基于EDEM的窝眼轮小麦精量排种器排种仿真试验

设计一种窝眼轮式小麦精量排种器,确定该排种器的最佳排种性能参数(窝眼轮转速、型孔倒角、毛刷与排种轮的传动比)。并设计3水平3因素正交试验,对排种器的排种性能进行模拟仿真试验,观察分析小麦种子在排种器中排种、重播、漏播的过程,得出影响排种性能的主次因素,从而确定最优参数,即窝眼轮转速为40 r/min、型孔为30°倒角、毛刷与排种轮的传动比为2∶1,此时排种器的排种性能最优。通过台架试验,验证了仿真试验结果的准确性,对以后排种器性能参数的优化设计提供了可靠的参考。     

山地水平圆盘式排种器设计及EDEM仿真试验

为了提高西南丘陵地区玉米种植的机械化建设程度,改善山地玉米人工播种的劳动强度,提高播种效率,设计一种适用于小型玉米播种机的水平圆盘式精量排种器,为提高其排种效率和性能,对排种器的排种性能及结构参数进优化,并用EDEM软件进行仿真验证,设计3因素3水平正交试验并对试验结果进行方差分析,得出排种器的最佳性能组合参数。结果表明,当排种器动排种盘直径为200 mm,动排种盘厚度为10 mm,漏种孔弧长为15.0 mm时,排种性能达到最佳,其合格指数为98.78%。试验结果可为丘陵地区的水平圆盘式排种器研发设计提供参考。     

基于EDEM的窝眼轮式大豆排种器设计

为了推广重庆地区大豆种植,提高大豆产业的机械化发展,结合大豆播种需求,设计了一种窝眼轮式大豆排种器,并介绍了排种器结构及工作原理,根据大豆的几何参数和播种要求,设计计算出排种器的结构参数。以合格指数、重播指数、漏播指数和播种性能指数作为评价指标,采用EDEM软件进行仿真试验,先通过单因素试验确定型孔直径在18 mm左右时,排种器工作性能最佳,再以型孔直径、排种器转速和窝眼轮与毛刷的传动比为试验因素,采用三因素三水平正交旋转组合设计,建立试验因素与评价指标之间的响应面回归模型,结果表明：各因素影响播种性能指数的顺序为型孔直径、窝眼轮转速和毛刷与窝眼轮的传动比。经多目标参数优化后得出：当型孔直径为18.4mm、窝眼轮转速为44 r/min、毛刷和窝眼轮转动比为2.2时,合格指数为83.3%、重播指数为9.7%、漏播指数为7%、播种性能指数为87.2%,排种器播种性能最佳,各项指标满足农艺要求,可以为窝眼轮式大豆排种器设计提供参考。     

基于EDEM的勺带式马铃薯排种器充种性能仿真研究

为提高勺带式马铃薯排种器充种性能,基于EDEM仿真软件建立了马铃薯离散元颗粒模型,通过跌落冲击试验与斜面法确定了马铃薯充种仿真试验关键参数;选取排种器倾斜角度、种勺运动速度以及供种速度进行单因素充种仿真试验.结果表明,当排种器倾斜角度75°、排种带速度0.5 m/s及供种速度15个/s时,充种性能最好,此时单粒充种比例...     

基于EDEM的自扰动内勺式大豆精密排种器的设计与试验

为提高大豆精密排种器的充种性能,研究了一款自扰动内勺式大豆精密排种器,通过搅动杆随排种轴的转动提高了排种器勺轮孔内的充种率。研究测量了黄淮海地区常见大豆品种的物理参数,并应用EDEM软件对自扰动内勺式大豆精密排种器进行了仿真试验。结果表明,单粒率最大为97.15%,最小为94.81%;重播指数最大为3.84%,最小为1.95%;漏播指数最小为0.52%,最大为3.64%。台架试验结果显示,单粒率最小为93.31%,重播指数最大为3.92%,漏播指数最大为4.03%,与仿真结果的最小单粒率误差为1.01%,最大重播指数误差为2.08%,最大漏播指数误差为9.68%。说明应用EDEM软件分析自扰动内勺式大豆精密排种器的工作过程是可行的,可以为排种器的优化提供理论基础。     

基于知识的窝眼轮式排种器快速设计

【目的】针对窝眼轮式排种器传统设计中设计工作量大、周期长的难题,对窝眼轮式精密排种器进行基于知识的设计研究,为排种器的快速设计提供参考。【方法】将搜集到的窝眼轮式排种器设计知识,以公式类知识、设计规则类知识、选型类知识、经验型知识和案例类知识进行分类整理并存储在SQL数据库中,在Visual Studio平台和对SolidWorks二次开发的环境下,运用VB.NET开发了整个窝眼轮式排种器快速设计专家系统,并利用三七、油菜、小麦3种作物农艺要求得到系统所设计的窝眼轮式排种器,通过EDEM软件仿真试验对该专家系统进行验证。【结果】在整理研究窝眼轮式排种器设计知识的基础上,基于SQL数据库设计模型库、实例库等并构建窝眼轮式排种器快速设计专家系统。仿真验证试验表明,基于快速设计专家系统设计的三七、油菜、小麦3种窝眼轮式排种器的单粒率分别为95.5%,94.0%和96.0%,说明该设计专家系统具有可行性和可靠性。【结论】知识库与专家系统的建立,使窝眼轮式排种器的部分设计经验得到继承,建立的专家系统能满足窝眼轮式排种器的设计要求。     

基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

三七种子的大小对窝眼轮排种器充种性能的影响

【目的】探究窝眼轮排种器型孔尺寸与分级后三七Panax notoginseng种子的适配性对充种性能的影响规律,确定各级三七种子与适配型孔尺寸之间的关系。【方法】将三七种子分为4级,设计了4种不同型孔尺寸的窝眼轮排种器,利用离散元软件EDEM模拟各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种过程,分析各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种性能,得到各级种子适配排种器型孔尺寸,并进行了试验验证。【结果】各级三七种子均有适配型孔排种器,5.0～5.5和6.5～7.0 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为7.5和8.5 mm;5.5～6.0和6.0～6.5 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为8.0 mm。各分级段的种子在其适配排种器中充种时,合格指数均大于95.83%,漏播指数均低于2.00%,重播指数均低于2.17%。确定了种子长轴(l)与孔径(L)之间以及高轴(h)与孔深(H)之间的线性关系方程分别为L=0.58l+4.28和H=0.75h+3.96。【结论】排种器充种性能满足了三七播种的农艺要求,为窝眼轮排种器型孔尺寸的设计提供了理论依据。     

基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30～90r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%～54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%～44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%～40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0～60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。     

基于EDEM的内充式花生排种器排种过程的离散元仿真研究

[目的]寻找排种器的最佳排种转速。[方法]建立内充式花生排种器的离散元仿真模型,采用离散元的基本原理,运用EDEM软件对内充式花生排种器排种性能进行仿真研究,测定3种不同品种的花生种子在不同转速时排种器的排种量、清种起始角及清种终止角的变化趋势。[结果]实际转速为15.7~45.5 r/min时排种量随着转速的增大而增加,但与花生的品种无关;清种起始角和终止角也均随转速的增大而增大,但起始角的增大幅度大于终止角,导致清种区域随转速的增大而减小,实际转速为38.0 r/min时双粒率达到最高值、排种均匀性最好,仿真结果与试验结果变化趋势一致。[结论]基于EDEM的离散元仿真方法分析内充式花生排种器是可行的。     

EDEM颗粒体仿真技术在排种机构研究上的应用

为准确研究排种机构的工作过程,真实反映散粒体物料定量分配过程中的复杂力学及运动学规律,引入EDEM颗粒体仿真技术,对一种机械式大豆高速精密排种器进行研究。通过全局变量设置、颗粒模型创建、几何体模型导入、运动属性添加以及颗粒工厂的定义,模拟大豆在排种器内充种、护种、清种、排种等运动过程并获得相关数据。研究表明,该方法所获得的结果与试验数据有很高的拟合度,且具有数据、图表、动画等多种输出方式,可高效、便捷地处理散粒体农业物料精确定量分配问题。     

正负压式精量排种器设计与仿真优化

针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题,设计了1种滚筒正负压式排种器,并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析,利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响,通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm,每排种孔数为28个,以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa;利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真,仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少,重播率以及漏播率相反,最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。     

基于EDEM-Fluent耦合的气流分配式排种器数值模拟与试验

【目的】解决水稻机械直播速度慢、效率低的问题。【方法】采用气流分配式排种器进行水稻直播,优化设计一种由R可调节的喇叭口式内腔与α可变的分流密封盖组成的α-R式气流分配式排种器,利用EDEM-Fluent耦合模块,对气流分配排种过程进行数值模拟;并进行排种性能台架验证试验。【结果】仿真结果显示,α-R组合式分配器中水稻颗粒最高运动速度为5.416 m·s~(-1),且旋涡滞种区域面积也低于传统结构,水稻颗粒在分配器中排出顺畅;R=180 mm、α=20°时,排种均匀性变异系数为24.56%,各行一致性变异系数为3.79%,总排量稳定性变异系数为1.23%,3项指标均为最优。采用3D打印的分配器进行台架试验,结果显示该排种器排种均匀性变异系数为29.17%~30.86%,各行一致性变异系数为4.13%~4.33%,总排量稳定性变异系数为1.4%~1.7%,满足水稻机械直播要求。【结论】多次试验结果稳定,与仿真结果较为接近,说明本次设计的气流分配式排种器满足要求,也表明利用EDEM-Fluent耦合模拟的正确性与可行性。     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

圆管直缝式小麦气吸排种器性能的试验研究

精量播种技术是实现小麦高产、稳产的重要途径,本文研究了一种气吸式小麦精量排种器。排种器采用了内外圆管套装,利用真空负压通过外管直缝隙吸种的结构形式,并通过正交试验对排种器的缝隙宽度、旋转速度和负压值参数进行了优化。在田间与现有小麦播种机进行了对比试验,通过测量数据分析了直缝式小麦播种机的播种均匀性、田间出苗率、各行排种量一致性、总排种量稳定性以及种子破损率等性能。试验数据显示,该排种器比目前国内机械式小麦排种器的粒距变异系数提高了20%以上,播种均匀性方面有明显地提高。     

舀勺型孔轮式水稻精量排种器设计与试验

针对现有水稻排种器采用被动充种存在充种性能差、高速排种精度低的问题,设计了一种舀勺型孔轮式水稻精量排种器.阐述了该排种器的基本结构和工作原理,确定了排种轮、舀勺、型孔、护种板等关键零部件的结构参数,建立了排种器充种过程的力学模型.以冈优898种子为试验材料,利用离散元法,选取排种轮转速、型孔倾角为试验因素,以排种合格率...     

2B-JP-FL01精密排种器工艺设计

为便于专利成果的产品化、系列化,对一种新型双体立式复合圆盘重力清种结构形式的精密排种器2B-JP-FL01进行工艺设计。运用CATIA软件进行三维动态仿真,从总体造型、部件配合方式及零件尺寸形状等全面的分析,并结合部分试验研究,完成了可直接用于生产的工程技术方案。结果表明,该方案达到了制造工艺简单、配合精度适宜、组装效率高、工作可靠及便于调整维护的设计目标。     

半杯勺式马铃薯排种器的设计与试验

排种器作为马铃薯机械化播种的关键部件,其目前仍存在重漏指数高、作业效率低、劳动强度大且适应性差等问题,针对以上问题,本研究设计了一种排种链呈三角形布置、取种勺为半杯勺式的新型马铃薯排种器。结合农艺要求和理论分析,对排种器的关键部件进行结构设计;搭建了试验台架,对排种器的排种性能进行试验,以主动轮转速、清种角度、杯勺大小为试验因素,排种性能为试验指标进行正交试验,分析相关因素对排种性能的影响,并得到合理的参数组合。结果表明,主动轮转速为37.5r/min,清种角度为-5°,杯勺选取大号杯勺时,排种器合格指数为93.74%,重种指数为3.99%,漏种指数为2.27%,排种性能较好。     

天然草场助推式间歇排种器的设计、分析与试验

为解决禾本科草种细长,千粒质量小,流动性差,易缠绕等造成的禾本科草种排种困难的问题,设计助推式间歇排种器。该排种器主要由种箱、种盒、护种轮、种刷、推种板、连杆和曲柄构成。工作时,通过曲柄转动,驱动推种板往复移动实现充种、清种、护种的排种过程。排种过程为主动排种,改变以往依靠种子自身重力和流动性实现被动排种的情况。根据排种器设计要求,确定影响工作性能的相关参数,并进行排种量稳定性试验。试验结果表明:排种器单次排种量为0.137 5g,满足禾本科草种排种量要求;试验过程中,排种器充种顺利,无草种堵塞和架空现象;排种器排种量稳定性变异系数为5.5,符合GB/T 25421—2010要求。     

气吸式绿豆密植精量排种器的优化与试验

针对绿豆作物在高密植条件下播种单粒率低的问题,采用单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,以‘川渝绿1号’绿豆品种为研究对象,以工作压力、型孔直径和型孔数量为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对本研究所设计的气吸式绿豆密植精量排种器的结构参数和工作参数以及排种器对作业速度和绿豆品种的适应性进行研究。结果表明:1)工作压力6.234 kPa、型孔直径2.255 mm、型孔数量60个为最优参数组合,此时排种器合格指数为98.75%、重播指数0.58%、漏播指数0.67%,满足设计要求;2)以最优参数组合进行速度适应性试验,作业速度≤7 km/h时,排种器合格指数均>97%、重播指数<1.5%、漏播指数<2%;3)排种器对绿豆的品种适应性试验中,不同绿豆品种的合格指数均>97.5%、重播指数<1%、漏播指数<2%,满足密植条件下绿豆精量播种的技术要求,且具有良好的品种适应性,可以为绿豆密植精量排种器的设计提供参考。