本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是一種散體顆粒測試裝置。

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是一種散體顆粒碰撞測試方法。

背景技術(shù)：

散體顆?；謴?fù)系數(shù)可以用撞擊后的反彈速度與撞擊前的速度的比值來定義，即e＝vr/v，顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)的物理意義在于描述碰撞前后的能量損失大小。在農(nóng)業(yè)播種器(如小麥播種器、大豆播種器)的數(shù)值模擬過程中，散體物料顆粒(如水稻種、大豆種、小麥種)的碰撞恢復(fù)系數(shù)是描述顆粒運動的關(guān)鍵參數(shù)之一，利用這一參數(shù)，可以方便的計算出顆粒碰撞接觸后的速度大小。

現(xiàn)有技術(shù)多采用高速攝像機(jī)追蹤顆粒碰撞前后的運動軌跡或檢測碰撞產(chǎn)生的信號后計算碰撞恢復(fù)系數(shù)，如kharazah，gorhamda，salmanad.在anexperimentalstudyoftheelasticreboundofspheres([j].powdertechnology，2001，120(3)：281-291.)中提供了一種用高速攝像機(jī)單個測量圓形顆?；謴?fù)系數(shù)的方法；wangl，zhouw，dingz，etal.在experimentaldeterminationofparametereffectsonthecoefficientofrestitutionofdifferentlyshapedmaizeinthree-dimensions([j].powdertechnology，2015，284(10)：187-194.)中提供了一種高速攝像機(jī)單個測量玉米顆?；謴?fù)系數(shù)的方法；東南大學(xué)在申請?zhí)枺?01410491912.3、名稱：一種燃料顆粒熱態(tài)碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置及測量方法、公開日：2015.1.21的發(fā)明專利中公開了一種燃料顆粒熱態(tài)碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置及測量方法，燃燒系統(tǒng)和碰撞系統(tǒng)被置于一個密封腔內(nèi)，密封腔與氣源相連，可通過流量閥調(diào)節(jié)燃燒氣氛；燃燒反應(yīng)裝置為具有溫度控制功能的管式電加熱爐，實現(xiàn)燃料顆粒的加溫；燃料顆粒溫度的追蹤使用紅外熱成像儀，實現(xiàn)非接觸測量顆粒碰撞時的溫度；使用高速攝像機(jī)對燃料顆粒碰撞前后的運動圖像進(jìn)行捕捉，利用圖像分析，獲得顆粒碰撞前后的速度，計算獲得碰撞恢復(fù)系數(shù)。本裝置在高溫?zé)釕B(tài)條件下測得的顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)，對熱態(tài)流化床的數(shù)理建模具有重要的實際價值；同時區(qū)別于冷態(tài)實驗，熱態(tài)工況更加接近流化床中燃料燃燒真實環(huán)境，因此得到的實驗數(shù)據(jù)可以用來分析判別燃料燃燒中的聚團(tuán)、結(jié)塊趨勢。華僑大學(xué)和福建南方路面機(jī)械有限公司在申請?zhí)枺?01610696850.9、名稱：一種確定金屬材料接觸碰撞中恢復(fù)系數(shù)的試驗裝置、公開日：2016.11.16的發(fā)明專利中公開了一種確定金屬材料接觸碰撞中恢復(fù)系數(shù)的試驗裝置，包括金屬球、金屬板、速度傳感器和采集卡，所述金屬球位于金屬板上方，且金屬球與金屬板距離固定，速度傳感器放置在金屬板上，采集卡與速度傳感器電連接。華僑大學(xué)在申請?zhí)枺?01610887586.7、名稱：一種基于聲波傳感測定材料碰撞恢復(fù)系數(shù)的裝置、公開日：2017.01.04的發(fā)明專利中公開了一種基于聲波傳感測定材料碰撞恢復(fù)系數(shù)的裝置，裝置包括底座、支架、橫梁、碰撞球、碰撞板、聲音傳感器、采集卡和計算機(jī)；所述碰撞板和支架固定在底座上，橫梁安裝在支架上，且橫梁位于碰撞板上方，碰撞球嵌在橫梁上，聲音傳感器設(shè)置在碰撞板旁邊且靠近碰撞球下落的位置，所述聲音傳感器、采集卡與計算機(jī)依次連接；所述碰撞球與碰撞板分別采用不同的碰撞材料制成。楊明金、李偉清、李慶東在包衣稻種彈性特性試驗研究([j].西南大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2001，23(1)：87-88.)提供了一種簡易測量包衣道種碰撞恢復(fù)系數(shù)平均值得測量裝置和方法。這種測量方法只能測量顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)的平均值，不能測量分布值。采用高速攝像機(jī)單個追蹤顆粒碰撞前后的運動軌跡，測量過程中測量精度高，但測量成本高，而且單個測量想要得到大量顆粒的測量值時測量效率低；通過檢測碰撞產(chǎn)生的信號，從而精確計算出碰撞時間，計算出碰撞恢復(fù)系數(shù)值，但是依然只能單個顆粒測量，要得到大量顆粒的測量值時測量效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種測量效率高、成本低的散體顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置。

本發(fā)明中的一種散體顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置，包括落料機(jī)構(gòu)、撞擊機(jī)構(gòu)、落料收集機(jī)構(gòu)和分析機(jī)構(gòu)；撞擊機(jī)構(gòu)位于落料機(jī)構(gòu)下方，落料機(jī)構(gòu)用于將待測量的顆粒從高處放入撞擊機(jī)構(gòu)，落料機(jī)構(gòu)設(shè)有與待測量顆粒粒徑配合的落料孔；撞擊機(jī)構(gòu)將落料機(jī)構(gòu)流出的顆粒碰撞到落料收集機(jī)構(gòu)中，落料收集機(jī)構(gòu)位于顆粒碰撞后的落料處，落料收集機(jī)構(gòu)用于對撞擊機(jī)構(gòu)出來的顆粒進(jìn)行分類收集，分析機(jī)構(gòu)用于對落料機(jī)構(gòu)中的顆粒進(jìn)行定量分析。方便對散體顆粒進(jìn)行碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)進(jìn)行測量，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

作為優(yōu)選，落料機(jī)構(gòu)可相對撞擊機(jī)構(gòu)上下滑動。落料機(jī)構(gòu)上下滑動，調(diào)節(jié)落料機(jī)構(gòu)與撞擊機(jī)構(gòu)之間的間距，進(jìn)而改變顆粒的碰撞速度，方便測量不同碰撞速度下的恢復(fù)系數(shù)。

作為優(yōu)選，落料收集機(jī)構(gòu)包括多個長方形落料收集器和大容器，落料收集器緊密放置在大容器內(nèi)。作為優(yōu)選，長方形落料收集器為牛皮紙制成。成本低，便于加工。碰撞后的顆粒根據(jù)碰撞距離落入不同的長方形落料收集器中，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

作為優(yōu)選，落料孔孔徑為碰撞顆粒粒徑的1.5～2倍。出料效率高，使用方便。

作為優(yōu)選，撞擊機(jī)構(gòu)，包括升降臺、碰撞面和平口鉗，平口鉗可轉(zhuǎn)動的安裝在升降臺上，碰撞面固定在平口鉗上，碰撞面用于對出料斗流出的顆粒進(jìn)行碰撞。平口鉗可以從水平位置到垂直位置(0-90度)，任意位置調(diào)整并鎖緊，測量過程中可以調(diào)節(jié)平口鉗的傾斜角度，從而改變碰撞角的大小，具體的，在平口鉗處于水平位置時，將碰撞面水平的夾持在平口鉗上，調(diào)整平口鉗的水平角度，平口鉗的傾斜角度越大時，顆粒入射碰撞面的速度與碰撞面的法線方向夾角越大，反之，則相反。操作靈活，使用方便。

作為優(yōu)選，所述分析機(jī)構(gòu)為電子秤。通過對落料收集機(jī)構(gòu)中的顆粒進(jìn)行稱重分析，得出顆粒落點分布。

一種顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量方法，包括順序執(zhí)行的以下步驟：

步驟1：根據(jù)需要測量顆粒的粒徑選擇合適的落料孔，將所選落料孔水平放置于物料斗中心處；

步驟2：選擇需要測量的碰撞面，平口鉗水平放置，將碰撞板水平夾緊后，根據(jù)需要測量的碰撞角調(diào)整平口鉗的旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)升降臺的水平位置使碰撞面處于落料孔的正下方；

步驟3：根據(jù)需要測量的碰撞入射速度，調(diào)整滑塊和升降臺的高度；

步驟4：將落料收集器緊密放置在大容器中，將大容器放置在落料的位置；

步驟5：將需要測量的顆粒經(jīng)過電子稱稱重后，放入物料斗中，待物料斗中物料全部下落碰撞完；

步驟6：用電子稱，稱取大容器中不同位置的落料收集器的落料質(zhì)量，經(jīng)過計算可以測出不同位置顆粒的分布。根據(jù)理想碰撞入射角等于反射角，根據(jù)落料孔到碰撞面高度并測出不同收集器與碰撞點的高度和水平距離可以計算出散體顆粒撞擊前的速度vr和撞擊后的反彈速度，并按照散體顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)的定義公式計算出碰撞恢復(fù)系數(shù)e＝vr/v，并根據(jù)測量不同落料其中的質(zhì)量分布可以進(jìn)一步計算出碰撞恢復(fù)系數(shù)的分布。

本裝置，結(jié)構(gòu)簡單，高效處理大量顆粒，得到顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)得到他們的分布。這對于模擬顆粒與壁面相互作用具有十分重要的意義。

附圖說明

圖1為一種散體顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1、滑桿，2、滑塊，3、物料斗，4、落料斗，5、碰撞面，6、平口鉗，7、升降臺，8、落料收集器，9、大容器，10、水平底座，11、電子秤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的上述主題的范圍僅限于上述實施例。

如圖1所示，一種散體顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量裝置，包括水平底座10、滑桿1、大容器9、電子秤11和升降臺7；水平底座10左側(cè)垂直固定有滑桿1，滑桿1上有高度刻度，滑塊2通過固定螺母可上下滑動的安裝在滑桿1上；滑塊2右側(cè)設(shè)有水平放置的物料斗3，物料斗3為u型結(jié)構(gòu)、底部中心開有圓孔，圓孔有45度倒角，圓孔上設(shè)有落料斗4，落料斗4外輪廓的45度倒角正好可以和物料斗3中心所開圓孔相吻合；滑桿1右側(cè)依次設(shè)有升降臺7和大容器9，升降臺7上放置有平口鉗6，平口鉗6夾持碰撞面5，碰撞面5處于落料斗4正下方；大容器9內(nèi)部緊密排布有落料收集器8，大容器9為了放置落料后的散體物料散落到地面，落料收集器8由牛皮紙制成的長寬高分別為2cm、2cm、10cm的方形開口容器；電子秤11用于測量顆粒重量和刻度尺。電子秤的測量精度為0.001g。

一種散體顆粒碰撞落點分布和碰撞恢復(fù)系數(shù)測量方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)需要測量顆粒的粒徑選擇合適的落料斗4，將所選落料斗4水平放置于物料斗3中心處；

步驟2：選擇需要測量的碰撞面5，平口鉗6水平放置，將碰撞板5水平夾緊后，根據(jù)需要測量的碰撞角調(diào)整平口鉗的旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)升降臺的水平位置使碰撞面5處于落料斗的正下方；

步驟3：根據(jù)需要測量的碰撞入射速度，調(diào)整滑塊2和升降臺7的高度；

步驟4：將落料收集器8緊密放置在大容器9中，將大容器9放置在落料的位置；

步驟5：將需要測量的顆粒經(jīng)過電子秤11稱重后，放入物料斗中，待物料斗3中物料全部下落碰撞完；

步驟6：用電子秤11稱取大容器中不同位置的落料收集器8的落料質(zhì)量，經(jīng)過計算可以測出不同位置顆粒的分布，根據(jù)理想碰撞入射角等于反射角，根據(jù)落料斗4到碰撞面5高度并測出不同收集器8與碰撞點的高度和水平距離可以計算出散體顆粒撞擊前的速度vr和撞擊后的反彈速度，并按照散體顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)的定義公式計算出碰撞恢復(fù)系數(shù)e＝vr/v，并根據(jù)測量不同落料其中的質(zhì)量分布可以進(jìn)一步計算出碰撞恢復(fù)系數(shù)的分布。