气吸式排种器的吸附性能分析与试验研究

以分子技术自动化育种设备的气吸式排种器为对象,使用ANSYS Workbench软件,运用正交试验原理对影响吸嘴吸附力的真空度、吸嘴孔径、入口锥角、种子与吸嘴距离4个因素进行仿真试验研究。根据数据统计结果分析了3种出气口位置对各吸嘴吸附力的影响,并在试验样机上对结果进行验证。结果表明:影响因素从主到次为种子与吸嘴距离、真空度、吸嘴孔径、入口锥角;种子与吸嘴的距离为主要影响因素,其他3个因素影响并不显著;出气口的3种布置方式中,当出气口距汇流管两端距离为170mm时,各吸嘴吸附力分布均匀且平均值最大。     

气吸式烟草播种器吸嘴吸附距离的研究

气吸播种能保证播种精度,并且性能稳定可靠.为此,通过ANSYS软件模拟5,10,20,30,40kPa真空度时的吸嘴流场,得到这些真空度所对应的播种器吸嘴吸附距离.并与理论有效吸附距离和实验数据对比,最终确定吸嘴的吸附距离是随着真空度的加大而增大的.     

振动气吸盘式穴盘育苗精密排种器无漏播吸嘴的设计与试验

为解决精密排种器本身对播种状态实时监控困难的问题,在传统振动气吸式精密排种器的基础上,采用负压吸种、正压放种的排种方式,设计一种无漏播吸嘴代替传统吸附孔。该吸嘴内的活塞块检测开关能实现三个开关功能:防堵塞、防漏播和播种显示,控制吸种组件和清种机构的运行,以及对播种情况进行显示,实现无漏、无堵播种;同时,还对无漏播吸嘴的吸种、放种和清种过程进行分析,种子重量与弹簧弹性系数K、负压、吸种口吸附孔直径等参数正相关,弹簧弹性系数K与吸种口型孔直径负相关。无漏播吸嘴与传统吸嘴的播种性能对比试验结果表明,无漏播吸嘴单粒率平均为93.5%,空穴率平均为0,重播率平均为6.5%,与传统吸嘴相比,分别提高5.5%、6.25%和-0.25%,但无漏播吸嘴的生产效率比传统吸嘴下降近10%,但节约种子用量和保证增产增收,总吸种率达到100%,具有较高的推广应用价值。     

斜插式蔬菜嫁接机穗木气吸吸头优化设计

为解决嫁接过程中穗木苗夹持困难及夹持易损伤的问题,以西瓜苗为试验对象,设计了利用气吸方式对穗木苗进行定位和固定的穗木气吸机构.通过建立三维有限元模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸头内部流体进行动力学仿真,获得了内部流体的流场分布及各因素对穗木苗吸附力的影响,采用正交试验法对吸头结构进行优化设计.结果表明,吸头各因素对试验结果的重要性次序为嘴型、真空度和沉孔深度,当吸头设计参数为真空度3 kPa、沉孔深度1 mm的H型吸嘴时,吸头具有较好的吸附能力.试验表明在该参数下吸头的吸附率约为97.8％,无伤苗现象,穗木插入已去除生长点砧木的成功率为85.6％.综合得出,所设计的穗木气吸机构是可行的,该气吸机构具有结构简单、成本较低的特点,为解决蔬菜嫁接穗木苗的夹持问题提供了设计依据.     

草地蝗虫吸捕机吹吸式吸嘴的试验研究

针对草地蝗虫吸捕机吸捕率低、蝗虫破碎等问题,在对原直吸式吸嘴进行理论分析的基础上,结合蝗虫在吸捕时的躲避特性以及对蝗虫悬浮速度的实验测定,设计了吹吸式吸嘴.在实验室条件下对吸口气流速度、吹口气流速度、吹口倾角、吹口宽度等影响吹吸式吸嘴回旋气幕形成的主要因素进行了试验研究,并与直吸式吸嘴进行了对比试验.试验表明:吹吸式吸嘴可将吸口气流速度从原来直吸式的20m/s降低为现在的14m/s,减轻了后续设备的负荷;与具有相同吸口气流速度的直吸式吸嘴相比,其轴向、径向吸捕距离分别延长到1.5～2倍,负压吸捕区增大到2～3倍,能够有效地吸捕蝗虫,提高了吸捕率.     

真空气吸式播种器吸嘴流场的研究

气吸式播种器能够提高作业速度,而且节省种子.为此,通过理论分析得到了种子被吸附起的临界气流速度=12m/s,并用ANSYS软件模拟5kPa,10kPa,20kPa,30kPa,40kPa真空度时的吸嘴流场,得到这些真空度所对应的播种器吸嘴吸附距离3mm,4mm,5.5mm,7mm,12mm.最终确定吸嘴的吸附距离是随着真空度的加大而增大的.     

豆类作物一器双行气吸式高速精量排种器设计与试验

为解决豆类作物窄行密植种植模式下高速精量播种的问题,设计了一种一器双行气吸式高速精量排种器,采用单风道单排种盘实现双行播种作业。阐述了其基本结构与工作原理,对关键参数进行了理论分析,确定了工作区域,明确了排种盘的结构形式,建立了主要结构参数的数学模型。以影响排种器工作性能的主要因素吸孔直径、真空度和机器前进速度为试验因素,进行了三因素三水平的Box-Behnken旋转正交试验。试验结果表明:吸孔直径4. 5 mm、真空度4. 5 kPa、前进速度10 km/h为最优组合,在最优参数组合条件下,内圈合格率为97. 83%,内圈漏播率为0. 62%,外圈合格率为98. 24%,外圈漏播率为0. 47%,满足设计要求。为考察排种器的速度适应性,进行了速度单因素试验,结果表明,速度在14 km/h以内时,内、外圈合格率大于93%,内、外圈漏播率小于5%,内、外圈重播率小于2%。为验证排种器对不同豆类品种的适应性,选取豌豆、小豆和绿豆为试验材料,根据豆类外形尺寸选取不同吸孔尺寸种盘,进行了品种适应性试验,结果表明,内、外圈合格率大于97%,内、外圈漏播率小于1%,内、外圈重播率小于3%,均优于国家标准要求,具有良好的品种适应性。     

简塑秧盘精密播种装置的结构参数优化

设计了一种适合于工厂化秧苗生产的简塑秧盘精密播种装置及其控制电路，该装置采用气吸滚筒结构，具有结构简单、连续性好、适应性好、生产率高、漏播率低、重播率低等优点。通过通用二次正交旋转组合实验对其吸种滚筒结构参数进行了优化，实验结果表明吸种滚筒吸嘴的内径和导程是影响播种质量的关键结构参数。     

气力槽轮组合式蔬菜精密排种器吸嘴型孔设计与试验

针对蔬菜品种多、种子差异大的特点,设计了一种气力槽轮组合式精密排种器,以满足多种蔬菜种子类型精密播种的需求。设计的精密排种器采用二级排种方式,第一级采用小结构槽轮排种器进行排种,第二级采用负压吸种、正压投种的气力排种器进行排种;运用三维激光扫描及三维点云计算方法,测量了青菜、萝卜和茄子种子的三轴尺寸,并以此为依据,设计了直孔、锥形孔、圆柱孔、腰圆孔等多种吸嘴型孔;以气室真空度、排种盘转速及吸嘴型孔类型为变量进行了3种种子的排种性能试验。对气室真空度采用单因素试验,试验结果表明:适宜青菜、萝卜、茄子排种的气室真空度分别为4、5、3 k Pa;对排种盘转速及吸嘴型孔类型采用完全组合试验,试验结果表明:排种盘转速为17. 5～22. 5 r/min时3种种子的排种性能较好,尤其在20 r/min时3种种子的排种合格率均达到最高。适宜青菜、萝卜、茄子排种的吸嘴型孔分别为:锥形孔、腰圆孔和直孔,在最优真空度及转速条件下排种合格率分别达到97. 0%、95. 4%、93. 7%,满足播种指标要求。     

气吸式水稻逐粒排列装置吸附试验分析

针对水稻种子批量单粒活力检测的要求,设计气吸式种子逐粒排列装置,选取中嘉早17、甬优538和中浙优10三种不同外形的水稻为试验对象,以吸空率、单粒吸附率和复粒吸附率为考核指标,对影响水稻种子吸附特性的各因素:种子的形状、吸嘴直径d、吸附压力p_0和吸嘴转速ω等进行试验研究和分析。试验结果表明:种子形状对种子的吸附特性影响较大,吸嘴直径和吸附压力对吸附率影响显著,吸嘴转速对吸附率影响不显著;吸空率与吸嘴直径和吸附压力负相关,单粒吸附率随吸嘴直径的增加先增后降,随吸附压力的增加长径比小的先增后降、长径比大的先降后增;复粒吸附率与吸嘴直径和吸附压力正相关;最终确定三种种子的最优吸附参数,中嘉早17在吸附压力为9 kPa,吸嘴直径为1.5 mm,吸嘴转速为22.5 r/min条件下,最大单粒吸附率为91.7%;甬优538在吸附压力为5 kPa,吸嘴直径为1.5 mm,吸嘴转速为16.875 r/min条件下,最大单粒吸附率为92.5%;中浙优10在吸附压力为5 kPa,吸嘴直径为1.25 mm,吸嘴转速为22.5 r/min条件下,最大单粒吸附率为85.84%;三组种子最低有效吸附率86.7%,完全能够满足高光谱单粒检测4～6粒/s的要求。     

光电控制穴盘精密播种装置的研究

根据水稻工厂化育秧农艺的要求，设计了穴盘精密播种装置，该装置以PIC16C57为核心，采用光电一体化技术来控制电磁振动排种器，使其每次只排出一粒种子，提高了播种精度，降低了漏播率。试验表明，该播种装置的单粒率达98%以上，重播率小于2%，漏播率为零。     

电磁振动式水稻穴盘精量播种机的设计与试验

针对水稻育秧穴盘播种过程中精确调整水稻种子播种量的需求,设计了由调整电动机控制的外槽轮定量供种装置及电磁振动排种装置来控制播种量及播种精度。试验结果表明,该播种机达到了水稻穴盘量播种的农艺要求。     

蔬菜穴盘育苗精量播种机研究

针对小粒径蔬菜种子穴盘育苗播种精度差、效率低等问题,测试三种蔬菜种子的形状尺寸、千粒重、休止角、孔隙度,设计滚筒直径,吸孔大小、孔型、排列等关键结构参数,研制一种穴盘育苗精量播种机。该机采用气力式滚筒播种,步进电机加同步带传动,提高播种效率和精度。针对试制的播种机,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速三因素做正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析。试验结果表明:在真空度4.0 kPa,气室正压力3.0 kPa,滚筒转速14 r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

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。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场分析

为分析气吸滚筒式精密排种器充种性能的影响因素和负压腔流场分布规律,建立了充种过程种子在气流场中的力学模型,利用Gambit软件建立滚筒负压腔仿真简化模型,运用Fluent软件对影响充种性能的吸孔形状、吸孔直径及滚筒负压腔流场分布进行了数值模拟。采用正交试验的方法设计试验方案,研究滚筒转速、吸孔直径及气室负压对排种性能指标的影响,结果表明:滚筒转速为12r/min、吸孔直径为3.5mm、气室负压为4.8k Pa时,排种效果最佳,合格指数为9 3%,漏播指数为2%,重播指数为5%,满足棉花种植农艺要求。     

磁吸滚筒式排种器种箱振动供种仿真与试验

基于颗粒离散元法,以番茄磁粉包衣种子为对象,采用Hertz-Mindlin接触模型,建立了种子和排种器仿真分析模型,研究了种箱振动频率、振幅对种群运动规律及种箱供种性能的影响。仿真结果表明,在振动频率40 Hz、振幅0.50 mm和0.75 mm时,种群堆积高度稳定,可以达到稳定供种。为了验证仿真模型的可靠性,采用高速摄像拍摄了在种箱振动频率为40 Hz、振幅为0.75 mm条件下的供种情况,种子实际供种情况与仿真结果吻合。以种箱振动频率、振幅为试验因素,在磁吸滚筒式排种器上进行排种性能试验,得出种箱在振动频率40 Hz,振幅为0.50 mm和0.75 mm时,单粒率达92%,漏播率低于3%;在振动频率20 Hz和60 Hz时,不同振幅下的单粒率均小于80%。     

水稻钵盘精量播种装置长短粒芽种播种试验研究

为优化水稻钵盘精量播种机有关参数及提高播种性能,利用水稻钵盘精量播种机,通过二次正交旋转回归分析,分别以水稻品种为空育131(短粒)、垦鉴3号(长粒)为研究对象,建立了型孔直径、型孔厚度、种箱速度与性能指标间的非线性回归模型。结果表明:水稻品种为短粒时,对播种合格率和损伤率影响的主次因素均为型孔直径、型孔厚度、种箱速度;当水稻品种为长粒时,影响播种合格率和损伤率的主次因素不同,分别为型孔厚度、种箱速度、型孔直径(长粒)和型孔直径、种箱速度、型孔厚度(长粒),确定较优参数组合为10mm、4mm和0.2 9 0 m/s(短粒);1 1 mm、4 mm和0.2 4 0 m/s(长粒)。此时,播种合格率9 4.8 1%、损伤率0.4 7 9%(短粒);播种合格率95.37%、损伤率0.368%(长粒)。研究结果可为水稻钵盘精量播种机设计与性能改进提供依据。     

小型气力式蔬菜精量播种机设计与试验

针对温室大棚空间狭窄、大田气力式精量播种机无法进入作业,而现有小型机械式播种机播种精度低的问题,设计了适用于温室大棚的小型气力式蔬菜精量播种机,采用正负压双作用排种器提高播种精度,并通过更换排种盘配合不同的开沟分种装置实现不同蔬菜及不同行数的播种作业,提高了播种机的适应性。对排种器进行基于EDEM的离散元仿真分析,探究充种区种群运动规律和搅种装置性能。对整机进行田间试验,结果表明:漏播率≤5%,重播率≤5%,种子机械破损率≤1%,播深一致性合格率≥90%,各项指标符合蔬菜种植农艺要求。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题,本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件,利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围,明确了转速超过35 r/min后排种器的性能显著下降。以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验,研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响,建立排种性能评价指标的回归预测模型。试验结果表明：排种轮转速为23.06 r/min、型孔深度为8.99 mm、稻种球度为52.7%时,排种器合格率为88.58%、漏播率为4.43%、重播率为6.99%,排种器工作性能最佳。为验证排种器工作性能及优化后参数的准确性,开展了田间试验,试验结果与优化后结果保持一致,回归方程预测结果误差小于2%,验证了试验可行性及参数准确性,在最优参数下排种器穴径合格率为100%、平均穴径为3.62 cm、穴径变异系数为18.45%、平均穴距为22.98 cm、穴距变异系数为8.43%、平均穴粒数为11.08、穴粒数变异系数为17.56%。所设计的排种器具有较好的播种性能、较高的穴径合格率及较低的变异系数,表明该排...