气吹式排种器气流辅助充种装置的设计及实验

为解决播种机核心部件——气吹式排种器在充种过程中存在的充填速度慢、充填效果不佳等问题，进而达到提高充种效率的目的，设计了气吹式排种器气流辅助充种装置。通过对已掌握资料和实物样机的比较，分析了工作过程原理，在此基础上进行了结构优化。试验分析结果表明，具有气流辅助充种装置的气吹式排种器的排种效果好于一般气吹式排种器，采用气流辅助充种装置充种，间断气流有助于提高充填合格率、充填性能和充种效率。      

倾斜圆盘勺式精密排种器清种过程分析与试验

以排种器工作过程中种子的受力分析为基础。建立了排种器清种起始角和清种结束角的理论计算公式，分析了倾斜圆盘勺式精密排种器结构参数和工作参数对充种和清种性能的影响。通过试验确定了排种器对3种不同玉米种子的充种和清种极限速度。     

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。     

基于对窝眼式排种器排种性能影响因素的分析

为了提高窝眼式排种器的充种率，降低排种器工作时空穴率，保证排种器作业质量的稳定性。本文通过对窝眼式排种器充种过程数学建模研究分析，找到了制约排种轮最大工作转速的因素和各因素间相互关系。为适应不同种类种子的窝眼式排种器的结构设计提供理论依据，为播种机传动结构和传动比的设计提供了数据参考；也为其他型式排种器结构器设计提供了参考。     

预切种甘蔗勺链式排种器设计与试验

针对目前预切种式甘蔗排种器普遍存在充种效果差、合格指数低等问题，设计了一种预切种甘蔗勺链式排种器。基于最速降线理论分析和待充蔗种的充种状态分析，阐明了最速降线可提高充种性能的原理；利用EDEM软件进行了单因素仿真试验，分析了不同种勺倾角和种勺数量对充种性能的影响。仿真结果表明，当种勺倾角为30°、种勺数量为15个时，充种性能较好；通过台架单因素试验，对种层高度调节装置和隔离板倾角进行了分析，为充种过程提供了有利条件。以作业速度、排种器倾角、种层高度为试验因素，以合格指数、漏充指数、重充指数为试验指标，进行二次回归旋转正交组合试验，分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响。结果表明，当种层高度为360mm、作业速度为1.45~2.37km/h、排种器倾角为9.53°~15.15°时，排种器平均合格指数为95.33%，平均漏充指数和平均重充指数分别为3.11%、1.56%，满足甘蔗种植要求。     

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。     

计算机模拟内侧充种垂直圆盘排种器充种过程

通过建立种子充入型孔过程中的运动微分方程,对充种过程进行计算机模拟,说明了模拟方法思路,绘出了流程图。分析了排种轮直径、充种初始角、种子初始角速度等对充种极限速度的影响;导出了纯重力充种的充种极限速度解析式;对排种器充种机理进行了探讨。     

驱导辅助充种气吸式精量排种器设计与试验

针对现有气吸式排种器充种环节工作压力要求高、高速作业时充种性能不佳,导致排种质量下降的问题,采用主动驱导种群、减少局部种间接触的方法,提高排种器高速条件下的充种率,并基于此设计了一种驱导辅助充种气吸式精量排种器。分析了排种器充种过程中种子的受力状态,阐述了排种盘导种槽辅助充种的工作原理,以及在充种过程各阶段提高种子充填率的设计思路;对导种槽外形曲线方程、斜面倾角进行了理论计算,确定了曲线的基本参数;利用气固耦合数值分析方法 CFD-DEM,以型孔处局部空隙率为指标,进行了单因素仿真试验,确定了导种槽曲线方程的基圆半径最优值。为了验证设计结果,在工作压力-5、-6 kPa条件下,分别与其他2种气吸式排种器进行速度单因素对比试验,试验结果表明,所设计的排种器在高速条件下的漏充率优于其他排种器。对所设计的排种器进行了前进速度、工作压力的双因素试验,通过多目标优化方法,确定了排种器的最佳工作参数。将所设计的排种器安装在气力式玉米免耕播种机上,在3个工作速度下进行了单因素田间试验,结果表明,当作业速度为9. 11 km/h时,粒距合格指数为95. 48%,高速条件下充种性能较为稳定。     

马铃薯排种器种层扰动控制方法研究进展及展望

马铃薯排种器是实现马铃薯精密播种的核心工作部件,其排种性能与种群的离散程度密切相关,种群的离散程度是确保种子顺利充种的关键,而排种器的种层高度、种层扰动又是影响充种性能的关键因素。介绍现有马铃薯排种器的主要结构形式,分析机械扰动和气流扰动提升种群离散度,以及不同供种装置控制充种区种层高度、种群流动性来提高排种器充种性能的方法;归纳马铃薯排种器种层扰动控制方法中存在的问题：对种群扰动数学模型建立与种群运动分析研究较少等;对种层扰动改善马铃薯排种器充种性能的方法进行展望,提出一种大小种箱间歇式供种装置,通过间歇供种控制种层高度,利用振动产生的种群扰动增大充种区的种群离散度、种群流动性,以期为改善马铃薯排种器充种性能提供参考。     

内侧充种圆盘排种器防伤种装置的设计

内侧充种圆盘排种器在花生播种等方面有着广泛的应用,但中高速度下播种效果不理想,原因是充种区种子易卡滞,护种板入口处未清净种子分离不清易发生磕种。为此,在原有排种器的基础上,添加了辅助充种装置,在清种区与护种板入口处衔接位置设计出一种全新的防伤种隔种板,并就隔种板橡胶的特性、排种盘转速这两个影响新设计性能的因素进行了理论分析。基于JPS-12型排种器试验台,对改进后的排种器进行了排种性能试验,测得重播率、漏播率、破碎率等主要性能指标。试验表明,改进后的内充种式圆盘排种器在15cm和20 cm两理论粒距水平下均达到优等品标准。     

组合内窝孔精密排种器护种和投种过程分析

通过对组合内窝孔精密排种器护种和投种过程进行分析，探明护种和投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。     

组合孔内充式油莎豆排种器设计与试验

针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差,种群压实导致充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种组合孔内充式油莎豆排种器。对复式型孔的外孔和内孔长度进行了设计,提高了充填性能;基于最速降线原理设计了回流板曲面,理论分析了回流板上端倾角范围、安装位置及种子在回流板上运动情况;分析了种子与强制排种装置碰撞过程,设计优化了强制排种装置。利用EDEM仿真分析了种群回流运动过程和强制排种过程,探明了回流板种群运动过程,得出在倾斜角为32°的回流板安放位置回流效果较好,表明回流板可以增强种群流动性,避免种群堆积;分析证明了强制排种装置可提高排种器的集穴效果,实现3粒投种一致性。最后进行了投种一致性高速摄影试验、排种轮单排孔排种试验、双因素试验和集穴试验,通过高速摄影分析了油莎豆种子位移及速度变化规律,其结果与数值模拟基本一致,从排种轮单排孔排种试验得出3排型孔排种合格率差异不显著,双因素试验得出在复式型孔内孔长度为8mm、转速为20r/min条件下,排种器合格指数、漏播指数、重播指数可达96.4%、1.5%和2.1%。在较优内窝孔长度和回流板条件下进行集穴试验,试验结果表明在转速为10、20r/min时集穴效果最佳。     

基于ADAMS的勺式玉米精密排种器的动态仿真

在利用Pro/E软件建立勺式玉米精密排种器三维实体模型的基础上,将排种器实体模型导入机械系统仿真分析软件ADAMS中进行仿真分析.在仿真分析过程中,对排种器施加了与实际播种过程一致的运动约束和受力约束.仿真结果直观地显示了排种器工作时所完成的种子充种、清种和投种过程,并给出了排种器转角和种子受力变化的曲线,为排种器的改进设计提供了参考依据.     

气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

气吸式排种器卸种机构设计与试验

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。     

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。