气吹式倾斜圆盘排种器排种性能试验

采用二次回归通用旋转组合设计方法,建立了排种器性能指标与排种盘参数间关系的回归方程,并对试验因素与性能指标的影响规律和趋势进行了分析.试验结果表明,在播种京丰甘蓝种子的条件下,为保证排种器具有较高的单粒指数和较低的重播和漏播指数,排种盘型孔的直径应为2～3.5 mm、型孔深度为2.2～3.6 mm,清种气流流量为0.4～0.55 m3/h.以排种器单粒指数最大为目标,以重播和漏播指数最小为约束条件求得优化参数组合为排种盘型孔直径2.4～3.5 mm、型孔深度2.8～3.4 mm,清种气流流量0.46～0.55 m3/h.     

基于DEM-CFD的玉米气吸式排种器种盘设计与试验

针对玉米气吸式排种器高速作业下种子运动十分复杂、难以进行准确分析计算的问题,采用DEM(离散元)和CFD(计算流体力学)耦合的方法,模拟了气吸式排种器工作过程,分析了种子受到的曳力和运动速度,得出不同种子充种能力大小依次为:小扁形、类圆形、大扁形。经过仿真分析,有针对性地选取不易吸附充种的大扁形种子,建立充种过程数学模型,优化种盘型孔凸台高度和型孔凸台角度参数。为了获得排种器的最佳性能参数,以型孔凸台角度、型孔凸台高度、种层高度为试验因素,以排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行三因素二次旋转正交组合试验,并应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验数据进行多元回归分析和响应曲面分析,得到了各因素对指标影响关系。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合:型孔凸台角度为35. 76°,型孔凸台高度为3. 11 mm,种层高度为55. 61 mm,排种合格指数最高。此时,排种器性能指标为:合格指数91. 60%,漏播指数3. 90%,重播指数4. 50%。对优化结果进行验证试验,并与原排种器进行对比,验证结果与优化结果基本一致,且合格指数和漏播指数均优于原排种器,满足玉米精密播种的要求。     

气吸滚筒阵列式棉花精密排种器设计与试验

针对气吸式棉花精密排种器输气管路结构复杂、能耗大以及排种单体只能实现单行播种等问题,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,确定了该排种器关键零部件的结构参数,建立了充种过程的力学模型。以棉花种子为播种对象,以滚筒转速、吸孔直径、气室负压为影响因子,以合格指数、漏播指数和重播指数为排种性能指标,进行二次旋转正交组合试验,建立各影响因子与排种性能指标之间的回归模型,分析了各因子对排种性能的影响规律。采用多目标优化方法,确定最佳参数组合:滚筒转速为15.5 r/min,吸孔直径为3.5 mm,气室负压为4.2 k Pa,此时排种器的合格指数为93.5%、漏播指数为2.0%、重播指数为4.5%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足棉花精密播种的要求。在此基础上进行了排种适应性试验,试验对象为几何特性存在一定差异的新陆早48号、新陆早52号、新陆早60号3种棉花种子,结果表明:合格指数均大于92%,漏播指数均小于3%,重播指数均小于5%,说明该排种器对不同品种的棉花种子具有一定的排种适应性。     

内充气力式棉花高速精量排种器设计与试验

针对现有气力式棉花排种器高速作业下充种性能不佳、排种精度低的问题,结合内充种式排种器结构特点,设计了一种内充气力式棉花高速精量排种器,该排种器利用内充与气流吸附方式进行双重充种,经清种装置作用后,采用二次投种方式完成排种过程。构建了种子充填与吸附力学模型,确定了关键部件主要结构参数,并对影响排种器工作性能的主要因素进行了试验研究。以清种距离为影响因子进行了单因素试验,基于最优清种效果,采用三因素三水平Box-Behnken中心组合设计试验分析吸孔直径、前进速度与负压对排种性能的影响规律,获得了最佳工作参数组合,并进行了高速条件下排种性能对比试验。结果表明：清种距离为2.0 mm时,排种器清种效果最优;影响排种合格指数与漏播指数的主次因素分别为负压、前进速度、吸孔直径;最佳参数组合为吸孔直径2.9 mm、前进速度8.4 km/h、负压1150 Pa。经台架试验验证,其性能指标为合格指数均值96.48%、重播指数均值2.41%、漏播指数均值1.11%;在作业速度8~12 km/h范围内,内充气力式排种器排种合格指数均大于91%、漏播指数小于7%,且排种效果优于垂直圆盘气吸式排种器,满足棉花精量直播农艺要求。     

弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器排种性能参数优化与试验

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高气吸式玉米滚轮播种器的排种性能,利用弹性橡胶对气吸式排种器的吸种盘进行了结构改进。对吸种盘吸种过程进行受力分析,得到影响吸种能力的3个因素:吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径。基于自制的弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器试验台,根据响应曲面法的Central Composite Design试验设计原理,以播种机吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径为因素,以单粒合格指数为主要评价指标,兼顾重播指数和漏播指数,对台架试验结果进行多元回归拟合和方差分析。结果表明,单粒合格指数、重播指数的2个回归模型可靠;气吸室负压对单粒合格指数影响极显著,气吸室负压和吸种盘上的吸种垫吸孔直径对重播指数影响极显著。由参数优化结果可知:当播种机吸种盘转速20 r/min、气吸室负压5 k Pa、吸种盘上的吸种垫吸孔直径4 mm时,单粒合格指数为95. 54%,漏播指数为0. 50%,重播指数为3. 96%。在同等条件下田间试验得到的单粒合格指数为96. 3%、漏播指数为1. 3%、重播指数为2. 4%,优化达到预期的效果。     

基于夹持式的气吸式花生排种器的设计与试验

针对气吸式花生排种器吸种时种孔接触不充分、易漏播的问题,设计了一种基于夹持式的气吸式花生排种器。排种器在携种区能够利用携种器夹持种子,起到辅助携种的作用。通过对排种盘吸种孔进行改进,从而使种孔充分接触以保证吸力,同时增大了吸种孔与种子之间的摩擦。对气吸式花生排种器进行了加工试制,并在JPS-12排种器性能检测试验台上进行了试验。结果表明:排种盘转速、气吸室真空度和吸种孔直径的变化对气吸式花生排种器的排种性能影响较大,当排种盘转速为19.36r/min、真空度为4.78kPa、吸种孔直径为6.4mm时,排种器排种性能最优,此时合格指数为92.36%,漏播指数为0.97%,重播指数为6.67%,排种效果可以很好地满足我国花生的种植要求,为气吸式花生排种器的进一步改进和发展提供了研究基础。     

气吸式排种器排种性能影响因素的分析与试验研究

为了研究气吸式排种器主要部件结构参数和工作参数变化对播种机排种性能的影响,分析了排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速等参数对排种器排种性能的影响,并进行了结构优化设计和试验分析。研究结果表明:排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速都对排种效果产生影响,排种盘转速和气吸室真空度对排种效果的影响最显著;对吸种孔直径进行单因素试验显示吸种孔直径在5.5mm时,排种器的排种效果最佳。室内试验台试验得出,排种盘转速和气吸室真空度对排种质量都有影响:在排种盘转速一定时,气吸室真空度越大,对种子的吸附力越大,一次性吸附多粒种子的可能性就增加,就会产生重播现象;当气吸室真空度一定时,排种盘转速越大,排种盘吸附种子的时间就越少,种子越不容易被吸附,就会产生漏播现象。通过方差分析得出:当排种盘转速为35r/min、气吸室真空度为4k Pa时,排种器的排种效果最佳。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场数值模拟与试验

针对气吸式精密排种器充种、携种阶段存在充种精度不高的问题,从提高排种器充种性能和精度出发,以气吸滚筒式精密排种器为研究对象,建立流场模型,利用Fluent软件对影响充种性能的滚筒负压腔负压与吸孔直径进行数值模拟,探究不同影响因素对排种器内部压力场与速度场变化规律的影响。通过试验对仿真进行验证,并以滚筒转速、吸孔直径、负压为影响因素,对排种器合格指数、漏播指数和重播指数进行试验研究,结果表明:在滚筒转速15.38r/min、吸孔直径3.59mm、负压5.04kPa时,排种器的排种合格指数为93.3%,漏播指数为2.58%,重播指数为4.25%,排种效果最好。     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

棉花气吸滚筒式穴播器二次投种机构设计与试验

针对棉花气吸滚筒式穴播器因投种性能不稳定而造成排种质量下降的问题,在气吸滚筒式穴播器的取种盘和鸭嘴之间增设二次投种机构,通过重新规划种子运动路径,降低投种点高度,减少了漏播和重播现象,提高了气吸滚筒式穴播器的排种性能。在保证气吸滚筒式穴播器取种方式不变的前提下,依次对二次投种机构的安装位置、种道轮廓和出入口的结构参数进行设计和分析,并采用离散元法对种子运动轨迹、运动速度和排种性能进行了仿真,阐明了漏播和重播产生机理。以合格指数、漏播指数和重播指数为评价指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,分析了安装角、作业速度、内种道高度对排种性能的影响。结果表明：安装角对合格指数的影响最大,内种道高度对合格指数的影响最小;当安装角为10.95°、作业速度为3.29km/h、内种道高度为16.68mm时,排种性能最佳,此时合格指数为98.40%,漏播指数为0.85%,重播指数为0.75%。田间试验表明：优化后二次投种机构的气吸滚筒式穴播器的合格指数为98.06%,较普通穴播器提升2.21个百分点。     

组合孔内充式油莎豆排种器设计与试验

针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差,种群压实导致充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种组合孔内充式油莎豆排种器。对复式型孔的外孔和内孔长度进行了设计,提高了充填性能;基于最速降线原理设计了回流板曲面,理论分析了回流板上端倾角范围、安装位置及种子在回流板上运动情况;分析了种子与强制排种装置碰撞过程,设计优化了强制排种装置。利用EDEM仿真分析了种群回流运动过程和强制排种过程,探明了回流板种群运动过程,得出在倾斜角为32°的回流板安放位置回流效果较好,表明回流板可以增强种群流动性,避免种群堆积;分析证明了强制排种装置可提高排种器的集穴效果,实现3粒投种一致性。最后进行了投种一致性高速摄影试验、排种轮单排孔排种试验、双因素试验和集穴试验,通过高速摄影分析了油莎豆种子位移及速度变化规律,其结果与数值模拟基本一致,从排种轮单排孔排种试验得出3排型孔排种合格率差异不显著,双因素试验得出在复式型孔内孔长度为8mm、转速为20r/min条件下,排种器合格指数、漏播指数、重播指数可达96.4%、1.5%和2.1%。在较优内窝孔长度和回流板条件下进行集穴试验,试验结果表明在转速为10、20r/min时集穴效果最佳。     

气吸式排种器卸种机构设计与试验

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

气吸机械复合式大豆精密排种器设计与试验

针对现有气吸式高速精密排种器遇负压骤降时易发生大量漏播的技术难题,设计了一种在排种盘上同时设有吸孔、导种槽和取种槽3种种子拾取机构的气吸机械复合式大豆精密排种器,其中导种槽引导种子向取种槽运动,取种槽拾取种子,同时吸孔产生吸力促进种子的拾取,通过3种拾取机构共同改变种群运移行为,保证气流负压骤降情况下的排种性能;通过离散元仿真设计和理论建模分析等方法,研究关键设计参数对种群运移规律的影响,并对关键部件几何结构参数进行优化设计;通过回归分析和多因素试验得出作业速度、取种槽和导种槽几何结构尺寸、负压均对排种器播种效果有显著影响,并得出排种器最优结构参数为:导种槽倾角45°、导种槽深度2 mm、取种槽上边宽度9.5 mm、取种槽下边宽度7.3 mm、取种槽深度5.7 mm、取种槽前后槽面宽度9.5 mm,在该几何结构条件下,当作业速度不大于8.6 km/h、负压不小于1.6 k Pa时,播种粒距合格率不小于95%;通过排种器的田间验证试验,最优结构参数条件下该排种器播种粒距合格率为93.67%、重播率为3.32%、漏播率为3.01%;通过台架对比试验得出当负压降至1.1 k Pa时,该排种器相较于勃农气吸式排种器和MASCHIO气吸式排种器,粒距合格率分别提高6.48、1.92个百分点,当负压降至0.6 k Pa时,粒距合格率分别提高9.12、4.25个百分点。     

组合型孔轮式玉米精量穴播器设计与试验

针对新疆现有夹持式穴播器易空穴,充种性能还需进一步提高等问题,结合型孔轮式穴播器和阶梯形型孔对种子适应性强的特点,设计一种组合型孔轮式玉米精量穴播器,通过理论分析建立型孔与取种块间相对运动模型,分析其相对位置对充种性能的影响规律,确定影响排种性能的参数及范围,完成组合型孔和齿板的参数设计.通过单因素试验确定并缩小关键参...     

变粒径双圆盘气吸式精量排种器优化设计与试验

针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP-12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34. 5 r/min、负压为4. 1 k Pa时,其合格率为90. 46%、漏播率为2. 59%、重播率为6. 94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90. 16%、漏播率2. 77%、播种各行排量一致性变异系数5. 34%、总排量稳定性变异系数4. 86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。     

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。     

气吸垂直圆盘式水稻精量排种器设计与试验

为满足水稻大田精量直播机械化需求,设计了一种气吸式垂直圆盘排种器。阐述了该排种器的工作原理,根据农艺要求和实际试验确定了其吸种孔的布置方式,通过理论计算确定了其主要结构及工作参数。开展了吸孔直径、排种盘转速和吸种负压对排种性能影响的试验研究,结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气室真空度、排种盘转速、气室真空度与排种盘转速的交互项;最优工作参数组合为吸种孔直径1.4 mm、转速40 r/min、气室真空度1.8 kPa,在此条件下排种合格指数为82.91、重播指数为11.56、漏播指数为5.53,满足水稻的精密播种要求。      

轮勺式半夏精密排种器设计与试验

针对半夏种子形状不规则、表皮易破损造成播种中充种困难、易伤种等问题,在测定半夏种子物料特性的基础上,设计一种轮勺式半夏精密排种器,分析了半夏种子在充种区和清种区的受力情况,阐述了轮勺式精密排种器的工作原理。通过离散元单因素仿真试验,对排种器的种勺数量、取种轮转速、种层高度以及种勺型孔半径进行分析,并以取种轮转速、种层高度和种勺型孔半径为试验因素,以合格指数、重充指数、漏充指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合台架试验,建立3个指标的回归模型,并利用回归模型进行排种器的设计参数优化。试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为取种轮转速、种层高度、种勺型孔半径;当种勺型孔半径为7.5mm,取种轮转速为17.0~19.0r/min、种层高度为123.0~133.0mm,合格指数大于95.5%、漏充指数小于1.0%、重充指数小于3.5%,满足中药材半夏种植要求。