温室生菜根茎的剪切力学特性研究.pdf

温 室 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 学 特 性 研 究 陈 健 王 新 忠 吴 又 新 承 银 辉 江 苏 大 学 农 业 装 备 工 程 学 院 江 苏 镇 江 212013 摘 要 为 了 提 高 设 施 叶 菜 机 械 化 收 获 的 效 率 以 温 室 奶 油 生 菜 为 研 究 对 象 开 展 叶 菜 剪 切 力 学 特 性 的 针 对 性 研 究 在 物 性 测 试 仪 上 进 行 了 生 菜 根 茎 单 因 素 和 多 因 素 的 正 交 剪 切 试 验 以 剪 切 力 大 小 为 指 标 分 别 从 滑 切 角 度 剪 切 位 置 剪 切 速 度 及 剪 切 刀 具 等 方 面 分 析 了 这 些 因 素 对 温 室 生 菜 剪 切 效 果 的 影 响 试 验 结 果 表 明 剪 切 速 度 对 剪 切 力 的 影 响 最 大 其 次 是 剪 切 位 置 剪 切 力 会 随 着 剪 切 速 度 的 增 大 而 减 小 且 锯 齿 刀 剪 切 效 果 优 于 光 刀 滑 切 角 剪 切 力 的 影 响 不 大 综 合 多 因 素 分 析 得 到 剪 切 位 置 为 靠 近 生 菜 底 叶 的1 5mm 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 剪 切 角 度 为20 剪 切 速 度 为20mm s 此 时 的 剪 切 力 最 小 为7 12N 该 研 究 可 为 温 室 生 菜 收 获 机 械 设 计 提 供 一 定 理 论 数 据 支 撑 关 键 词 剪 切 力 生 菜 根 茎 温 室 中 图 分 类 号 S625 S183 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1003 188X 2020 11 0173 06 0 引 言 我 国 是 一 个 蔬 菜 种 植 大 国 目 前 的 蔬 菜 面 积 达 到 22328khm 2 1 叶 菜 约 占 到50 目 前 国 内 设 施 蔬 菜 收 获 机 械 的 普 及 程 度 低 采 收 收 获 方 式 仍 主 要 以 人 工 收 获 为 主 为 了 提 高 蔬 菜 设 施 种 收 的 效 率 和 效 益 迫 切 需 要 开 展 设 施 蔬 菜 机 械 化 尤 其 是 叶 菜 机 械 化 收 获 的 研 究 2 4 国 内 的 设 施 叶 菜 收 获 机 械 多 数 简 单 地 延 用 大 田 相 近 的 收 获 机 具 还 有 待 于 考 虑 蔬 菜 本 身 特 性 开 展 适 用 的 蔬 菜 收 获 机 械 的 设 计 理 论 分 析 同 时 开 展 叶 菜 收 获 力 学 特 性 的 针 对 性 研 究 积 累 相 关 的 基 础 数 据 和 理 论 5 8 作 物 的 切 割 采 收 是 收 获 作 业 方 式 的 一 个 重 要 的 环 节 茎 秆 的 切 割 过 程 与 茎 秆 的 物 理 力 学 特 性 割 刀 的 特 性 割 刀 与 茎 秆 的 相 对 位 置 及 割 刀 的 速 度 等 都 有 密 切 的 关 系 9 11 目 前 国 内 外 已 经 开 展 对 作 物 的 切 割 力 学 研 究 与 切 割 过 程 有 关 的 茎 秆 物 理 机 械 性 质 包 括 切 割 阻 力 折 断 阻 力 弹 性 模 量 和 摩 擦 因 数 等 12 14 李 小 强 等 人 在 微 机 控 制 多 功 能 试 验 机 上 分 析 了 甘 蓝 根 茎 的 切 割 力 影 响 因 素 并 进 行 了 单 因 素 和 多 因 素 的 切 割 力 学 测 试 试 验 15 但 还 没 有 针 对 奶 油 生 菜 的 切 割 特 性 的 研 究 高 国 华 等 人 自 制 温 室 生 菜 的 切 割 验 收 稿 日 期 2019 05 13 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 2017YFD0700203 作 者 简 介 陈 健 1992 男 安 徽 铜 陵 人 硕 士 研 究 生 E mail 969036330 通 讯 作 者 王 新 忠 1969 男 石 家 庄 人 教 授 E mail xzwang 台 研 究 了 切 削 速 度 夹 持 距 离 夹 持 角 度 和 切 割 角 度 对 温 室 生 菜 切 割 力 的 影 响 16 但 没 有 对 刀 具 类 型 切 割 方 式 和 切 割 位 置 对 切 割 特 性 影 响 进 行 研 究 国 外 也 有 许 多 作 物 剪 切 力 学 方 面 的 研 究 Mcrandal D M 17 发 现 不 同 的 切 割 方 式 所 消 耗 的 切 割 能 量 不 一 样 速 度 越 高 所 消 耗 的 切 割 能 量 越 低 JohnsonPC 研 究 温 室 叶 菜 切 割 速 度 和 切 割 角 度 对 切 割 质 量 和 切 割 能 量 的 影 响 证 明 了 切 割 速 度 和 切 割 角 度 对 切 割 性 能 参 数 有 一 定 正 相 关 的 曲 线 关 系 18 MengY 等 19 人 进 行 实 验 以 测 量 切 削 力 和 比 较 不 同 条 件 下 桑 枝 的 表 面 质 量 MathankerSK 等 探 讨 了 切 割 速 度 和 切 割 倾 斜 角 度 对 切 割 能 量 的 影 响 20 这 些 研 究 仅 仅 针 对 刀 具 参 数 等 单 一 因 素 进 行 分 析 并 没 有 系 统 性 地 进 行 单 因 素 和 多 因 素 正 交 试 验 相 结 合 分 析 作 物 剪 切 力 学 特 性 本 文 选 取 设 施 种 植 的 新 鲜 生 菜 在 物 性 测 试 仪 上 开 展 剪 切 试 验 以 剪 切 力 为 指 标 分 析 剪 切 速 度 滑 切 角 度 剪 切 位 置 及 剪 切 刀 具 类 别 等 因 素 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 的 影 响 并 利 用 正 交 试 验 的 方 法 寻 找 生 菜 剪 切 过 程 中 的 主 要 影 响 因 素 1 试 验 材 料 与 方 法 1 1 试 验 设 备 试 验 所 用 到 的 设 备 是 英 国 出 产 的TA XTPlus 物 性 测 试 仪 如 图1 所 示 仪 器 的 试 验 量 程 测 试 速 度 范 围 为0 40mm s 测 试 距 离 精 度 为0 001mm 测 试 力 度 精 度 为0 0002 仪 器 内 置 探 头 传 感 器 和 力 学 传 感 器 与 电 脑 连 接 可 以 将 数 据 导 出 得 到 所 需 要 的 曲 线 3 7 1 2020 年11 月 农 机 化 研 究 第11 期图 切 割 的 刀 具 主 要 有 两 种 即 锯 齿 刀 和 光 刀 分 别 如 图2 和 图3 所 示 锯 齿 刀 片 的 厚 度 为1 5mm 刀 刃 宽 度 为62mm 刃 角 约26 刀 具 的 材 料 为 合 金 钢 光 刀 则 选 用 市 场 上 最 常 见 的 普 通 切 割 刀 片 材 料 为 65Mn 顶 端 宽 度 为30mm 刀 刃 的 宽 度 约 为20mm 刃 角 为20 刀 片 厚 度1mm 图1 TA XTPlus 物 性 测 试 仪 Fig 1 TA XTPlusphysicalpropertytester 图2 锯 齿 刀 Fig 2 Sawtoothknife 图3 光 刀 Fig 3 Lightknife 1 2 试 验 材 料 试 验 材 料 取 自 江 苏 地 区 常 种 的 生 菜 奶 油 生 菜 种 植 期 选 择 在9 月 于10 月31 号 成 熟 收 获 图4 为 温 室 所 种 植 的 奶 油 生 菜 相 关 尺 寸 参 数 如 表1 所 示 图4 温 室 奶 油 生 菜 Fig 4 Greenhousecreamlettuce 表1 成 熟 期 的 生 菜 尺 寸 参 数 Table1 Maturesizeparameteratmaturity mm 根 茎 长 度 L 根 茎 直 径 d 株 高 H 底 叶 高 h 8 05 16 50 8 05 16 05 150 170 10 00 12 50 1 3 试 验 方 法 试 验 中 设 定 剪 切 采 样 频 率 为10Hz 加 载 速 度 为 20mm s 选 取 的 试 验 材 料 是 奶 油 生 菜 的 根 茎 部 位 试 验 时 将 生 菜 放 在 物 性 测 试 仪 的 试 验 平 台 上 将 根 茎 对 准 刀 具 所 在 平 面 根 据 物 性 测 试 仪 的 操 作 手 册 调 整 好 加 载 速 率 装 载 好 刀 片 进 行 剪 切 运 动 通 过 设 定 好 试 验 周 期 然 后 采 集 数 据 分 别 选 取 距 离 生 菜 底 叶 尺 寸 为1 5 3 1 4 42mm 的 部 位 作 为 剪 切 位 置 先 进 行 剪 切 刀 具 的 影 响 因 素 试 验 取15 个 奶 油 生 菜 根 茎 分 别 用 不 同 的 刀 具 在 距 离 生 菜 底 叶1 5 3 1 4 42mm 处 做3 组 剪 切 试 验 每 组 试 验 重 复3 次 试 验 结 果 取 平 均 值 同 上 面 相 同 的 试 验 步 骤 改 变 剪 切 速 度 进 行 剪 切 速 度 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 学 特 性 的 影 响 试 验 以 剪 切 力 大 小 为 影 响 指 标 结 合 上 面 各 单 因 素 分 析 的 结 论 进 行 滑 切 角 度 剪 切 位 置 和 剪 切 速 度 多 因 素 正 交 试 验 多 因 素 的 正 交 试 验 方 案 如 表2 所 示 所 选 的 试 验 材 料 与 单 因 素 试 验 相 同 4 7 1 2020 年11 月 农 机 化 研 究 第11 期表2 不 同 因 素 及 水 平 Table2 Differentfactorsandlevels 试 验 号 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 试 验 中 需 要 进 行 滑 切 滑 切 示 意 图 如 图5 所 示 滑 切 角 可 以 通 过 调 整 刀 片 装 夹 的 角 度 来 调 整 图5 滑 切 试 验 示 意 图 Fig 5 Schematicdiagramoftheslidingtest 2 试 验 结 果 与 分 析 2 1 生 菜 根 茎 直 径 对 剪 切 力 的 影 响 因 为 所 种 的 生 菜 根 茎 直 径 尺 寸 不 同 需 分 析 生 菜 根 茎 尺 寸 对 切 割 力 大 小 的 影 响 和 方 差 选 择4 种 不 同 直 径 的 奶 油 生 菜 根 茎 直 径 分 别 为4 46 8 64 9 34 12 05mm 试 验 工 况 为 剪 切 加 载 速 度20mm s 滑 切 角 度 为20 剪 切 位 置 靠 近 生 菜 底 叶1 5mm 处 剪 切 刀 具 类 型 为 光 刀 在 此 条 件 下 对 这 些 生 菜 根 茎 进 行 剪 切 试 验 每 种 直 径 的 生 菜 根 茎 进 行 重 复3 次 试 验 不 同 生 菜 直 径 下 的 最 大 剪 切 力 试 验 数 据 如 表3 所 示 由 表3 可 以 看 出 不 同 直 径 的 生 菜 根 茎 最 大 剪 切 力 变 化 不 大 表3 不 同 直 径 生 菜 根 茎 的 最 大 剪 切 力 试 验 数 据 Table3 Maximumsheartestdataofdifferentdiameterlettucestems 生 菜 直 径 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 将 得 到 剪 切 力 数 据 进 一 步 方 差 分 析 得 出 结 果 如 表4 所 示 在0 01 水 平 上 进 行 因 素 的 显 著 性 检 验 根 据 检 验 法 则 得 出 F 0 556 F 1 0 01 3 8 7 59 证 明 生 菜 根 茎 的 直 径 对 于 生 菜 剪 切 力 影 响 不 显 著 表4 不 同 直 径 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 方 差 分 析 表 Table4 Analysisofshearforcevarianceofrootsandstemsof differentdiameterlettuce 因 素 平 方 和 自 由 度 均 方 F 直 径 大 小 0 00484 3 0 0016 0 556 误 差 0 031 8 0 0029 总 和 0 03584 11 2 2 剪 切 速 度 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 的 影 响 本 次 试 验 的 工 况 为 滑 切 角 度 为20 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 下 剪 切 位 置 为1 5 3 1 4 42mm3 种 分 析 剪 切 速 度 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 的 影 响 根 据 物 性 测 试 仪 的 测 试 速 度 量 程 0 40mm s 将 剪 切 速 度 的 测 试 区 间 分 成 0 10mm s 10 20mm s 20 40mm s3 个 区 间 然 后 每 个 区 间 选 取 了 一 个 剪 切 速 度 取 值 分 别 为5 15 20mm s 3 个 具 有 代 表 性 的 剪 切 速 度 下 生 菜 根 茎 剪 切 力 数 据 曲 线 图 如 图6 所 示 a 剪 切 速 度 为20mm s b 剪 切 速 度 为15mm s 5 7 1 2020 年11 月 农 机 化 研 究 第11 期 c 剪 切 速 度 为5mm s 图6 剪 切 速 度 根 茎 剪 切 力 的 曲 线 图 Fig 6 Curveofshearraterhizomeshearforce 试 验 表 明 剪 切 位 置 在 靠 近 生 菜 底 叶1 5mm 处 剪 切 力 最 小 其 次 剪 切 速 度 为5mm s 时 生 菜 根 茎 的 最 大 剪 切 力 值 为20 22N 剪 切 速 度 为15mm s 时 最 大 剪 切 力 为9 42N 剪 切 速 度 为20mm s 时 最 大 剪 切 力 值 为7 12N 由 此 说 明 剪 切 力 随 着 剪 切 速 度 增 加 而 减 小 2 3 剪 切 位 置 剪 切 刀 具 对 剪 切 力 的 影 响 图6 a 是 剪 切 力 随 着 割 刀 位 移 变 化 之 间 关 系 此 试 验 工 况 为 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 剪 切 速 度 为 20mm s 滑 切 角 度 为20 剪 切 位 置 为1 5 3 1 4 42 mm3 种 试 验 表 明 剪 切 力 随 着 剪 切 位 移 的 增 加 而 增 大 越 靠 近 底 叶 部 位 茎 秆 的 最 大 剪 切 力 数 值 越 小 靠 近 底 叶 的3 1mm 处 生 菜 剪 切 力 达 到15 2N 在 剪 切 位 置 靠 近 底 叶 的4 42mm 处 也 就 是 根 茎 最 底 端 处 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 达 到22 48N 在 靠 近 底 叶 的1 5mm 的 剪 切 力 相 比 其 他 剪 切 位 置 剪 切 力 达 到 最 小 值 剪 切 力 达 到 最 小 值 为7 12N 图7 为 剪 切 力 随 着 割 刀 位 移 变 化 之 间 关 系 此 试 验 工 况 为 剪 切 刀 具 为 光 刀 剪 切 速 度 为20mm s 滑 切 角 度 为20 剪 切 位 置 为1 5 3 1 4 42mm3 种 试 验 表 明 剪 切 位 置 在 距 离 生 菜 底 叶4 42mm 左 右 时 最 大 剪 切 力 会 达 到 为28 52N 距 离 生 菜 底 叶3 1mm 处 时 最 大 剪 切 力 为19 06N 距 离 生 菜 底 叶 的1 5mm 处 最 大 剪 切 力 为8 82N 综 合 图6 a 和 图7 的 结 论 可 得 生 菜 根 茎 上 的 每 个 剪 切 位 置 在 剪 切 速 度 和 滑 切 角 度 相 同 的 情 况 下 光 刀 消 耗 的 剪 切 力 大 于 锯 齿 刀 根 据 表5 中 的 数 据 得 到 F 23 1 同 时 在0 01 的 水 平 上 进 行 方 差 分 析 通 过 方 差 分 析 表 方 差 检 验 的 原 则 得 出 F 23 1 F 1 0 01 1 4 21 2 表 明 剪 切 刀 具 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 学 特 性 的 影 响 显 著 图7 光 刀 剪 切 生 菜 根 茎 剪 切 力 位 移 曲 线 Fig 7 Lightknifecuttingshearforce displacementcurveoflettuce 表5 不 同 刀 具 剪 切 生 菜 根 茎 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 误 差 49 65 4 12 41 总 和 337 15 5 2 4 多 因 素 分 析 分 别 进 行 了 剪 切 速 度 剪 切 位 置 和 剪 切 刀 具 的 单 因 素 分 析 后 需 要 将 这 几 种 因 素 结 合 在 一 起 综 合 考 虑 分 析 多 因 素 对 生 菜 根 茎 剪 切 力 影 响 以 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 进 行 剪 切 试 验 根 据 不 同 因 素 水 平 进 行 正 交 试 验 的 设 计L4 3 3 如 表6 所 示 通 过 物 性 测 试 仪 采 集 得 到 的 数 据 然 后 进 行 整 理 得 到 各 试 验 的 剪 切 力 的 数 据 及 计 算 的 结 果 表6 中 的 剪 切 力 均 为 最 大 剪 切 力 根 据 极 差 检 验 法 则 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 响 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 据 正 交 试 验 方 差 分 析 的 显 著 性 检 验 法 则 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 对 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 的 影 响 较 为 显 著 剪 切 速 度 同 样 较 为 显 著 在 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 工 况 下 综 合 以 上3 种 因 素 可 以 得 出 最 小 的 剪 切 力 组 合 当 根 茎 剪 切 位 置 在 接 近 生 菜 底 叶1 5mm 处 剪 切 速 度 在20mm s 滑 切 角 度 为20 时 剪 切 力 达 到 最 小 值 为7 12N 6 7 1 2020 年11 月 农 机 化 研 究 第11 期表6 剪 切 力 数 据 及 计 算 结 果 Table6 Shearforcedataandcalculationresult 实 验 序 号 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 离 差 平 方 和 S 自 由 度 f 平 均 离 差 平 方 和 S F 显 著 性 A 164 472 2 82 236 86 89 显 著 B 342 148 2 171 074 180 76 显 著 C 12 731 2 6 366 6 73 不 显 著 误 差E 1 893 2 15 252 总 和 803 901 8 3 结 论 1 进 行 剪 切 力 多 因 素 的 正 交 试 验 设 计 并 进 行 极 差 分 析 和 方 差 分 析 可 得 到 不 同 影 响 因 素 的 影 响 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 对 剪 切 力 的 影 响 比 较 显 著 滑 切 角 对 剪 切 力 影 响 不 显 著 2 利 用 不 同 的 刀 具 进 行 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 分 析 根 据 剪 切 力 的 数 据 关 系 曲 线 图 得 到 锯 齿 刀 剪 切 效 果 比 光 刀 好 相 同 的 工 况 下 锯 齿 刀 的 最 大 剪 切 力 要 比 光 刀 小1 97N 通 过 单 因 素 方 差 分 析 得 到 刀 具 的 不 同 对 生 菜 根 茎 的 剪 切 力 大 小 影 响 显 著 随 着 剪 切 速 度 的 增 加 剪 切 力 会 减 小 剪 切 位 置 越 靠 近 生 菜 底 叶 处 剪 切 力 越 小 生 菜 直 径 大 小 对 剪 切 力 影 响 不 显 著 3 通 过 单 因 素 剪 切 试 验 和 多 因 素 正 交 试 验 分 析 综 合 考 虑 可 以 得 出 剪 切 刀 具 为 锯 齿 刀 剪 切 速 度 为 20mm s 滑 切 角 度 为20 剪 切 位 置 靠 近 生 菜 底 叶 的 1 5mm 左 右 处 此 时 剪 切 过 程 中 的 最 大 剪 切 力 会 达 到 一 个 最 小 值 为7 12N 参 考 文 献 1 中 华 人 民 共 和 国 农 村 农 业 部 2016 年 中 国 蔬 菜 播 种 面 积 EB OL 2016 06 27 8080 misportal public dataChannelRedStyle jsp 2 王 立 浩 方 智 远 杜 永 臣 等 我 国 蔬 菜 种 业 发 展 战 略 研 究 J 中 国 工 程 科 学 2016 18 1 123 136 3 张 震 刘 学 瑜 我 国 设 施 农 业 发 展 现 状 与 对 策 J 农 业 经 济 问 题 2015 36 5 64 70 4 陈 永 生 胡 桧 肖 体 琼 等 我 国 蔬 菜 生 产 机 械 化 现 状 及 发 展 对 策 J 中 国 蔬 菜 2014 10 1 5 5 魏 冰 阳 蔺 公 振 杜 新 武 双 立 轴 圆 盘 刀 玉 米 秸 秆 切 碎 器 正 交 试 验 J 洛 阳 工 学 院 学 报 2002 23 2 5 7 6 梁 莉 郭 玉 明 不 同 生 长 期 小 麦 茎 秆 力 学 性 质 与 形 态 特 性 的 相 关 性 J 农 业 工 程 学 报 2008 24 8 131 134 7 夏 萍 印 崧 陈 黎 卿 收 获 机 械 往 复 式 切 割 器 切 割 图 的 数 值 模 拟 与 仿 真 J 农 业 机 械 学 报 2007 38 3 65 68 8 田 昆 鹏 李 显 旺 沈 成 等 天 牛 仿 生 大 麻 收 割 机 切 割 刀 片 设 计 与 试 验 J 农 业 工 程 学 报 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 国 华 王 凯 苑 严 伟 等 基 于 能 量 平 衡 的 设 施 蔬 菜 收 获 机 拉 拔 切 割 过 程 力 学 特 性 分 析 J 农 业 工 程 学 报 2017 33 24 58 64 7 7 1 2020 年11 月 农 机 化 研 究 第11 期 14 李 耀 明 秦 同 娣 陈 进 等 玉 米 茎 秆 往 复 切 割 力 学 特 性 试 验 与 分 析 J 农 业 工 程 学 报 2011 27 1 160 164 15 高 国 华 王 天 宝 周 增 产 等 设 施 蔬 菜 收 获 切 割 影 响 因 素 优 化 试 验 J 农 业 工 程 学 报 2015 31 19 15 21 16 李 小 强 王 芬 娥 郭 维 俊 等 甘 蓝 根 茎 切 割 力 影 响 因 素 分 析 J 农 业 工 程 学 报 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 农 机 化 研 究 第11 期