收获期宿根蔗的基本参数试验研究

针对收获期宿根蔗不同部位的基本参数匮乏,无法建立高精度甘蔗仿真模型、甘蔗收获切割和蔗兜粉碎部件优化设计缺乏依据的问题,以广西有代表性的桂糖55甘蔗作为研究对象,采用物理试验、Duncan多重比较法及显著性分析方法,研究了收获期宿根蔗不同部位的基本参数,并进行了差异的显著性分析。结果表明:①茎节、节间长度在不同部位上有显著差异,顶部和底部的长度差异大,从上到下逐渐变小;节间、茎节直径有一定差异,但不显著;须根直径、数量、须根长度、生长角度在须根的3个部位有着显著差异,随着须根生长深度的增加,须根越往竖直方向生长,其密度也增大。②各部位茎节径向抗压强度、轴向抗压强度、径向压缩弹性模量、轴向压缩弹性模量变化范围为2.135~3.706MPa、6.735~8.988MPa、218.88~288.26MPa、1257.1~1946.5MPa,节间径向抗压强度、轴向抗压强度、径向压缩弹性模量、轴向压缩弹性模量变化范围为1.4379~2.1031MPa、6.135~6.889MPa、148.238~219.794MPa、886.815~1194.61MPa。蔗秆的平均弯曲强度和弹性模量分别为15.9、200.055MPa;不同层须根抗拉强度、弹性模量和抗剪强度的变化范围分别为24.95~28.213MPa、527.43~530.89MPa、16.574~23.037MPa。③为提高仿真精度,在建模时,茎秆和蔗兜秆、茎节和节间分开、须根分层进行建模,而在进行甘蔗收获和粉碎机械设计时,需考虑茎秆与蔗兜秆的力学特性差异,且优先考虑径向压缩破坏形式,对入土切割和蔗兜粉碎部件进行优化设计,以此来减少部件磨损、破坏和作业功耗。