一种马铃薯表皮摩擦力测试系统及测试方法

本发明涉及一种马铃薯表皮摩擦力测试系统及测试方法，用于测试马铃薯表皮与分离筛在不同条件下的摩擦力变化情况。

背景技术：

1、马铃薯表皮所受摩擦力是造成马铃薯破皮损伤的重要原因之一。测试收获过程中马铃薯表皮在不同情况下所受摩擦力大小，对于研究如何减小摩擦、降低马铃薯破皮损伤具有重要意义。目前，对块茎类作物产品与不同对象表面冲击摩擦力的测试装置结构复杂、体积庞大，而且价格昂贵、操作过程复杂。现有测试装置通常将块茎类作物固定夹持后进行摩擦测试，不适用于收获过程中马铃薯与分离筛杆条在相对自由条件下的动态摩擦力测试。针对马铃薯表皮与分离筛冲击摩擦力的测试装置及测试方法未见报道。

技术实现思路

1、为了克服现有马铃薯表皮冲击摩擦力测试方法的不足，本发明的目的是提供一种马铃薯表皮摩擦力测试系统及测试方法。该测试系统及测试方法结构简单、操作过程容易，能测试马铃薯在分离筛不同工作条件下，马铃薯表皮与分离筛之间冲击摩擦力大小的变化。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种马铃薯表皮摩擦力测试系统，包括试验台架、分离筛4、马铃薯夹持装置5、数据采集卡6、薄膜压力传感器12和计算机8。

4、所述试验台架包括立柱1和水平梁3；所述水平梁3的两端通过调节紧固螺栓2高度可调地安装在两个立柱1上。

5、所述分离筛4筛角可调地布置在水平梁3的下方；至少一个马铃薯夹持装置5设置在水平梁3与分离筛4之间。

6、所述马铃薯夹持装置5包括龙门固定支架11、调节螺纹杆10、开槽圆柱筒15和针状连接件13；所述龙门固定支架11包括一水平杆和两个竖直杆，所述两个竖直杆的底部各螺纹连接一水平的调节螺纹杆10，并通过固定螺母17紧固；拧动调节螺纹杆10，实现马铃薯夹持装置夹持间距的调节；两个调节螺纹杆10内端均通过紧固螺栓螺母16固接一开槽圆柱筒15；所述针状连接件13的外端为光滑柱，内端具有多个用于夹持马铃薯的夹持针；针状连接件13的光滑柱可自由移动地插入开槽圆柱筒15中，并与调节螺纹杆10内端上布置的薄膜压力传感器12动态碰撞接触；开槽圆柱筒15的直径和内孔深度均大于针状连接件13的光滑柱的直径和长度，使得针状连接件13能够在开槽圆柱筒15内上下、左右运动。

7、所述薄膜压力传感器12的导线通过开槽圆柱筒15的槽口引出与数据采集卡6连接，数据采集卡6通过数据连接线连接计算机8。

8、所述水平梁3的下端面沿其长度方向设有多个带孔连接板7，马铃薯夹持装置5的龙门固定支架11的水平杆的中部通过一与水平梁3平行的螺栓螺母9与水平梁3的带孔连接板7固接。

9、一个马铃薯夹持装置5安装在水平梁3上不同位置时，能够测试马铃薯与分离筛4不同部位的摩擦力大小；水平梁3上同时安装多个马铃薯夹持装置5时，可以同时获得分离筛4多个部位的测试结果，提高测试效率。

10、一种利用所述的马铃薯表皮摩擦力测试系统的马铃薯表皮摩擦力测试方法，包括如下步骤：

11、s1、根据测试需求在水平梁3上安装一个或多个马铃薯夹持装置5，将马铃薯试样14插在两个针状连接件13上，将薄膜压力传感器12粘贴固定在调节螺纹杆10的内端面上，通过紧固螺栓螺母16将开槽圆柱筒15与调节螺纹杆10固接，拧动调节螺纹杆10并紧固固定螺母17，使马铃薯试样14及针状连接件13夹持在开槽圆柱筒15中，通过调节紧固螺栓2调整水平梁3与分离筛4的相对高度，使马铃薯试样14与分离筛4接触；

12、s2、分离筛4在外部驱动机构作用下开始运动，马铃薯试样14随分离筛4的运动而运动，从而使针状连接件13的光滑柱与膜压力传感器12动态碰撞接触，马铃薯表皮沿分离筛方向受到的作用力f测由薄膜压力传感器12采集，通过数据采集卡6传输至计算机8；

13、s3、计算机8通过如下公式计算获得马铃薯表皮冲击摩擦力：

14、ff＝f测-mgsinα-ma

15、其中，ff为马铃薯表皮冲击摩擦力，单位为n；f测为薄膜压力传感器12采集的马铃薯表皮沿分离筛方向受到的作用力，单位为n；m为马铃薯试样14的重量，单位为kg；g为重力加速度，单位为m/s2；

16、α为分离筛4与水平面的相对倾角，单位为度；a为马铃薯试样14相对于分离筛4的加速度沿筛面方向的分量，单位为m/s2。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、本发明能测试多种不同条件下马铃薯表皮与不同分离筛之间摩擦力的变化情况。测试系统结构简单、制造容易、价格低廉、操作方便，测试方法易于实现。

技术特征：

1.一种马铃薯表皮摩擦力测试系统，其特征在于，所述系统包括试验台架、分离筛(4)、马铃薯夹持装置(5)、数据采集卡(6)、薄膜压力传感器(12)和计算机(8)；

2.根据权利要求1所述的马铃薯表皮摩擦力测试系统，其特征在于，所述水平梁(3)的下端面沿其长度方向设有多个带孔连接板(7)，马铃薯夹持装置(5)的龙门固定支架(11)的水平杆的中部通过一与水平梁(3)平行的螺栓螺母(9)与水平梁(3)的带孔连接板(7)固接。

3.根据权利要求1所述的马铃薯表皮摩擦力测试系统，其特征在于，一个马铃薯夹持装置(5)安装在水平梁(3)上不同位置时，能够测试马铃薯与分离筛(4)不同部位的摩擦力大小；水平梁(3)上同时安装多个马铃薯夹持装置(5)时，能够同时获得分离筛(4)多个部位的测试结果，提高测试效率。

4.一种利用如权利要求1所述的马铃薯表皮摩擦力测试系统的马铃薯表皮摩擦力测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种马铃薯表皮摩擦力测试系统及测试方法。所述系统包括试验台架、分离筛、马铃薯夹持装置、数据采集卡、薄膜压力传感器和计算机；试验台架包括立柱和水平梁；水平梁的两端通过调节紧固螺栓高度可调地安装在两个立柱上；分离筛筛角可调地布置在水平梁的下方；至少一个马铃薯夹持装置设置在水平梁与分离筛之间；马铃薯夹持装置包括龙门固定支架、调节螺纹杆、开槽圆柱筒和针状连接件；薄膜压力传感器的导线通过开槽圆柱筒的槽口引出与数据采集卡连接，数据采集卡通过数据连接线连接计算机。本发明结构简单、操作过程容易，能测试马铃薯在分离筛不同工作条件下，马铃薯表皮与分离筛之间冲击摩擦力大小的变化。

技术研发人员：邓伟刚,刘成龙,谢胜仕,任志琦,闫东
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13