玉米堆摩擦角的测定与研究

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1、第４３卷玉米堆摩擦角的测定与研究·３９·檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗檱檱粮食储藏技术檱檱殗殗檱檱檱檱檱檱檱檱檱＊玉米堆摩擦角的测定与研究唐福元严晓婕冯家畅程绪铎（南京财经大学食品科学与工程学院２１０００３）摘要利用直剪仪对玉米（水分率为１１．０５％、１２．３４％、１６．７２％、１７．５７％ｗ．ｂ）的内摩擦角进行了实验测定与分析。结果表明：玉米的内摩擦角变化范围是２２．８１°～３５．２０°，玉米的内摩擦角随剪切速度的增加而减小，随法向压应力的增加而减小，随水分的增加而增加。关键词玉米堆内摩擦角剪切速度法向压应力含水

2、率玉米是我国重要的粮食产物之一。我国也是世静摩擦系数，并发现其大小均随水分的增加而增［２］界第二大玉米生产国，常年播种面积在３．６亿亩左加。袁月明等用ＪＥＮＩＫＥ剪切法测定了水稻芽右。玉米用途广泛，其籽粒可以作为猪、鸡等的饲种的内摩擦角为３９．８°～４８．４°，并随含水率的增大［３］料，秸秆是牛羊草畜的主要饲料，是名副其实的饲而增大。Ｄｕｔｔａ（１９８８）研究发现摩擦系数与接料之王。玉米还可用于生产淀粉、酒精、果葡糖浆触的物体表面有关，在几种测试的材料中，胶合板［４］等食品。以玉米为原料的产品在国内外已不下

3、于数的摩擦系数最大，镀锌钢板的摩擦系数最小。千种，所以又堪称原料之王。ＥｄｗａｒｄＡ．Ｂａｒｙｅｈ等研究了班巴拉花生的摩擦系摩擦特性是玉米堆的一个重要力学特性，摩擦数，在５％～３５％的水分条件下，与胶合板的摩擦特性对玉米加工、粮堆流动、粮仓结构设计和粮食系数为０．３９～０．６６，与镀锌铁的为０．２９～０．５８，［５］运输装卸设备设计，如在漏斗中的流动、混合压缩与铝的为０．２５～０．４９。Ａ．Ｔａｂａｔａｂａｅｅｆａｒ等研以及打包都起着非常重要的作用。玉米的摩擦分为究了小麦的摩擦系数，在０～２２％的水分条件下

4、，外摩擦和内摩擦两大类。外摩擦指的是玉米与固体与胶合板的摩擦系数为０．３６７～０．４５０，与塑料的材料的摩擦，内摩擦指的是玉米内部的摩擦，外摩摩擦系数为０．３～０．４３３，与镀锌铁的为０．３３５～擦特性是通过摩擦系数来表示，内摩擦特性则是用０．４１５，与玻璃的为０．２７９～０．４０１，与不锈钢钢片［６］静止角和内摩擦角来衡量。摩擦系数的高低决定了的为０．３１７～０．３９８。Ａｉｒｙ通过斜面仪测定得到［７］其流动性程度，而内摩擦角则是应用杨森公式计算小麦与钢板表面的摩擦系数平均为０．４１４。筒仓储料压力的重要

5、参数。Ｚｈａｎｇ等通过直剪仪测得谷粒与钢板的摩擦系数，对粮食摩擦特性的研究从十九世纪末就已经开总结出小麦与波纹钢板间的摩擦系数主要是取决于［８］始了。张桂花等采用斜面仪法测定了包衣稻种与涂粮粒间的摩擦。漆铁板、铁板、塑胶板、木板的静滑动摩擦系数，国内外对稻谷、小麦堆的摩擦特性研究较多，［１］并用直接剪切法测定了内摩擦角。Ｖｉｓｖａｎａｔｈａｎ而对玉米堆摩擦特性研究较少，故本文将对玉米的ｅｔａｌ．等研究测定了印楝果与各种不同材料表面的内摩擦角进行测定与实验研究。＊基金项目：江苏省农业科技自主创新资金项目（ＣＸ

6、（１３）４０２１）通讯地址：南京市栖霞区文苑路３号·４０·粮食储藏２０１４（３）与试料粒径间满足一定的比例关系。剪切盒径向尺１实验原理寸Ｄ与试料最大粒径ｄｍａｘ的比例关系Ｄ／ｄｍａｘ多在５玉米堆内摩擦角测定采用直剪仪测定法，直剪～１０之间，剪切盒高度Ｈ与试料最大粒径ｄｍａｘ之仪测定法是以Ｃｏｕｌｏｍｂ理论为理论基础的一种测比Ｈ／ｄｍａｘ多在３～８之间。玉米籽粒最大粒径为定内摩擦角的实验方法。它的主要部分是剪切盒。８ｍｍ，按以上的要求，选择剪切盒净空尺寸（净剪切盒分上、下盒，上盒通过量力环固定于仪器架空）为１

7、００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ。上，下盒放在能沿滚珠槽滑动的底板上。实验时将３．１．２剪切速率的选择考虑玉米堆的无粘性和试样置于上下试样盒之间，在试样上施加一定的垂籽粒粒径大的特性以及参考其他相近散体物料的剪直压应力σ，然后施加水平推应力τ，使试样在上切速率，选择玉米的水平剪切速率为０．５３ｍｍ／下盒之间水平面上发生剪切直至破坏。根据莫尔理ｍｉｎ、１．３３ｍｍ／ｍｉｎ、２．６７ｍｍ／ｍｉｎ、４．３３ｍｍ／［９］论有：ｍｉｎ、５．２０ｍｍ／ｍｉｎ。τ＝ｃ＋σｔｇΦ①３．１．３开缝尺寸的选择在粗粒物料直剪实验

8、中，式中：σ———正应力（ｋＰａ）；τ———剪切应力颗粒被装在刚性的剪切盒内，靠近盒壁处颗粒受到（ｋＰａ）；ｃ———散粒体粘聚力（ｋＰａ）；Φ———内摩擦侧壁的约束，影响实验结果，这就要求在剪切开始角（°）。假定粮食不具有粘聚力，即ｃ＝０，则有：前，在上、下盒之间开一定尺寸的缝隙，缝隙尺寸ｔｇΦ＝τ／σ②太小，会造成强度值偏高，若缝隙开得过大，剪切过程中颗粒会掉出来，有效剪切面积减小，并使剪２材料切面颗粒的密度减