本发明专利技术提供平房仓中小麦重量的测量方法，涉及粮食测量领域。平房仓中小麦重量的测量方法，包括如下步骤：测定平房仓的长B、宽A、平房仓内小麦堆的高H、小麦与平房仓壁之间的摩擦系数 小麦堆内摩擦角小麦的含水率MC和小麦粒径d；将平房仓中小麦堆在深度方向上按照层高为小麦粒径的20-100倍进行分层；建立平房仓中深度z处小麦层密度、受到的竖直压应力pz和小麦含水率MC的关系模型；（4）建立深度z处小麦层的受力平衡方程；联立为方程组，解方程组，求得各小麦层的密度，分别代入公式得到平房仓中小麦的重量W。本发明专利技术测量方法简单、耗时短、测量结果准确、精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粮食测量领域，具体涉及。
技术介绍
平房仓是储藏小麦的主要粮仓。小麦储藏在平房仓中，会受到自重、内摩擦力以及 仓壁、仓底的支持力。小麦堆的内部由于这些力的作用产生应力，从而产生弹性和塑性形 变，小麦堆的体积缩小，密度增大，随着粮层深度的增加，小麦的密度增大。目前我国粮食储 藏重量检查方法是体积密度法（任正晓.粮食库存检查实务.北京：中国商业出版社， 2007 :15-17.)。体积密度法是将小麦堆的体积与平均密度相乘来计算小麦重量，小麦堆的 平均密度为表层密度乘以修正系数，由于修正系数是凭经验给出的，因此，该方法计算的粮 仓中小麦重量的误差大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该方法简单、耗时短、测 量结果准确、精度高。 本专利技术的目的采用如下技术方案实现。 ，包括如下步骤： (1)测定平房仓的长B、宽A、平房仓内小麦堆的高H、小麦与平房仓壁之间的摩擦 系数μ、小麦堆内摩擦角於、小麦的含水率MC和小麦粒径d ; (2)将平房仓中小麦堆在深度方向上按照层高为小麦粒径的20-100倍进行分层， 平房仓中小麦层的深度z定义为平房仓中小麦堆表面到小麦层表面的高度； (3)建立平房仓中深度Z处小麦层密度P、受到的竖直压应力Pz和小麦含水率MC 的关系模型，具体如下式： (4)建立深度z处小麦层的受力平衡方程，具体如下式： 其中，pz为深度z处小麦层受到的竖直压应力，μ为小麦与平房仓壁之间的摩擦 系数，P为小麦堆内摩擦角，B为平房仓的长、A为平房仓的宽，g为重力加速 度，P为深度z处小麦层密度； (5)将公式A和B联立为方程组，该方程组的边界条件为：其中 P⑹是指深度z取0时小麦层的密度，即第一层小麦的密度；pz (0)是指深度z取0时小 麦层受到的竖直压应力，即第一层小麦受到的竖直压应力；解方程组，求得各小麦层的密度 P，分别代入公式C :得到平房仓中小麦的重量W。 在本专利技术中，所述第一层小麦的密度P。采用如下方法测量：在第一层小麦内取 样，测定样品的质量m。和体积V。，根据P。= nio/V。计算得到P。;第一层小麦受到的竖直压 应力P。采用如下方法测量：测定第一层小麦的密度P。，根据计算得到Pc，其中 A h为小麦的层高，g为重力加速度。 优选的技术方案中，步骤（2)中平房仓中小麦堆在深度方向上按照层高为小麦粒 径的20-40倍进行分层。 在本专利技术中，采用如下方法得到步骤（3)中公式A :在LHT-I粮食回弹模量仪内的 圆筒中装入小麦，在小麦堆的顶部施加不同大小竖直向下的力F，来模拟平房仓中深度z处 小麦层的应力状态，测量不同大小力F作用下，圆筒内不同含水率的小麦堆的密度和所受 平均竖直压应力，所述圆筒内小麦堆所受平均竖直压应力与平房仓中小麦层受到的竖直压 应力相等；通过拟合，得到平房仓中深度z处小麦层密度P与竖直压应力p z和小麦含水率 MC之间的关系模型。 在本专利技术中，所述小麦的含水率为11. 20-18. 10%。 在本专利技术中，含水率是指粮食中所含水的质量与粮食总质量的比值，用百分数表 不。 圆筒中小麦堆所受平均竖直压应力的计算方法：LHT-I粮食回弹模量仪（南京土 壤仪器厂有限公司制造）的装样筒壁对小麦产生向上的摩擦力，使得装样筒内各粮层所受 到的竖直应力随粮层深度增加而减小。所以，用圆筒中小麦堆受到的平均竖直压应力表示 平房仓中某一粮层受到的竖直压应力。采用微元层法对粮食回弹模量仪圆筒内的小麦堆进 行受力分析，粮堆微元层在竖直方向上受力平衡，经推导和整理后得到圆筒内小麦堆所受 平均竖直压应力P z: 其中，P为小麦密度/kg/m3;g为重力加速度/m/s 2;R。为装样筒内半径/m ;Phl为圆筒中粮堆所受侧向应力/kPa ;p vl为圆筒中粮堆所受竖直应力/ kPa，供为小麦内摩擦角广；μ。为小麦与装样筒筒壁的摩擦系数；H。为力F压缩后圆筒中 粮堆高度/m ;ρ。为圆筒中粮堆顶部竖直压应力/kPa，p。= FA π *RC2)，其中F是施加于粮堆 顶部的竖直压力。 在本专利技术中，根据国标GB/T5497-85,含水率采用105°C恒重法测定。 在本专利技术中，回弹模量仪测定小麦堆压力与密度关系的实验步骤如下： (1)装样：将样品匀速倒入装样筒中，并将其表面铺平，放上传压板，保证传压板 上表面与装样筒上端齐平。 (2)将杠杆调平：保持横梁杠杆垂直，转动平衡锤调整杠杆至水平以上，用M16螺 母固定平衡锤。 (3)旋转传压螺钉与传压板接触，调整0~30mm位移传感器的触头位置，调零百分 表。 (4)根据试验要求，对试样进行加载。 (5)随着试样的下沉，杠杆向下倾斜，为防止杠杆倾斜影响加荷精度，调节调平手 轮，使杠杆处于水平位置。 (6)试验进行3天，3天后记录样品高度，计算样品压缩后的体积，结束试验，倒出 装样筒内的小麦样品，称重并记录小麦质量。小麦堆的密度即为小麦的质量除以压缩后的 体积。 以众麦1号为例，来建立平房仓内深度z处小麦层密度P与竖直压应力pz和小 麦含水率MC之间的关系模型。 众麦1号的内摩擦角和摩擦系数随含水率的变化不显著，但随压应力不同而变 化。由直剪仪测得的实验结果见表1。 表1众麦1号的内摩擦角和摩擦系数 使用回弹模量仪对众麦1号的小麦堆逐级加载压缩，加载的顶部竖直压应力分别 为0、50、100、150、200、250、300kPa。根据表1中的参数、小麦顶部施加的竖直方向压力与样 品压缩高度，根据公式（1)计算得到小麦堆所受的平均竖直压应力，结果见表2。 表2不同含水率、不同顶部压力下的小麦堆所受的平均竖直压应力/kPa 表2可以看出，平均竖直压应力随顶部压应力增大而增大，平均竖直压应力约为 顶部压应力的74% ;相同顶部压应力而不同含水率所对应的平均竖直压应力相差不大。 小麦堆在顶部竖直压应力的作用下，体积减小，密度增大。不同含水率、不同顶部 压应力下的小麦堆压缩后测定的密度见表3。 表3不同含水率、不同顶部竖直压力下的小麦堆的压缩密度 由表3可以看出，随着顶部竖直压应力的增大，各个含水率的小麦堆的密度都 在增大，其变化量分别为25. 179, 25. 362, 31. 703, 34. 487, 39. 997kg/cm3,变化率分别为 3. 09%，3. 06%，3. 9%，4. 31%，5. 14%，变化幅度比较大。 小麦堆未受压缩密度（顶部竖直压力为0时）与含水率的关系可拟合为线性方程 (2):0。=-1.96厘(：2+5〇.81?>463.61，1?2=〇.95，其中，0。为小麦堆未受压缩密度/1^/111 3; MC为小麦含水率/%。 压缩密度最大值（顶部压应力为300kPa时的小麦堆压缩密度）与含水率的关系 可拟合成二次函数（3) : Pniax= -I. 74MC2+48. 2MC+515. 91，R2= 0. 94,其中 P _为小麦堆 压缩密度最大值/kg/m3。 选取下面的模型（4)来模拟圆筒内小麦堆压缩密度P与平均竖直压应力及含水 率的关系。模型（4):，其中，PZ为小麦堆受到的平均竖直 压应力/kPa ; λ为模型常数/kPa、 变换式⑷为式（5) :ln(l_(P-P0V(Pnax-P0)) = _λρ本文档来自技高网...
【技术保护点】
平房仓中小麦重量的测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)测定平房仓的长B、宽A、平房仓内小麦堆的高H、小麦与平房仓壁之间的摩擦系数μ、小麦堆内摩擦角小麦的含水率MC和小麦粒径d；(2)将平房仓中小麦堆在深度方向上按照层高为小麦粒径的20‑100倍进行分层，平房仓中小麦层的深度z定义为平房仓中小麦堆表面到小麦层表面的高度；(3)建立平房仓中深度z处小麦层密度ρ、受到的竖直压应力pz和小麦含水率MC的关系模型，具体如下式：ρ=-1.74MC2+48.2MC+515.91-(0.22MC2-2.6MC+52.3)e-0.014pz]]> 公式A；(4)建立深度z处小麦层的受力平衡方程，具体如下式：dpzdz=4μkB2AB-A2pz-ρg=0]]> 公式B；其中，pz为深度z处小麦层受到的竖直压应力，μ为小麦与平房仓壁之间的摩擦系数，为小麦堆内摩擦角，B为平房仓的长、A为平房仓的宽，g为重力加速度，ρ为深度z处小麦层密度；(5)将公式A和B联立为方程组，该方程组的边界条件为：ρ(0)=ρ0pz(0)=p0,]]>其中ρ(0)是指深度z取0时小麦层的密度，即第一层小麦的密度；pz(0)是指深度z取0时小麦层受到的竖直压应力，即第一层小麦受到的竖直压应力；解方程组，求得各小麦层的密度ρ，分别代入公式C：得到平房仓中小麦的重量W。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程绪铎，杜小翠，高梦瑶，冯家畅，陆琳琳，
申请(专利权)人：南京财经大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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