基于离散元法的棉花勺式排种器排种性能模拟

为了研究棉花勺式排种器排种性能,探讨影响排种器粒距合格率和重播、漏播率的因素,建立了棉花勺式排种器的离散元仿真模型,应用EDEM软件对棉花勺式排种器工作过程中棉籽的运动过程进行了仿真分析,通过分析棉花勺式排种器排种过程,明确了棉籽的运动规律和出现重播、漏播情况主要与充种、护种和递种的过程发生异常有关,涉及的主要参数有勺匙曲面半径、勺匙角度、勺匙前斜面角度和排种盘转速等。在相同工况下,进行台架验证试验,结果表明,仿真和台架试验结果基本一致,说明采用离散元法分析棉花勺式排种器排种性能,可以为进一步优化排种器提供依据。     

原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化

针对大豆垄上双行免耕播种作业过程中开沟器入土困难、开沟器堵塞、种沟构建质量差等问题,设计原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化试验。通过分析工作过程中土壤颗粒在导流板表面运动规律,确定影响土壤颗粒运动规律关键结构与作业参数。采用四因素三水平正交试验方法,以分土角、运土角、导流角为试验因素,开沟深度变异系数和横向粒距变异系数为评价指标。优化结果为在作业速度8 km·h-1条件下,分土角65°,运土角30°,导流角45°时,开沟深度变异系数0.091、横向粒距变异系数0.035,作业过程无堵塞现象。将结构参数优化后双行开沟器与分体式双圆盘开沟器作比较试验,结果表明,开沟深度合格率提高11%,种子粒距横向分布合格率提高32%,开沟深度变异系数降低43.5%,横向粒距变异系数降低66.6%。研究结果为原茬地作物双行免耕播种机具推广应用提供技术支撑。     

不同品种大豆种子充填特性的EDEM仿真分析

为了研究不同品种大豆种子在排种器中的充填特性,以东农52、黑河44和青仁黑豆为研究对象,测量种子的长、宽、厚,并计算其均径、球度、变异系数等参数,分析了不同种子之间参数的差异以及种子长、宽、厚的比例分布。以窝眼轮式排种器为试验模型,运用EDEM对不同品种大豆种子的充填特性进行模拟试验,并对试验数据进行分析。结果表明,种子品种间的差异对单粒率、多粒率影响显著,对空粒率影响不显著;随着球度的减小及变异系数的增加,单粒率平均值从96.33%减小到82%,多粒率平均值从2%上升到16.33%。     

几种新型进口播种机的主要结构与性能特点

<正>1 JD1030点播机JD1030点播机具有很多配置,以满足不同作业条件(如不同的种子、肥料、土壤、地形、残茬量等)的需要。a.精量排种器①指夹式排种器:能播种美国所有规格的玉米种子(爆米花用玉米除外)和较大的2号向日葵种子。②杯式排种器:主要用于大豆等豆类、除绒棉籽、常规播量或低播量的高粱播种。③径向豆类排种器:一种机械式排种器,与指夹式排种器联合使用,主要用于播大豆。④排种变速器:这个专用变速器使调整排种粒数或排种间距变得非常容易,只需降下张紧轮,将链条移到合适的链轮上,就可以获得期望的排种量,不需要特殊工具。     

气吸式排种器排种性能影响因素的试验研究

采用均匀设计的方法进行了气吸式排种器排种大豆质量影响因素的试验研究,考察了排种器排种盘转速和真空室压力与性能参数之间的关系,建立了粒距合格率、漏播率与重播率与影响因素之间的数学模型,获得了回归方程和最优结构参数。对于该气吸式排种器排种盘转速和真空室压力的最优化值分别为0.58r.s-1和0.003MPa,对气吸式排种器的设计具有指导意义。     

自扰动内充种式大豆精量排种器的设计与试验

为提高大豆种子在排种器的活跃度和充种性能，改善大豆播种过程中机械式排种器的工作性能，设计一种自扰动内充种式大豆精量排种器。阐述排种器的结构和工作原理，依据大豆种子的外形特征及主要物理参数，对单粒种子在型孔内的3种主要不同姿态进行分析，确定了排种盘直径为140 mm、宽度为23 mm,型孔长度为7～11 mm、宽度和深度均为8 mm;根据工作原理与结构，分析排种器在充种、清种过程中种子受到扰种片的主要作用以及对排种性能的影响，并与传统结构形式的排种盘进行对比分析。为确定排种器的最佳结构参数与转速，运用EDEM仿真软件，以排种器转速、型孔长度和扰种片长度为研究对象、以排种合格率为试验指标进行正交试验。试验结果表明，影响排种质量的因素大小依次为排种器转速、型孔长度、扰种片长度；排种器最佳结构与工作参数为转速33.8 r/min,型孔长度7.3 mm,扰种片长度7.7 mm,排种合格率为95.3%。台架试验结果表明，最优参数组合下排种合格率为94.8%,与预测值基本一致，相对误差较小仅为0.5百分点，能够满足大豆单粒播种农艺需求。     

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。     

电控窝眼轮式大豆排种器的设计与试验

针对大豆形状的特点,采用单片机、脉冲发生器、步进电机、步进电机驱动器和窝眼轮式排种器组成的电控窝眼轮式大豆排种器。该播种器采用独立电控排种设计,利用脉冲当量来控制排种轴转速,从而实现育种过程中的单粒精密播种。在排种器试验台上进行的性能试验结果表明,该电控窝眼轮式大豆排种器可顺利完成播种试验,试验过程中工作稳定,性能良好,漏播指数最大为0.11%,重播指数最大为1.24%,株距变异系数最大为3.22%,各项性能指标均符合单粒精播试验的标准要求。该装置用于田间试验的结果表明,过程中排种器工作稳定,安全可靠,漏播指数最大为0.22%,重播指数最大为1.35%,株距变异系数最大为5.47%,符合单粒精播的要求。     

基于离散元的插装式大豆排种器改进设计及试验

2BZXJ系列插装式精量播种机配备的排种器在大豆的小区育种过程中,由于护种板结构较长导致出现严重的存种、混种现象,且排种初期存在一定的机具空行程;同时由于排种方向与播种机前进方向一致,导致种粒落地滚动弹跳落点位移较大,株距合格率低。针对上述问题,本研究设计一种改进型育种专用排种器,去掉护种板,增设清种刀以及导种凹槽用以解决存种、混种以及机具空行程的问题。通过建立投种位置的理想数学模型,同时结合排种盘实际结构,确定最佳排种位置以解决种粒落地滚动弹跳位移过大、株距合格率低的问题。利用离散元仿真软件EDEM进行仿真对比试验,模拟排种过程得出种子各阶段运动规律。仿真结果表明:改进型育种排种器投种更早、种粒落地平均位移减小至原平均位移的46%,位移均方差减小至1.95mm,平均位移波动更小,株距更稳定。田间试验结果显示,改进型育种排种盘内无残留种子,播种带提前;当播种机具作业速度为0.7m/s、排种器转速24r/min、株距为7cm时,粒距合格指数整体提高6.80%、重播指数减少3.40%、漏播指数减少3.41%,试验结果验证仿真结果的正确性。     

耕作土壤的离散元法研究

耕作土壤本身是由土壤颗粒、气体、液体组成的多相复杂颗粒团聚体,是一种典型的离散颗粒物质。而离散元法是研究散粒体的一种数值模拟方法,对耕作土壤与机械相互作用的过程研究具有明显的优势。本文介绍了离散元法及其在耕作土壤动力学方面的应用,阐述了运用离散元法进行农机部件仿真模拟的过程,指出了耕作土壤离散元模型的优点及目前存在的问题。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于ADAMS的型孔式棉花精量排种器排种性能影响因素分析

结构参数、工作参数对排种器的排种性能好坏影响很大,为了解不同参数与排种器排种性能间的关系,对型孔式棉花精密排种器的排种过程进行虚拟研究,仿真在不同孔型以及不同行程速比情况下的排种过程.结果表明:排种器的排种性能与型孔形状、尺寸有很大关系,孔口成喇叭状的型孔易于充种,型孔内圆形较方形易于谮种子顺利囊入.排种器的排种性能与排种轮转速ω有关,仿真获得较好排种性能时的临界角速度ωmax约为975°/s.零速投种和排种轮线速度以及播种机进给速度都有关系,但若取适当的行程速比系数,则基本可实现零速投种,仿真获得该系数为42.     

新型小麦粒播器吸种性能研究

设计了一种新型小麦粒播排种器,阐述了其结构形式及工作原理。针对排种器排种过程中充种区的复杂情况建立了数学模型,分析了充种过程的影响因素和具体数值关系。通过试验分析了真空室的真空度对排种器合格率的影响。     

玉米丸粒化种子配套排种器的研究

对玉米丸粒化种子在单粒排种装置窝眼充种过程进行分析 ,并采用正交试验设计 ,优选出适合于丸粒化玉米种子的型孔轮式排种器 ,即型孔中间位置、直径 15mm、偏心角度 +14°的型孔轮式排种器。通过试验各项试验指标均满足机械精量播种的要求 ,为玉米丸粒化种子在现有播种机上实现机械精量播种开辟了一条新途径。     

基于高速摄像技术的气吸式排种器投种过程的分析

采用高速摄像技术拍摄气吸式排种器的工作过程,分析排种均匀性与水稻种子姿态的关系及影响种子姿态的因素,找出影响排种均匀性的因素.结果表明:水稻芽种在气吸式排种盘上有3种吸附姿态,以种子沿长轴方向被吸附为正常并占大多数;通过对图像分析并结合流场分析,得出影响排种均匀性的主要因素是种子在排种器上的吸附姿态,而影响种子吸附姿态的因素是吸孔的数量和气室内气体的压力.高速摄像技术用于排种器工作分析可以发现许多排种器在高速运转时的现象,对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

吸盘式排种器几个基本参数的试验研究

本文介绍了一种适于茄子、青椒、西红柿、黄瓜等4种蔬菜种子精密播种的吸盘式排种器。通过正交设计的试验方案对其中几个基本参数进行了试验研究,并分析得出了各因素的最优组合。经试验验证,该排种器具有单粒率高、空穴率低、重播率低等优点。