種子摩擦系數(shù)測(cè)試方法及影響因素分析

材料摩擦系數(shù)測(cè)試常采用直接接觸法，即使用一個(gè)試驗(yàn)板（安置在水平操作臺(tái)上的），將一個(gè)試樣用膠固定在試驗(yàn)板上，另一個(gè)試樣裁切合適后固定在滑塊上，讓滑塊放置在試驗(yàn)板上一個(gè)試樣中央，并使兩試樣的試驗(yàn)方向與滑動(dòng)方向平行且測(cè)力系統(tǒng)恰好不受力，如圖1。本次種子摩擦系數(shù)測(cè)試，采用的是上海千實(shí)精密機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的摩擦系數(shù)測(cè)試儀。由于種子外形的特殊性，測(cè)試時(shí)隨機(jī)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(yàn)板上。將粘有不同接觸材料的滑塊按上述要求放于試驗(yàn)板上試樣的中央，啟動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試儀，使滑塊和試驗(yàn)板相對(duì)移動(dòng)。需重復(fù)測(cè)試5次，取數(shù)據(jù)的平均值為結(jié)果，如表1。

圖1. 檢測(cè)方法示意圖
注：A. 滑塊；B. 試驗(yàn)板；C. 支持底座；E. 測(cè)力系統(tǒng)；F. 恒速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；I. 尼龍絲
表1 白菜和小米種子對(duì)不同接觸材料的摩擦系數(shù)

由于種子接觸的農(nóng)業(yè)器械材料多為鋼、塑料和木質(zhì)材料，因此上述試驗(yàn)選定了這三類材料為種子的接觸材料。表1中，同一種接觸材料，小米種子的動(dòng)/靜摩擦系數(shù)均大于白菜種子，這種差異主要來(lái)源于種子自身的綜合性質(zhì)，如外形特征、含水率等。同樣表1中，對(duì)比同一類種子對(duì)不同接觸材料的摩擦系數(shù)發(fā)現(xiàn)，種子對(duì)于木材的動(dòng)靜摩擦系數(shù)大，對(duì)鋼材和塑料的摩擦系數(shù)則相對(duì)較小。這就表明了種子的接觸材料的表面性質(zhì)也會(huì)對(duì)彼此之間的摩擦系數(shù)產(chǎn)生影響。
種子摩擦系數(shù)的影響因素
種子外形的影響
不同作物品種的種子，形狀大小、表皮紋理千差萬(wàn)別，對(duì)其摩擦性的影響也各有不同。就形狀而言，越接近圓球形，種子與材料的接觸面越小，摩擦系數(shù)越小，反之，則摩擦系數(shù)亦大。例如蠶豆為腎臟形、豌豆為圓球狀、瓜類種子為扁平形等，相對(duì)而言，豌豆的摩擦系數(shù)較小，而瓜類種子的摩擦系數(shù)可能相對(duì)較大一些。
此外，不同種子對(duì)同一接觸材料摩擦系數(shù)不同，也與種子表面的粗糙程度有關(guān)，尤其是表面存在網(wǎng)紋、凸起、穴坑、棱脊的種子，往往對(duì)某一材料的摩擦系數(shù)相對(duì)表面光滑的種子更大。這種表面的差異可能源于種子成熟后自珠柄脫落留下的斑痕，也可能源于種子為了自身傳播而衍生出的絨毛、刺、芒等附屬物，像棉籽表面生有大量皮毛、番茄種皮有刺狀凸起。
種子含水率的影響
為了驗(yàn)證含水率對(duì)種子摩擦系數(shù)的影響，標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)工程師依照上述試驗(yàn)方法測(cè)試了幾種不同含水率的小米接觸鋼板材料的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)，結(jié)果如表2。
表2 不同含水率小米摩擦系數(shù)

由表2數(shù)據(jù)可見，小米的含水率與其摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，含水率越高，種子的摩擦系數(shù)越大，即受到的摩擦阻力越大。尤其當(dāng)小米含水率達(dá)到并高于15.6%后，摩擦系數(shù)迅速增大。由此可以看出，含水率對(duì)小米種子在鋼板材料的摩擦系數(shù)的影響極為顯著。其原因在于：種子多為粘彈性體，當(dāng)含水率高時(shí)種子變軟，粘性變大，與材料接觸面增大，吸附能力大幅提高，因此摩擦系數(shù)變大。
種子接觸材料性質(zhì)的影響
大多播種機(jī)械制造材料多為金屬或木材等。部分金屬長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中易與氧化合生成一層氧化膜。隨著溫度的增加，金屬表面氧化膜增厚、質(zhì)地較硬，摩擦系數(shù)增加；當(dāng)處于高溫狀態(tài)時(shí)，氧化膜發(fā)生軟化甚至脫落，潤(rùn)滑作用明顯，因而摩擦系數(shù)減小。而對(duì)于木材材料，其表面的粗糙程度也是影響種子接觸時(shí)摩擦系數(shù)的主要原因。