種子摩擦係數的測試方法

摘要：現代化農(nong) 業(ye) 中，種子清選、運輸和播種均實現了機械化作業(ye) ，其中種子與(yu) 機械接觸麵的摩擦係數在很大程度上影響了作業(ye) 的效率。通過對種子摩擦係數的簡單研究與(yu) 測試，種子的外形、含水率以及種子接觸材料的表麵性質是種子摩擦係數的諸多變量，值得深入研究。

關(guan) 鍵詞：種子、摩擦係數、測試方法、外形、含水率

十二五期間，我國農(nong) 業(ye) 機械裝備水平、作業(ye) 水平、科技水平得到了提升，農(nong) 業(ye) 機械化成為(wei) 現代農(nong) 業(ye) 的強有力支撐，為(wei) 糧食增產(chan) 、農(nong) 民增收做出了重要貢獻。其中，種子類農(nong) 業(ye) 機械設計中，摩擦性是必須考慮的因素，關(guan) 係到機械表麵材料和參數的確定，是機械正常高效運轉的基礎和前提。

種子加工過程中摩擦性的重要作用阿

摩擦性是各類材料的基本性質之一，常用摩擦係數來表征。摩擦係數是針對一組摩擦副來講，即互相接觸的兩(liang) 種材料。當二者表麵相互接觸後，在相對移動開始時的最大阻力，其於(yu) 法向力之比成為(wei) 靜摩擦係數，而後二者以一定速度相對移動時的阻力與(yu) 法向力之比稱之為(wei) 動摩擦係數。種子類農(nong) 業(ye) 機械運轉時，機械表麵材料與(yu) 種子表麵發生相互摩擦，其摩擦性會(hui) 對種子的清選、輸送、播種產(chan) 生影響。

種子清選是提高種子質量的關(guan) 鍵步驟，一方麵清除種子中的雜物，另一方麵將飽滿的種子分離出來並按大小等因素分成不同等級。收獲的種子中混雜著破碎粒、不飽滿種粒、雜草種子、碎秸稈、砂礫等，攜帶大量細菌且易吸濕，有加速種子劣變的作用，通過嚴(yan) 格清選後的種子生命力和增產(chan) 性顯著增強。種子清選的方法很多，利用種子表麵的摩擦性的差異進行分離的方法為(wei) 其一，由此也出現了相應的種子清選機械。這類種子清選機械也稱為(wei) 帶式清選機，由喂料鬥、布帶和上下輥軸組成，布帶安裝在上下輥軸上與(yu) 地麵成一定傾(qing) 角，以一定的速度向上轉動，種子會(hui) 因摩擦性的不同而出現上行和下落。這一分離機理可歸結為(wei) ：對於(yu) 相同的接觸布帶，表麵光滑的種子與(yu) 布帶的靜摩擦係數小，在布帶傾(qing) 角較小的情況下即可滑落；而同重量表麵粗糙的砂礫、雜草或碎秸稈等與(yu) 布帶的靜摩擦係數大，滑落需要更大的布帶傾(qing) 角。由此便可實現種子的清選。

種子清選後的各個(ge) 加工環節都離不開輸送帶的運輸，運輸過程以“不散落、不滑落"為(wei) 要求，降低種子的損失。既然輸送帶表麵與(yu) 種子接觸，二者必然存在相互摩擦。基於(yu) “不散落、不滑落"的要求，輸送帶表麵材料的粗糙度應適當提升，加大與(yu) 種子表麵的靜摩擦係數，防止種子在運輸中滑落。

播種，是種子應用的最終環節，也是決(jue) 定作物產(chan) 量的重要因素。傳(chuan) 統播種采用耬播與(yu) 條播方式，播種量大、均勻性比較差，易出現幼苗稀疏、脆弱的現象。現代，精密播種設備逐漸普及，而其中排種器是影響設備播種精密程度的核心部件。排種過程中，種子與(yu) 排種器材料直接接觸，種子的摩擦係數決(jue) 定了種子的流動性和排種的順暢，也為(wei) 排種器材料的選擇、排種器結構形狀和傾(qing) 斜角度以及種子的運動速度控製提供理論依據。

種子摩擦係數的測試方法

材料摩擦係數的測試常采用直接接觸法，即使用一個(ge) 試驗板（安置在水平操作台上的），將一個(ge) 試樣用膠固定在試驗板上，另一個(ge) 試樣裁切合適後固定在專(zhuan) 用滑塊上，讓滑塊放置在試驗板上第一個(ge) 試樣中央，並使兩(liang) 試樣的試驗方向與(yu) 滑動方向平行且測力係統恰好不受力，如圖1。本次種子摩擦係數測試，采用的是濟南賽成儀(yi) 器MXD-02摩擦係數儀(yi) 。由於(yu) 種子外形的特殊性，測試時隨機取部分種子均勻的撒在粘有502膠的硬紙板上，硬紙板用膠固定在試驗板上。將粘有不同接觸材料的滑塊按上述要求放於(yu) 試驗板上試樣的中央，啟動摩擦係數儀(yi) ，使滑塊和試驗板相對移動。需重複測試5次，取數據的平均值為(wei) 最終結果，如表1。

注：A. 滑塊；B. 試驗板；C. 支持底座；E. 測力係統；F. 恒速驅動係統；I. 尼龍絲(si)

由於(yu) 種子接觸的農(nong) 業(ye) 器械材料多為(wei) 鋼、塑料和木質材料，因此上述試驗選定了這三類材料為(wei) 種子的接觸材料。表1中，同一種接觸材料，小米種子的動/靜摩擦係數均大於(yu) 白菜種子，這種差異主要來源於(yu) 種子自身的綜合性質，如外形特征、含水率等。同樣表1 中，對比同一類種子對不同接觸材料的摩擦係數發現，種子對於(yu) 木材的動靜摩擦係數最大，對鋼材和塑料的摩擦係數則相對較小。這就表明了種子的接觸材料的表麵性質也會(hui) 對彼此之間的摩擦係數產(chan) 生影響。

種子摩擦係數的影響因素

1、種子外形影響

不同作物品種的種子，形狀大小、表皮紋理千差萬(wan) 別，對其摩擦性的影響也各有不同。就形狀而言，越接近圓球形，種子與(yu) 材料的接觸麵越小，摩擦係數越小，反之，則摩擦係數亦大。例如蠶豆為(wei) 腎髒形、豌豆為(wei) 圓球狀、瓜類種子為(wei) 扁平形等，相對而言，豌豆的摩擦係數較小，而瓜類種子的摩擦係數可能相對較大一些。

此外，不同種子對同一接觸材料摩擦係數不同，也與(yu) 種子表麵的粗糙程度有關(guan) ，尤其是表麵存在網紋、凸起、穴坑、棱脊的種子，往往對某一材料的摩擦係數相對表麵光滑的種子更大。這種表麵的差異可能源於(yu) 種子成熟後自珠柄脫落留下的斑痕，也可能源於(yu) 種子為(wei) 了自身傳(chuan) 播而衍生出的絨毛、刺、芒等附屬物，像棉籽表麵生有大量皮毛、番茄種皮有刺狀凸起。

2、種子含水率的影響

為(wei) 了驗證含水率對種子摩擦係數的影響，筆者依照上述試驗方法測試了幾種不同含水率的小米接觸鋼板材料的靜、動摩擦係數，結果如表2。

由表2數據可見，小米的含水率與(yu) 其摩擦係數成線性關(guan) 係，含水率越高，種子的摩擦係數越大，即受到的摩擦阻力越大。尤其當小米含水率達到並高於(yu) 15.6%後，摩擦係數迅速增大。由此可以看出，含水率對小米種子在鋼板材料的摩擦係數的影響極為(wei) 顯著。其原因在於(yu) ：種子多為(wei) 粘彈性體(ti) ，當含水率高時種子變軟，粘性變大，與(yu) 材料接觸麵增大，吸附能力大幅提高，因此摩擦係數變大。

3、種子接觸材料性質的影響

大多播種機械製造材料多為(wei) 金屬或木材等。部分金屬長時間暴露在空氣中易與(yu) 氧化合生成一層氧化膜。隨著溫度的增加，金屬表麵氧化膜增厚、質地較硬，摩擦係數增加；當處於(yu) 高溫狀態時，氧化膜發生軟化甚至脫落，潤滑作用明顯，因而摩擦係數減小。而對於(yu) 木材材料，其表麵的粗糙程度也是影響種子接觸時的摩擦係數的主要原因。

結語

現代化農(nong) 業(ye) 中，種子清選、運輸和播種均實現了機械化作業(ye) ，其中種子與(yu) 機械接觸麵的摩擦係數在很大程度上影響了作業(ye) 的效率。通過對種子摩擦係數的簡單研究與(yu) 測試，種子的外形、含水率以及種子接觸材料的表麵性質是種子摩擦係數的諸多變量，值得深入研究。