 以 得 出 最 小 的 剪 切 力 組 合 當(dāng) 根 莖 剪 切 位 置 在 接 近 生 菜 底 葉1 5mm 處 剪 切 速 度 在20mm s 滑 切 角 度 為20 時(shí) 剪 切 力 達(dá) 到 最 小 值 為7 12N 6 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期表6 剪 切 力 數(shù) 據(jù) 及 計(jì) 算 結(jié) 果 Table6 Shearforcedataandcalculationresult 實(shí) 驗(yàn) 序 號(hào) 剪 切 位 置 A mm 剪 切 速 度 B mm s 1 滑 切 角 度 C 剪 切 力 N 1 2 3 1 1 5 5 0 27 58 2 1 5 15 10 12 32 3 1 5 20 20 7 12 4 3 1 5 10 32 17 5 3 1 15 20 16 96 6 3 1 20 0 17 22 7 4 42 5 0 39 11 8 4 42 15 10 21 17 9 4 42 20 20 17 85 K 1 j 47 02 98 86 65 97 T 191 52 K 2 j 66 35 50 45 62 34 平 均 值 21 28 K 3 j 78 12 42 19 60 46 R j 31 1 56 67 5 51 因 素 主 次 B A C 表7 剪 切 力 方 差 分 析 Table7 Analysisofshearforcevariance 因 素 離 差 平 方 和 S 自 由 度 f 平 均 離 差 平 方 和 S F 顯 著 性 A 164 472 2 82 236 86 89 顯 著 B 342 148 2 171 074 180 76 顯 著 C 12 731 2 6 366 6 73 不 顯 著 誤 差E 1 893 2 15 252 總 和 803 901 8 3 結(jié) 論 1 進(jìn) 行 剪 切 力 多 因 素 的 正 交 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 并 進(jìn) 行 極 差 分 析 和 方 差 分 析 可 得 到 不 同 影 響 因 素 的 影 響 大 小 依 次 是 剪 切 速 度 剪 切 位 置 滑 切 角 度 其 中 剪 切 速 度 和 剪 切 位 置 對(duì) 剪 切 力 的 影 響 比 較 顯 著 滑 切 角 對(duì) 剪 切 力 影 響 不 顯 著 2 利 用 不 同 的 刀 具 進(jìn) 行 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 分 析 根 據(jù) 剪 切 力 的 數(shù) 據(jù) 關(guān) 系 曲 線(xiàn) 圖 得 到 鋸 齒 刀 剪 切 效 果 比 光 刀 好 相 同 的 工 況 下 鋸 齒 刀 的 最 大 剪 切 力 要 比 光 刀 小1 97N 通 過(guò) 單 因 素 方 差 分 析 得 到 刀 具 的 不 同 對(duì) 生 菜 根 莖 的 剪 切 力 大 小 影 響 顯 著 隨 著 剪 切 速 度 的 增 加 剪 切 力 會(huì) 減 小 剪 切 位 置 越 靠 近 生 菜 底 葉 處 剪 切 力 越 小 生 菜 直 徑 大 小 對(duì) 剪 切 力 影 響 不 顯 著 3 通 過(guò) 單 因 素 剪 切 試 驗(yàn) 和 多 因 素 正 交 試 驗(yàn) 分 析 綜 合 考 慮 可 以 得 出 剪 切 刀 具 為 鋸 齒 刀 剪 切 速 度 為 20mm s 滑 切 角 度 為20 剪 切 位 置 靠 近 生 菜 底 葉 的 1 5mm 左 右 處 此 時(shí) 剪 切 過(guò) 程 中 的 最 大 剪 切 力 會(huì) 達(dá) 到 一 個(gè) 最 小 值 為7 12N 參 考 文 獻(xiàn) 1 中 華 人 民 共 和 國(guó) 農(nóng) 村 農(nóng) 業(yè) 部 2016 年 中 國(guó) 蔬 菜 播 種 面 積 EB OL 2016 06 27 8080 misportal public dataChannelRedStyle jsp 2 王 立 浩 方 智 遠(yuǎn) 杜 永 臣 等 我 國(guó) 蔬 菜 種 業(yè) 發(fā) 展 戰(zhàn) 略 研 究 J 中 國(guó) 工 程 科 學(xué) 2016 18 1 123 136 3 張 震 劉 學(xué) 瑜 我 國(guó) 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 與 對(duì) 策 J 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟(jì) 問(wèn) 題 2015 36 5 64 70 4 陳 永 生 胡 檜 肖 體 瓊 等 我 國(guó) 蔬 菜 生 產(chǎn) 機(jī) 械 化 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 對(duì) 策 J 中 國(guó) 蔬 菜 2014 10 1 5 5 魏 冰 陽(yáng) 藺 公 振 杜 新 武 雙 立 軸 圓 盤(pán) 刀 玉 米 秸 稈 切 碎 器 正 交 試 驗(yàn) J 洛 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 2002 23 2 5 7 6 梁 莉 郭 玉 明 不 同 生 長(zhǎng) 期 小 麥 莖 稈 力 學(xué) 性 質(zhì) 與 形 態(tài) 特 性 的 相 關(guān) 性 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2008 24 8 131 134 7 夏 萍 印 崧 陳 黎 卿 收 獲 機(jī) 械 往 復(fù) 式 切 割 器 切 割 圖 的 數(shù) 值 模 擬 與 仿 真 J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 2007 38 3 65 68 8 田 昆 鵬 李 顯 旺 沈 成 等 天 牛 仿 生 大 麻 收 割 機(jī) 切 割 刀 片 設(shè) 計(jì) 與 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2017 33 5 56 61 9 LeblicqT VanmaerckeS RamonH etal Mechanicala nalysisofthebendingbehaviourofplantstems J Biosys temsEngineering 2015 129 87 99 10 KhanMMR ChenY ClaudeLagu etal Compressive propertiesofhemp CanabisSativaL stalks J Biosys temsEngineering 2010 106 3 315 323 11 DoranCF MccormackBAO MaceyA Asimplified modeltodeterminethecontributionofstrainenergyinthe failureprocessofthinbiologicalmembranesduringcutting J Strain 2004 40 4 173 179 12 GaledarMN JafariA MohtasebiSS etal Effectsof moisturecontentandlevelinthecropontheengineering properties of alfalfa stems J Biosystems engineering 2008 101 2 199 208 13 高 國(guó) 華 王 凱 苑 嚴(yán) 偉 等 基 于 能 量 平 衡 的 設(shè) 施 蔬 菜 收 獲 機(jī) 拉 拔 切 割 過(guò) 程 力 學(xué) 特 性 分 析 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2017 33 24 58 64 7 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期 14 李 耀 明 秦 同 娣 陳 進(jìn) 等 玉 米 莖 稈 往 復(fù) 切 割 力 學(xué) 特 性 試 驗(yàn) 與 分 析 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2011 27 1 160 164 15 高 國(guó) 華 王 天 寶 周 增 產(chǎn) 等 設(shè) 施 蔬 菜 收 獲 切 割 影 響 因 素 優(yōu) 化 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2015 31 19 15 21 16 李 小 強(qiáng) 王 芬 娥 郭 維 俊 等 甘 藍(lán) 根 莖 切 割 力 影 響 因 素 分 析 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2013 29 10 42 48 17 McrandalDM McnultyPB Impactcuttingbehaviourof forage crops I Mathematical models and laboratory tests J Journal of Agricultural Engineering Research 1978 23 3 313 328 18 JohnsonPC ClementsonCL MathankerSK etal Cut tingenergycharacteristicsofMiscanthusxgiganteusstems withvaryingobliqueangleandcuttingspeed J Biosystems Engineering 2012 112 1 42 48 19 MengY WeiJ AnANSYS LS DYNAsimulationandex perimental study of circular saw blade cutting system of mulberrycuttingmachine J ComputersandElectronicsin Agriculture 2019 157 38 48 20 MathankerSK GriftTE HansenAC Effectofbladeob liqueangleandcuttingspeedoncuttingenergyforenergy canestems J BiosystemsEngineering 2015 133 64 70 S t u d y o n S h e a r M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f G r e e n h o u s e L e t t u c e R o o t s ChenJian WangXinzhong WuYouxin ChengYinhui CollegeofAgriculturalEquipmentEngineering JiangsuUniversity Zhenjiang212013 China A b s t r a c t Inordertoimprovetheefficiencyofmechanizedharvestingofleafyvegetables thispapertakesthegreenhouse butterlettuceastheresearchobject andcarriesoutthetargetedresearchontheshearmechanicalpropertiesofleafyveg etables Thesingle factorandmulti factororthogonalsheartestsoflettucerhizomewerecarriedoutonthephysicalprop ertytester Theshearforcewasusedastheindex andtheshearangle shearposition shearspeedandshearingtool wereanalyzed Theeffectofthesefactorsontheshearingeffectofgreenhouselettuce Thetestresultsshowthattheshear ingspeedhasthegreatestinfluenceontheshearingforce followedbytheshearingposition Theshearingforcedecreases withtheincreaseoftheshearingspeed andtheshearingeffectoftheserratedknifeisbetterthanthatoftheoptical knife Theshearingshearforcehaslittleeffect Thecomprehensivemulti factoranalysisshowedthattheshearingposition was1 5mmnearthebottomleafofthelettuce theshearingtoolwasaserratedknife theshearinganglewas20 the shearingspeedwas20mm s andtheshearingforcewasatleast7 12 N Thisstudyprovidestheoreticaldatasupportfor greenhouselettuceharvestingmachinerydesign K e y w o r d s shearforce lettuce rhizome greenhouse 8 7 1 2020 年11 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第11 期