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。     

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。     

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。     

基于离散单元法的高填充率窝眼轮式精密排种器排种仿真试验

【目的】设计一种适应高速播种的高充填率精量排种器,确定该排种器的最佳排种性能参数(排种轮转速、排种轮与种刷及扰动滚筒的传动比、窝眼轮型孔圆角半径).【方法】采用离散单元法,建立3种不同大小的玉米模型,对高填充排种器进行了仿真模拟试验,观察分析玉米籽粒在排种器中的排种、重播、漏播的过程,确定最优参数,并进行试验验证.【结果】确定了排种轮转速为25r/min,窝眼轮圆角半径为1mm,排种轮与种刷和扰动滚筒之间的传动比为1∶2时排种性能最优,此时粒距合格指数为98.6%、重播指数为0.8%、漏播指数为0.6%、排种综合指数为98.9%,试验验证误差5%.【结论】高填充率精量排种器可适用于高速播种,应用离散单元法优化排种器性能参数可减少实际工作量,为设计提供参考.     

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。     

玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响

【目的】本文研究了玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响,为鉴选适合西南地区机播的玉米品种提供理论依据。【方法】选用西南地区审定推广的53个玉米品种,设置3种转速,用窝眼轮式精量排种器进行试验,研究各品种种子长、宽、厚等形态特征对重播、漏播等播种指标的影响。【结果】随播种器转速的增加,漏播率增大,重播率降低,窝眼轮式精量排种器转速以15 r/min为宜;籽粒长与漏播率呈极显著正相关关系,单粒重和单粒体积与重播率呈极显著负相关关系,籽粒长、单粒重和单粒体积,以及指标阈值可作为适合机播品种及种子分类的主要参考指标。【结论】通过测定不同转速下各品种的重漏率,筛选出成单30、荣玉188、正红505、绵单118、国豪玉13等27个品种适宜窝眼轮式精量排种器;种子长、单粒重和单粒体积是影响排种性能的主要因素。     

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。     

花生排种器型孔结构的优化设计与试验

为解决现有花生排种器对种子尺寸适应性差的问题,设计了由调整片控制种窝尺寸大小的内充型孔轮式花生排种器．以单穴单粒率、重播率、漏播率为试验指标,以排种器转速、种窝长度、种子大小为试验因素进行二次正交旋转组合试验．试验结果表明,影响排种性能的主次顺序为：种窝长度、种子大小、排种器转速．在转速４０ｒ／ｍｉｎ,种窝长度９ｍｍ,种子大小１５.６ｍｍ的条件下,排种性能最佳,单穴单粒率９５.３％,重播率２.７％,漏播率２.２％．结果表明,通过调整种窝长度控制排种器的排种量,使排种器对种子尺寸具有良好的适应性．     

窝眼轮精密排种机构的新型推种器

针对窝眼轮式排种机构因种子水分和受挤压堵塞窝眼容易造成缺苗断垄问题,研究设计一种应用于窝眼轮式排种机构的新型推种器.以提高排种精度,减小种子损伤率和漏播率.     

水稻内充气力式精量穴播排种器导种管的设计与试验

为满足自行研制的水稻内充气力式精量排种器定距成穴的排种要求,对排种器的投种过程进行运动学分析,构建了稻种的理论投种轨迹,并以此设计了一种具有投种轨迹特征形状的变截面矩形导种管。运用离散元方法与台架排种试验,对影响排种成穴性与均匀性的导种管底板倾角与吸种滚筒转速进行仿真分析。结果表明,每穴颗粒排出最大时间差与相邻穴时间间隔变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大;台架排种试验表明,穴径平均值与穴距变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大,与仿真分析结果相吻合,导种管底板倾角取77°时,能适应不同的排种频率,穴粒数合格率高于90.0%,漏播率低于2.2%,重播率低于8.0%,穴径平均值小于28.33 mm,穴径合格率高于91.33%,穴距平均值约为200.00 mm,穴距变异系数小于11.10%,可满足水稻精量穴直播的农艺要求。     

基于光电传感器的精密播种机排种性能监测系统的研究

【目的】针对玉米、大豆等作物单粒精密播种过程中出现的漏播、重播以及播种量不精准的问题,设计一种基于光电法的单粒精密播种机排种性能监测系统。【方法】采用红外检测装置获取种子下落时的脉冲信号,脉冲信号经单片机处理后统计种子下落时间间隔,并与设定理论时间间隔相比较,计算漏播率、重播率及播种量。以垂直勺轮式排种器为对象,对监测系统进行单粒漏播、重播及播种量监测试验。【结果】该监测系统的单粒监测精度达到98.8%;与排种器性能检测试验台架检测结果相比,监测系统的漏播率监测误差小于0.3%,重播率监测误差小于0.6%;播种量监测精度大于94.4%。【结论】此监测系统工作稳定,监测精度较高。     

搅种型孔式水稻穴播排种器的性能模拟与试验

针对水稻种子表面粗糙导致的充种区种子流动性差、充种困难问题,设计了一种具有辅助充种搅种的双腔水稻精量穴播排种器.该排种器利用凸于排种盘外的搅种型孔对充种区种子进行扰动,增加种子在充种区的流动性;在搅种型孔首段设置搅种侧板,引导种子流向并辅助充种.EDEM仿真结果表明,该搅种型孔能增加充种区种子流动性,实现辅助充种作用....     

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、重播率和漏播率为评价指标,进行单因素试验、对比试验和二因素五水平正交旋转组合试验,建立排种性能指标与试验因素之间的回归模型,利用响应面法分析了各试验因素对排种性能的影响规律,并采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合。优化结果表明:排种轮转速为25.94 r·min ^-1、型孔倾角为34.75°时,排种器的排种性能最佳,排种合格率、重播率、漏播率分别为87.55%、9.79%、2.66%。为验证仿真结果的可靠性和排种器的适应性,以丰两优3948、冈优898、冈优3551 3个水稻品种种子为试验材料,对排种器进行台架性能试验和田间播种试验。试验结果表明:台架试验与仿真结果基本一致,丰两优3948、冈优898、冈优3551种子的排种合格率分别为84.40%、84.53%、83.74%;田间播种合格率分别为81.34%、82.13%、80.67%,3个水稻品种种子排种性能皆满足水稻精量播种要求。研究结果可为舀勺型孔轮式水稻精量排种器的结构优化和性能提升提供参考。     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。     

基于EDEM的水稻槽轮排种器排种仿真与试验研究

为适应水稻穴直播的种植要求,设计了4种不同结构槽轮排种器。借助离散元分析软件EDEM对4种不同结构的槽轮排种器进行仿真分析,并进行试验验证。台架试验结果表明：当排种轮槽孔形状为钩勺型槽孔、槽孔螺旋角为14.01°、排种轮工作转速为21.09 r/min时,得到最佳穴径合格率和穴粒数合格率分别为96.42%、95.23%。用EDEM仿真与台架试验结果基本相同,表明用离散元法对槽轮排种器进行仿真分析具有可行性。     

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。     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。