專利名稱：一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法和裝置，屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
世界各種糧食作物中，玉米的種植面積居第三位，僅次于小麥和水稻的種植面積。 在我國(guó)，玉米是我國(guó)三大糧食品種之一，產(chǎn)量約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的四分之一。玉米產(chǎn)量占 糧食總產(chǎn)量的比重已經(jīng)由上世紀(jì)80年代初的18%提高到90年代末的近27%，因此玉米生 產(chǎn)是我國(guó)糧食生產(chǎn)中最為活躍的因素。近幾年來(lái)，玉米的種植在很多地區(qū)得到長(zhǎng)足發(fā)展，在 增加糧食產(chǎn)量、提高農(nóng)民收入方面發(fā)揮了重要作用。但近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的快速發(fā)展 和玉米產(chǎn)量水平的大幅度提高，玉米的倒伏問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，玉米倒伏一般減產(chǎn) 20% 30%，嚴(yán)重者達(dá)50%以上，有時(shí)甚至絕產(chǎn)。對(duì)于玉米倒伏帶給玉米的育種和產(chǎn)量的影響，早在多年前就引起了各國(guó)育種專家 的重視并展開(kāi)了相關(guān)的研究以選育抗倒伏能力較強(qiáng)的玉米品種。在選育的過(guò)程中，育種專 家迫切的需要一種能夠快速測(cè)定玉米秸稈相關(guān)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)儀。本發(fā)明專利的研究?jī)?nèi)容 正是基于此項(xiàng)問(wèn)題提出。2003年在美國(guó)目前市場(chǎng)上已經(jīng)有相應(yīng)的秸稈強(qiáng)度測(cè)試儀的部分專利，其專利號(hào)為 10/631，459，該秸稈強(qiáng)度檢測(cè)儀發(fā)明裝置是由相互成伸縮關(guān)系的內(nèi)軸和外筒構(gòu)成的。在日 本，已經(jīng)有植物倒伏測(cè)試儀DIK-7401植物倒伏測(cè)試儀，它可以測(cè)量多大風(fēng)力可以使植物到 伏，從而得知植物莖稈對(duì)風(fēng)的承受能力。在國(guó)內(nèi)，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)申請(qǐng)一種玉米莖桿強(qiáng)度測(cè)裝 置的專利，其申請(qǐng)?zhí)枮?00620135138. 3。以上儀器存在主要問(wèn)題操作繁復(fù)、顯示測(cè)量參數(shù)不 直觀、測(cè)量原理不夠科學(xué)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，提出并確定了測(cè)定玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法及檢 測(cè)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法，其特征在于，采用簡(jiǎn)支 梁為理論模型，根據(jù)力學(xué)相關(guān)原理計(jì)算出秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的計(jì)算公式，設(shè)兩支點(diǎn)之間的距離 長(zhǎng)度為1，推力作用點(diǎn)距離一端支點(diǎn)的距離為a，玉米秸桿的直徑為d，則秸稈的應(yīng)力強(qiáng)度
為=--—I-。
ma本發(fā)明還提供了一種采用所述方法的檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的裝置，其特征在 于，推桿穿過(guò)外筒，然后分別在外筒的上下兩頭安裝外筒套，以用來(lái)限制推桿的運(yùn)動(dòng)，起到 導(dǎo)向的作用；推桿的頂部與連接圓柱螺紋連接，連接圓柱的外圓端通過(guò)過(guò)渡配合與手柄連 接；推桿的下半部分通過(guò)螺紋與連接雙頭圓柱的一端連接，連接雙頭圓柱的另一端通過(guò)內(nèi) 螺紋連接與拉壓力傳感器連接；拉壓力傳感器的下半部分再通過(guò)內(nèi)螺紋與壓弧連接；2個(gè)V
3型座和螺桿固定在基座上，2個(gè)V型座位于基座的水平中心線上，與基座的中心點(diǎn)成對(duì)稱分布，螺桿位于基座的豎直中心線上、水平中心線偏上位置；將外筒通過(guò)2個(gè)緊固架固定于螺 桿上，在螺桿的中部、2個(gè)緊固架之間的位置設(shè)置儀器上座，在儀器上座下方通過(guò)4顆陰陽(yáng) 螺釘連接儀器托座，并在儀器托座上安裝與拉壓力傳感器連接的自動(dòng)顯示儀。所述螺桿和外筒均豎直安放。本發(fā)明的有益效果為1)操作簡(jiǎn)單本發(fā)明對(duì)于應(yīng)力強(qiáng)度的測(cè)量，將測(cè)試裝置固定好后，只需豎直向下 推動(dòng)推桿壓斷秸稈即可，操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便。2)測(cè)量原理科學(xué)，測(cè)量結(jié)果可靠本測(cè)量原理基于簡(jiǎn)支梁模型，根據(jù)力學(xué)相關(guān)知 識(shí)推導(dǎo)出了相關(guān)的計(jì)算公式，并且采用了以單片機(jī)為基礎(chǔ)的自動(dòng)檢測(cè)顯示儀器，使得測(cè)量 后的結(jié)果自動(dòng)顯示，可靠準(zhǔn)確。3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投產(chǎn)成本低本發(fā)明的結(jié)構(gòu)加工較為方便，零件數(shù)量不大，加工成本 較低，顯示部分的成本也較低，從而使得本發(fā)明的整體成本較低。


圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；圖2為圖1所示模型對(duì)應(yīng)的剪力圖；圖3為圖1所示模型對(duì)應(yīng)的彎矩圖；圖4為本發(fā)明所述測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)外觀示意圖；圖5為傳感器上下連接部分的半剖圖。圖中標(biāo)號(hào)1-手柄；2-外筒；3-緊固架小端；4-外筒套；5-V型座；6_基座；7_測(cè)試標(biāo)本；8-儀器托座；9-自動(dòng)顯示儀；10-陰陽(yáng)螺釘；11-儀器上座；12-連接雙頭圓柱；13-螺桿；14-推桿；15-連接圓柱；16-拉壓力傳感器；17-壓弧。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法和裝置，下面通過(guò)

和具 體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。1、測(cè)量原理針對(duì)目前國(guó)際與國(guó)內(nèi)均無(wú)比較權(quán)威和統(tǒng)一的測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)表征秸稈的強(qiáng)度參 數(shù)的這一現(xiàn)狀，本發(fā)明所述的測(cè)量方法采用的是簡(jiǎn)支梁模型。其工作原理示意圖如圖1所 示，該力學(xué)模型對(duì)應(yīng)的剪力圖和彎矩圖分別如圖2和圖3所示。根據(jù)力學(xué)相關(guān)原理計(jì)算出 秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的計(jì)算公式，設(shè)兩支點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)度為1，推力作用點(diǎn)距離一端支點(diǎn)的距離
為a，玉米秸桿的直徑為d，則秸稈的應(yīng)力強(qiáng)度為M = ^c- = 3^f =。其中，該公式中l(wèi)、a均為已知量，只是力F和直徑d為未知量。經(jīng)國(guó)家玉米改良中 心育種專家介紹，由于直徑d并非玉米育種專家所關(guān)心的一個(gè)參數(shù)，所以d—般不作考慮參 數(shù)，一般也以常量值代替，因而主要需要測(cè)量參數(shù)F。2、測(cè)定裝置
圖4為本發(fā)明所述測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)外觀示意圖。推桿14穿過(guò)外筒2，然后分別在 外筒2的上下兩頭安裝外筒套4，以用來(lái)限制推桿14的運(yùn)動(dòng)，起到導(dǎo)向的作用；推桿14的頂 部與連接圓柱15螺紋連接，連接圓柱15的外圓端通過(guò)過(guò)渡配合與手柄1連接；推桿14的 下半部分通過(guò)螺紋與連接雙頭圓柱12的一端連接，連接雙頭圓柱12的另一端通過(guò)內(nèi)螺紋 連接與拉壓力傳感器16連接；拉壓力傳感器16的下半部分再通過(guò)內(nèi)螺紋與壓弧17連接； 2個(gè)V型座5和螺桿13固定在基座6上，2個(gè)V型座5位于基座6的水平中心線上，與基座 6的中心點(diǎn)成對(duì)稱分布，螺桿13位于基座6的豎直中心線上、水平中心線偏上位置；將外筒 2通過(guò)2個(gè)緊固架3固定于螺桿13上，在螺桿13的中部、2個(gè)緊同架3之間的位置設(shè)置儀 器上座11，在儀器上座11下方通過(guò)4顆陰陽(yáng)螺釘10連接儀器托座8，并在儀器托座8上安 裝與拉壓力傳感器16連接的自動(dòng)顯示儀9。螺桿13采用M20螺桿；自動(dòng)顯示儀9采用MCK-Y自動(dòng)顯示儀，可以顯示即時(shí)的壓 力和峰值，并且能夠顯示應(yīng)力強(qiáng)度的大小。在上述的整個(gè)裝配及安裝過(guò)程中，螺桿13與基座6垂直安裝，外筒2和推桿14保 持豎直向下，這樣使得測(cè)得的結(jié)果更為可靠。待安裝固定好儀器后，砍下一定長(zhǎng)度的玉米秸稈制作成測(cè)試標(biāo)本7置于V型座5 上。其中V型座5靠螺釘固定在基座6上。工作前，使得壓弧17與測(cè)試標(biāo)本7接觸。待自 動(dòng)顯示儀9清零后，操作者雙手握住手柄1豎直向下推動(dòng)推手向下擠壓測(cè)試標(biāo)本7，待測(cè)試 標(biāo)本7被折斷后，自動(dòng)顯示儀9就顯示出了該段測(cè)試標(biāo)本的最大壓力和應(yīng)力強(qiáng)度數(shù)值。
權(quán)利要求
一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法，其特征在于，采用簡(jiǎn)支梁模型，設(shè)兩支點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)度為l，推力作用點(diǎn)距離一端支點(diǎn)的距離為a，玉米秸桿的直徑為d，則秸稈的應(yīng)力強(qiáng)度為F2009102371433C0000011.tif
2.一種采用如權(quán)利要求1所述方法的檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的裝置，其特征在于，推 桿(14)穿過(guò)外筒(2)，然后分別在外筒(2)的上下兩頭安裝外筒套(4)，以用來(lái)限制推桿 (14)的運(yùn)動(dòng)，起到導(dǎo)向的作用；推桿(14)的頂部與連接圓柱(15)螺紋連接，連接圓柱(15) 的外圓端通過(guò)過(guò)渡配合與手柄(1)連接；推桿(14)的下半部分通過(guò)螺紋與連接雙頭圓柱(12)的一端連接，連接雙頭圓柱(12)的另一端通過(guò)內(nèi)螺紋連接與拉壓力傳感器(16)連接； 拉壓力傳感器(16)的下半部分再通過(guò)內(nèi)螺紋與壓弧(17)連接；2個(gè)V型座(5)和螺桿(13)固定在基座(6)上，2個(gè)V型座(5)位于基座(6)的水平 中心線上，與基座(6)的中心點(diǎn)成對(duì)稱分布，螺桿(13)位于基座(6)的豎直中心線上、水平 中心線偏上位置；將外筒(2)通過(guò)2個(gè)緊固架(3)固定于螺桿(13)上，在螺桿(13)的中 部、2個(gè)緊固架(3)之間的位置設(shè)置儀器上座(11)，在儀器上座(11)下方通過(guò)4顆陰陽(yáng)螺 釘(10)連接儀器托座(8)，并在儀器托座(8)上安裝與拉壓力傳感器(16)連接的自動(dòng)顯示 儀(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的裝置，其特征在于，所述螺桿(13)和外筒(2)均豎直安放。
全文摘要
一種檢測(cè)玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的方法和裝置，屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用簡(jiǎn)支梁為理論模型，垂直施加給放于V型塊上的秸稈一外力，根據(jù)力學(xué)相關(guān)原理計(jì)算出秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的計(jì)算公式；根據(jù)這一測(cè)量原理，設(shè)計(jì)出了相關(guān)的測(cè)定裝置以V型塊為定位元件，將秸稈置于V型塊上，限制其四個(gè)自由度，測(cè)量時(shí)，通過(guò)推桿給秸稈施加一外力，使秸稈折斷，施加的外力通過(guò)傳感器、數(shù)顯儀等轉(zhuǎn)化顯示出秸稈的應(yīng)力強(qiáng)度的數(shù)值，通過(guò)這樣測(cè)量得出的玉米秸稈應(yīng)力強(qiáng)度的數(shù)值可以作為玉米育種專家選育優(yōu)質(zhì)玉米的一個(gè)參數(shù)。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，測(cè)量原理科學(xué)，測(cè)量結(jié)果可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)G01N3/00GK101876608SQ20091023714
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者張俊雄, 李偉, 李建生, 陳艷軍 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)