玉米茎秆及其打捆力学特性研究

玉米已成为我国种植面积最大产量最高的农作物，其秸秆产量非常丰富。随着社会发展，传统农业向农机化、现代化农业的转变以及畜牧业和工业的大力发展对秸秆需求的增加，传统的秸秆利用方式受到严峻挑战，玉米秸秆的机械化收集越来越受到人们的关注和重视。本文针对玉米生产机械化的薄弱环节——玉米秸秆的机械化收获问题，对影响玉米茎秆打捆效果的成捆直径、捆绳张力、茎秆切断长度等关键因素进行了试验和理论分析。 本文首先针对捆绳张力和玉米茎秆成捆直径的关系进行模型简化、理论分析和设计试验，通过对试验结果分析拟合出两者关系的函数曲线，为下一步的玉米茎秆打捆试验提供理论支持和数据参考；其次，研究玉米植株生物力学特性，用材料力学试验的方法测定包括玉米茎秆轴向拉伸强度、压缩强度、弹性模量和泊松比等在内的力学参数，为计算捆绳张力提供了可靠的理论和试验数据；接着，引入流变模型理论，建立和验证玉米茎秆成捆流变模型，对玉米茎秆成捆过程应力、应变情况进行了定性分析，为圆捆打捆机降低功耗、提高成捆率的设计和优化提供理论依据，还提出玉米茎秆成捆弹性假设模型并对其进行简化，利用能量守恒的方法分析成捆的应变能，推导出了非常接近实际捆绳张力大小的计算公式，为设计和优化圆捆打捆机的捆绳打结机构和强度、捆绳材料选择提供有力的理论参考；最后针对茎秆铺放式玉米联合收获机的后续打捆对适宜打捆的玉米茎秆切断长度没有科学的理论依据等问题，进行了适宜玉米茎秆打捆切断长度的试验，得出与打捆尺寸相关的适宜打捆的茎秆切断长度，为铺放后的玉米茎秆的收集打捆和进一步优化茎秆铺放型玉米收获机的铺放装置提供了科学的理论依据。