组合内窝孔玉米精密排种器清种过程分析

组合内窝孔玉米精密排种器是一种新型的内侧充种垂直圆盘排种器。影响该排种器转速提高的主要因素是其清种性能,而合理确定排种器参数是提高其清种性能的主要措施。本文对该排种器清种过程进行了分析,探明了清种过程中种子的运动规律及其影响因素,为建立该排种器的设计理论、进行优化设计奠定了基础。     

一种新型内充种式精密排种器

结合型孔深度可变的排种器和内充种式排种器的优点,设计了一种新型内充种式精密排种器;分析了影响排种器单利率的主要因素;阐述了关键参数的确定方法.采用固定凸轮活销机构,使型孔轮的型孔深度根据种子在充填分离、清种定量和排种过程中的要求而变化,使排种器对不同形状和尺寸的种子适应性较好.采用内充种,利用种子的重力和离心力囊种,空穴少,在型孔轮直径相同的情况下,可布置型孔数较多,排种频率较高,适应播种机的高速作业.利用旋转的刷毛式刷种轮清种,清种效果较好且对种子损伤小.该排种器单粒率较高,适用于大豆、花生和玉米等大粒种子的精密播种.     

滚筒式烟草排种器设计

针对机械式烟草排种器充种率低、种子损伤率高、清种困难以及小颗粒单粒播种难度大等问题,设计了滚筒式烟草排种器。通过对凸轮瞬间清种性能的分析,设计了凸轮轮廓曲线;通过对充种性能和种子损伤情况的分析,设计了滚筒和料仓相对位置关系。分析表明,凸轮推程阶段采用余弦加速度轮廓曲线、回程采用正弦加速度轮廓曲线时,清种效果较好;当12.4°≤≤45°时,充种率和种子损伤率得到保证。所设计烟草排种器结构简单,综合性能良好,能较好地满足烟草播种要求。     

玉米勺轮式排种器的结构设计与仿真分析

为减少玉米勺轮式排种器的重播、漏播指数,增加排种器对玉米种子多样性的适应能力,在现有垂直勺轮排种器的基础上设计了一种新型种勺结构、二次充种及清种结构,并采用CATIA软件建立三维模型。以郑丹958玉米种子作为离散元颗粒模板,基于离散元法对改进玉米勺轮排种器的种室充种性能、种勺舀种性能、清种性能、递种及排种性能进行分析,并与现有勺轮排种器进行对比,结果表明改进的玉米勺轮排种器具有更好的适应能力,为玉米勺轮式排种器的结构设计及参数优化提供参考依据。     

机械式精密排种器清种过程分析

排种器的清种性能是影响机械式精密排种器排种性能的关键因素之一。通过分析机械式精密排种器的清种过程建立了力学模型,求解了由完全清种所限制的排种器极限转速和排种器护种板的最佳起始位置。     

蔬菜气吸式排种器四级清种机构设计与试验

为解决蔬菜气吸式排种器吸种时出现一孔多粒现象导致播种质量下降的问题,提出4级锯齿清种作业的方法,并设计了四级清种机构。阐述排种器出现重吸现象的原因,对清种过程中种子的受力建立数学模型,从而确定清种机构安装位置、齿形角度等关键参数。选取清种齿顶与型孔距离、排种器工作转速和气室负压为主要因素进行二次回归正交旋转组合试验并对试验结果进行显著性和回归分析,获得最优参数组合为第4级清种齿顶与型孔距离0.41mm、负压1.22kPa、排种器工作转速5.85r/min,并对最优工作参数进行验证试验和对比试验。验证试验表明,在工作转速为4.5~9.5r/min时,漏清率不大于1.50%,过清率不大于1.88%,与回归方程计算值基本一致。对比试验表明,在转速分别为4.5、7.0、9.5r/min时,采用四级清种机构漏清率分别降低3.2、4.0、5.0个百分点,过清率分别降低0.19、0.83、1.45个百分点,排种合格率分别提升3.42、4.83、6.45个百分点。采用四级清种机构有效降低了清种环节的漏清率,提升了排种器的工作质量。     

内侧充种式棉花穴播器的充种和清种机理

为解决内侧充种式棉花穴播器精量播种质量不高的问题,在原有穴播器的基础上,对充种口进行了改进设计,增加了辅助充种和清种装置,并对其工作原理及设计进行了阐述,同时分析了穴播器的充种和清种过程.台架试验结果表明,穴播器经改进后对棉种的播种精度有了较大提高.     

一种型孔深度可变的排种器

设计了一种型孔深度可变的排种器,分析了影响排种器单粒率的主要因素.通过采用的固定凸轮活销机构实现型孔轮的型孔深度可变,根据种子在充填分离、清种定量和排种过程中的要求,改变型孔深度,提高了排种器对不同形状和尺寸种子的适应性.由外槽轮根据排种器的排种量,定量向充种区补充种子,保证了排种器在充种区域内始终保持最佳种子量,减少了种子在充填分离过程中因相互作用、干扰产生空穴.同时,在清种定量的过程中,刷轮需清除的种子量较少,便于清种,提高了排种器单粒率,适用于大豆和玉米等大粒种子的精密播种.     

侧充重力清种圆盘型孔式精密排种器

叙述了侧充重力清种圆盘型孔式精密排种器的结构原理和工作过程,并对其原理,结构参数进行了分析。该型排种器较好地解决了简单结构与良好质量这一矛盾,与目前所普遍采用的立式圆盘排种器比较,具有工作阻力小,不伤种,不破坏种子包衣等优点,实现了较高的性能价格比。     

气吸式玉米排种器清种机构参数化设计与试验

为解决气吸式玉米排种器重播指数高和难以保证清种机构设计合理性的问题,优化设计了气吸式排种器的清种机构。通过定义种子被吸附时占据型孔直径的比值概念,建立了清种过程数学模型,分析了清种过程的运动机理,得出种子被吸附所需占据型孔直径的比值随种盘型孔中心线速度变化不明显,但随型孔直径的增大明显降低;分别对清种机构安装位置、锯齿边缘倒角、清种曲线进行了分析和设计,建立了适于气吸式排种器清种机构的参数化数学模型,并分析得出影响清种机构形状的关键因素为种子尺寸和种盘型孔所在半径;采用DEM-CFD耦合仿真方式对清种过程模拟分析,验证了所设计的清种曲线能够起到很好的逐级清种作用,并得出种子所受清种冲击力的大小顺序为大扁形、小扁形、类圆形。采用优化后的清种机构与上代排种器进行对比试验,结果表明,在风压为-3 kPa、作业速度为8～14 km/h时,优化后的排种器合格指数不小于92. 0%,重播指数不大于1. 6%,漏播指数不大于6. 3%;优化后的清种机构能够在降低重播指数的同时减少漏播,有效地提高了合格指数,且对不同品种的玉米种子具有良好的适应性,从而验证了清种机构参数数学模型的合理性,可为气吸式排种器清种机构设计提供理论依据。     

分种盘排种性能正交试验研究

通过对分种盘排种性能的单因素试验,初步确定了排种性能的主要影响因素。为进一步验证所选因素对试验指标的影响程度,进行了分种盘排种性能的正交试验研究,通过对试验结果的极差和方差分析,得到了试验结果的最优组合,为分种盘结构参数设计和工作参数的选择提供了理论基础。     

气吹式排种器设计仿真与性能试验

应用Fluent软件对腔体优化后的气吹式排种器进行了3种工况分析,通过试验研究得到流场在清种、充种过程以及在促进种子流动的同时又周期性地对自流种子进行扰动,防止架空的作用,播种合格率达到95.05%,结果表明合理的腔体设计能有效提高播种效率。      

分种盘排种性能通用旋转组合的试验研究

通过对分种盘排种性能的单因素试验,确定了排种性能的主要影响因素;通过对分种盘排种性能的正交试验,明确了影响因素的主次顺序、优水平、最优组合以及试验因素的显著性水平;通过对分种盘排种性能的通用旋转组合试验,建立了排种性能指标与主要影响因素之间的数学模型,为进一步的参数优化奠定了基础。     

基于EDEM-CFD耦合的内充气吹式排种器优化与试验

针对内充气吹式排种器对圆形种子适应性差、排种效果不佳的问题,对内充气吹式排种器进行优化设计,为增强种子充填容积和气流压附力在型孔底部开设不同结构的槽孔。基于离散单元法理论建立玉米籽粒粘结颗粒模型,运用EDEM-CFD耦合分析方法,以型孔内种子在排种盘转动过程中所受的曳力值为指标,在入口风速为30 m/s、前进速度为8 km/h的工作条件下对3种不同型孔结构排种盘进行圆粒种子排种效果的耦合仿真,分析排种过程中圆粒种子所受曳力的变化情况及清种和压种性能。仿真结果表明:同一排种盘中,因大圆粒种子迎风面积大于小圆粒种子,所受曳力均大于小圆粒,迎风面积大的颗粒更易被清出型孔;径向内开方孔盘型孔内气流对颗粒的曳力及压附力均较大,且增大了型孔对种子在径向方向的充填容积,该盘对圆粒种子及混合种子的工作效果均较好。为验证仿真结果进行台架试验,当前进速度为8 km/h时进行3种排种盘工作压强的单因素试验,结果表明,径向内开方孔盘合格率随工作压强的增大而增大,当工作压强大于5.5 k Pa时,合格率超过95%,明显优于其他2个排种盘;对径向内开方孔盘进行前进速度为4~12 km/h、工作压强为4~8 k Pa的双因素试验,结果表明,合格率随着前进速度和工作压强的增大而增大,针对不同前进速度,当工作压强高于6 k Pa时,合格率接近96%,漏播率低于1%。     

基于离散元的倾斜圆盘勺式大豆排种器仿真优化

为提高倾斜圆盘排种器的排种性能,以中黄39大豆种子的物料学特性为基础,对该型排种器的充种、清种过程进行研究,得出其垂直倾角及工作转速是影响排种器工作性能的两个重要因素。利用离散元软件EDEM进行仿真研究,设计了二次回归正交旋转组合试验,运用SPSS软件进行试验数据处理,以排种器合格指数、重播指数和漏播指数作为排种器性能的评价指标,分别建立其与排种器垂直倾角、工作转速的回归方程。运用MatLab中非线性优化fmincon函数,获得该型排种器最优参数组合为垂直倾角1 9.5°、工作转速4 6.7 r/min时,合格率为97.28%,重播率为1.98%,漏播率为0.74%。     

气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构。针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率。通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素。通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式。以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84%、漏充率为4.06%,能够实现花生种子有效充种。     

叶菜精量直播部件气力式窝眼排种器设计

针对叶菜类种子粒径小、播量大、形状不规则，传统排种器难以实现精密播种的现状，设计一种叶菜精密播种的关键部件气力式排种器。排种器采用正负气压组合式排种原理，可简化播种机排种器结构与数量，提高排种器工作效率与工作质量。性能测试结果表明，在吸嘴吸种时间为1.0 s、气吹吸嘴时间为0.3 s、气针清嘴时间为0.3 s时，生产率、重播率及空穴率综合性能最优，分别为12 800穴/h、3.98%、3.95%。      

组合内窝孔精密排种器充种过程分析

通过对组合内窝孔精密排种器充种过程的分析，探明了充种过程中种子的运动规律，机理及其影响因素，为系统建立该排种器的设计理论，进行优化设计奠定了基础。     

倾斜圆盘勺式精密排种器投种过程分析

以种子几何形状和尺寸的变化为基础，分析了倾斜圆盘勺式精密排种器的结构参数和工作参数对实际投种角的影响以及相邻两粒种子在投种过程中的时间间隔偏差，进而建立了种子在种床内粒距实际分布的数学模型。分析结果表明，种子的几何尺寸、投种轮的高度、播种机的前进速度和投种轮的直径影响投种时种子运动的速度和方向，从而导致实际粒距的变化。为保证排种器顺利投种，建立了投种口长度与排种器参数间关系和参数组合的限制条件。     

四杆平移式大豆小区育种排种器设计与试验

针对大豆小区育种清换种作业操作繁琐的问题,本文设计了四杆平移式大豆小区育种排种器。采用平行连杆机构配合可旋转的排种盘完成清换种作业,根据大豆小区育种作业要求对整机关键部件进行了设计,通过理论分析确定了大豆充种下限角度与排种盘转速的关系,以及排种器的排种盘直径、型孔尺寸、型孔数量、毛刷角度等结构参数数值。采用离散元软件进行仿真,模拟了排种器的排种过程,首先分析并验证了排种盘转速与下限角度的关系,进而在此试验基础上分析了种箱厚度对残余种子数的影响,试验结果表明：下限角度随排种盘转速增大逐渐减小,残留种子数随种箱厚度增加先减小后增大,并确定了下限角度119°、种箱厚度11 mm为排种器的优化结构参数。在最优参数下的田间试验表明：在理论粒距下排种器顺利清换种,作业结束后种箱内无种子残留,同时在作业速度3.6 km/h时粒距平均合格指数87.61%、重播指数6.63%、漏播指数5.75%,均达到优等品标准。