水稻秸秆不同部位剪切性能分析

魏俞涌，钱少平，姚文超，盛奎川

(1.嘉兴职业技术学院，浙江 嘉兴314036； 2.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江 杭州310058)

0 引言

水稻作为我国主要粮食作物之一，其秸秆年产量高达2.1×109t[1]。目前，大量水稻秸秆被直接还田或被任意堆放废弃，造成严重资源浪费和环境污染[2]。如何实现水稻秸秆资源的高值化利用，已成为当前的研究热点[3-4]。近年来，稻秸已成功应用于复合材料、饲料、菌菇培养基、厌氧消化、成型燃料和制炭等诸多领域[5-12]。而在稻秸利用前，多种工艺过程均涉及水稻的收获和稻秸粉碎两个步骤，这与稻秸的剪切力学性能密切相关。因此，研究不同部位水稻秸秆的剪切性能，获得其切断规律，可为设计新型收割和粉碎设备提供参考。

目前，国内外学者对于稻秸剪切的研究较少，相关剪切工艺参数仍不明确。郭茜[13]研究了刀片类型、含水率、单次加料量对藤茎类秸秆的力学特性，发现藤茎类秸秆与一般农作物秸秆在力学特性上存在差异。ZAREIFOROUSH H等[14]研究了5、10和15 mm/min加载速度对稻秸力学性能的影响，由于剪切速度较慢，该研究中的剪切效率较低。李小城等[15]研究了不同加载速度下麦秸的剪切力，发现麦秸在剪切过程中力的变化呈先上升，后减小，再上升直至切断，最后卸载的过程。王妍等[16]分别测试了不同含水率、不同剪切速度下玉米秸秆的剪切力，发现不同刀具厚度对玉米秸秆剪切力影响较大。郭俊等[17]研究了稻麦秸秆旋耕作业中受力与位移分析。耿爱军等[18]和吴明亮等[19]对农作物秸秆的切割力和功耗进行了试验，发现滑切最省力，且切割速度和切割位置对切割力的影响最大。……