柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内，导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题，设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析，确定了影响工作性能的主要结构与工作参数；通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料；采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素，以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标，应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明：各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角，各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角，各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角，护种距离影响不显著，各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角；当作业速度为8~12km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5mm时，排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%，满足免耕大豆高速精量播种作业要求。     

倾斜双圆环型孔圆盘式玉米排种器设计与试验

针对现有气力式排种器作业质量受外界条件影响大以及传统机械式排种器难以满足高速播种要求的问题,设计了一种结构简单、充种效果好、可适应高速作业要求的倾斜圆盘式排种器;以黄淮海地区玉米种子的物料学特性为基础,对该排种器的充种、清种以及主要结构参数的确定方法进行了研究。采用二次正交旋转试验对其排种性能进行了试验,建立了排种器性能指标(合格指数、重播指数和漏播指数)与排种器倾角、型孔数、型孔盘转速的回归方程,确定了各参数对性能指标的影响规律,并进行了优化计算,对优化结果进行了验证试验。最后进行了田间试验,结果表明:在倾角为39°、型孔数为30个、机器前进速度为8.2~11.9 km/h时,排种器合格指数大于90%,重播指数小于3%,漏播指数小于8%,均满足国家相关标准要求。     

大豆集排带式排种器设计与试验

为简化播种单体结构,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种大豆集排带式排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,并通过理论分析确定了关键部件结构参数。应用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了以气压、作业速度、清种振动频率为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标的数学模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。确定最佳参数组合为:气压4. 4 kPa、作业速度10. 5 km/h、清种振动频率44. 6 Hz,此时排种器性能指标为:合格指数90. 65%、重播指数1. 97%、漏播指数7. 38%。表明该排种器满足播种机的技术要求。     

链勺翻转清种式蚕豆精密排种器设计与试验

针对蚕豆种子三轴尺寸差异大、清种难、易重播的问题,设计了一种链勺翻转清种式蚕豆精密排种器。对排种器关键部件参数进行设计,通过理论分析建立了种子在清种区的动力学模型;利用DEM-MBD耦合方法进一步分析了弹簧张紧力、种层高度、作业速度、清种区排种链倾角和充种区排种链倾角对排种性能的影响,校核了弹簧刚度,确定了弹簧张紧力为50N,种层高度为75mm。以充种区排种链倾角、清种区排种链倾角和作业速度为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,采用二次回归正交旋转组合试验方法进行台架试验;试验结果表明,最优参数组合为：作业速度4.25km/h、清种区排种链倾角-2.9°、充种区排种链倾角74°;对上述组合参数进行排种性能试验验证,得到此时合格指数为93.83%,重播指数为5.67%,漏播指数为0.50%,满足蚕豆播种要求。     

气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5～10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,...     

基于离散元的倾斜圆盘勺式大豆排种器仿真优化

为提高倾斜圆盘排种器的排种性能,以中黄39大豆种子的物料学特性为基础,对该型排种器的充种、清种过程进行研究,得出其垂直倾角及工作转速是影响排种器工作性能的两个重要因素。利用离散元软件EDEM进行仿真研究,设计了二次回归正交旋转组合试验,运用SPSS软件进行试验数据处理,以排种器合格指数、重播指数和漏播指数作为排种器性能的评价指标,分别建立其与排种器垂直倾角、工作转速的回归方程。运用MatLab中非线性优化fmincon函数,获得该型排种器最优参数组合为垂直倾角1 9.5°、工作转速4 6.7 r/min时,合格率为97.28%,重播率为1.98%,漏播率为0.74%。     

扰动促充机械式绿豆精量排种器设计与试验

我国绿豆种植机械化水平较低，多采用撒播或条播，良种浪费严重，针对该问题并结合种植地块小且分散，每穴2～3粒的农艺播种要求，设计了一种采用凹型携种孔兜种、导种槽促进充种、毛刷清种护种的扰动促充机械式绿豆精量排种器。分析了扰动促充力学关系，确定了导种槽、携种孔和清种毛刷参数的设计方法。采用离散元软件EDEM仿真优化方法，以携种孔的结构尺寸参数为试验因素进行了三因素三水平的正交仿真试验，确定了较优的携种孔参数组合为：携种孔长度10.5mm、宽度6.5mm、深度5mm，对较优参数组合进行了验证试验，试验结果表明排种器的最优充种指数为96.05%，合格充种指数为1.64%，漏充指数为1.57%，与仿真优化结果一致。为考察排种器对速度的适应性，进行了速度单因素试验，试验结果表明作业速度小于等于8km/h时，合格指数大于90%，漏播指数小于5%，重播指数小于2%。为验证排种器对不同品种绿豆的适应性，进行了品种适应性试验，试验结果表明所选绿豆品种的合格指数大于95%，漏播指数小于5%，重播指数小于3%，均满足设计要求。     

气力式油菜精量排种器试验

为探讨气力式油菜精量排种器的性能参数的最佳匹配,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率为评价指标,对排种盘转速、种子带速度、正压区以及负压区相对压力进行了单因素和正交试验.单因素试验表明:种子破碎率为零,排种盘转速、正压区压强、负压区压强三因素对合格指数、重播指数、漏播指数3项试验指标有显著影响.正交试验表明:正压区相对压力为440 Pa,负压区相对压力为-834 Pa,排种盘转速为15 r/min,排种效果最好,合格指数可达94.2%,重播指数和漏播指数均小于3.0%.     

指夹式马铃薯精密排种器设计与试验

针对舀勺式马铃薯排种器携种过程中种薯易受外界扰动脱离舀勺而造成漏播、清种过程清种振动强度与种薯质量不匹配而影响排种性能等问题,设计一种指夹式马铃薯精密排种器,通过控制夹板的开合与摆动进行排种作业,在携种过程中实现对种薯的可靠夹持,在清种过程中通过改变夹板对种薯的约束条件实现单粒夹持。为提高排种器作业性能,选取种床带速度、清种位移、夹板长度为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了各指标的回归模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。试验结果表明,当种床带速度为6.0km/h、清种位移为9.5mm、夹板长度为72mm时,排种器合格指数为90.3%、重播指数为6.1%、漏播指数为3.6%,满足播种技术要求。     

三叶式自动清换种大豆育种气吸排种器设计与试验

为了提高大豆育种试验中小区播种环节的机械化、自动化水平和播种精确度，针对大豆小区育种播种机清换种技术难题，设计了一种三叶式自动清换种大豆育种气吸排种器。以电机为动力源，驱动三叶式辅助充种清换种机构与齿轮式排种盘协同工作，完成相邻小区之间的不停机快速清种、换种和充种。阐述了排种器基本结构与工作原理，结合育种试验的要求，运用TRIZ理论空间分离原理，对关键部件进行理论分析，并确定了结构参数。对三叶式辅助充种清换种机构进行EDEM虚拟仿真，分析了辅助充种过程，确定了达到最佳辅助充种效果时的叶片倾角。根据小区育种农艺要求，以作业速度、真空度、清换种时间为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数、清换种距离为试验指标，进行了三因素五水平二次正交旋转中心组合试验，结果表明：最佳工作参数组合为作业速度5.3km/h、真空度4.6kPa、清换种时间0.3s，此时排种器合格指数95.29%、重播指数3.29%、漏播指数1.42%、清换种距离554.6mm，满足大豆育种试验的播种要求。     

集排式大豆精量排种器设计与试验

为了简化播种单体结构,提高播种质量,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种集排式大豆精量排种器。阐述了该排种器滑落吸种、碰撞清种工作方式,通过对充种区域的种子进行受力分析,确定了种子吸附时排种器所需气压范围;分析下落种子相对滚筒的速度及其通过吸孔的次数;对多自由度密封结构进行了受力分析,确定了气室铰接的结构参数;应用高速摄像技术,选取合格指数A、重播指数D、漏播指数M为试验指标,气压、作业速度为试验因素进行了双因素重复试验。试验结果表明:当气压为3、4 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数随作业速度增大呈下降趋势;当气压为5、6、7 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数随作业速度增大呈先上升后下降趋势;漏播指数随气压增大呈下降趋势,且随作业速度增大呈上升趋势;当气压为5 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数大于95%,漏播指数小于2%,该排种器能够满足播种要求。     

气力式油菜精量排种器试

为探讨气力式油菜精量排种器的性能参数的最佳匹配，以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率为评价指标，对排种盘转速、种子带速度、正压区以及负压区相对压力进行了单因素和正交试验。单因素试验表明：种子破碎率为零，排种盘转速、正压区压强、负压区压强三因素对合格指数、重播指数、漏播指数3项试验指标有显著影响。正交试验表明：正压区相对压力为440Pa，负压区相对压力为-834Pa，排种盘转速为15r/min，排种效果最好，合格指数可达94.2%，重播指数和漏播指数均小于     

开沟-排种单体式人参精密播种机设计与试验

针对人参播种机械化率低的现状,本文设计了一种开沟-排种单体式人参精密播种机。通过对链勺式人参精密排种器落种点、双圆盘开沟器工作性能和结构参数的分析,确定了开沟-排种单体的关键参数,设计了整机传动系统,可实现株距调整。利用土槽试验台架,选取作业速度、开沟深度、开沟器与排种器相对水平距离为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,设计了二次回归正交旋转组合试验。结果表明：当作业速度为0.42m/s、开沟深度为45mm、开沟器与排种器相对水平距离为95mm时,合格指数为94.53%,重播指数为4.308%,漏播指数为1.165%。为验证播种机的工作性能,加工2BS-10型开沟-排种单体式人参精密播种机,并进行了田间试验,结果表明：当株距为4cm时,播种机的合格指数为92.7%,重播指数为5.0%,漏播指数为2.3%,播深合格率为95.1%,未发现伤种情况,满足我国非林地人参种植的播种要求。     

丘陵坡地自吸式绿豆精密排种器设计与试验

为降低排种器倾斜状态对充种性能的影响,满足丘陵坡地精密播种作业的需求,设计了一种自吸式绿豆精密排种器。通过分析种子受力状态与计算吸附单粒种子的真空度,确定了勺式型孔与往复式吸气装置的主要结构参数。运用多体动力学软件ADAMS对往复式吸气装置进行了运动学仿真,得出活塞位移和速度随时间的变化曲线,证明了该装置设计的合理性。将充种层高度固定为70 mm,转速分别固定为115、125 r/min,排种器左右倾斜角(倾向种腔方向为负)分别选取-12°、-6°、0°、6°、12°,对3种排种盘进行了对比试验,结果表明,本文所设计的勺式型孔有助于在左右倾斜状态下辅助充种;选取排种轴转速、充种层高度为试验因素,以漏播指数、重播指数、合格指数为试验指标,进行了两因素五水平旋转组合设计试验,并利用Design-Expert软件对试验数据进行了分析,结果表明:当排种轴转速为138 r/min、充种层高度为65 mm时,漏播指数为2. 97%,重播指数为3. 43%,合格指数为93. 58%,各指标均符合国标要求。通过验证试验得到实测值与回归模型预测值的漏播指数相对误差为4. 4%,重播指数相对误差为2. 6%,合格指数相对误差为0. 2%,与寻优结果基本一致,证明了回归模型的合理性。     

小区育种插装式排种器的设计

为提高育种试验机械化水平,降低试验劳动强度,按照小区育种播种机的技术要求,设计了一种插装式排种器,并以作业速度和株距为影响因素对其工作性能进行了测试。结果表明：作业速度为0.4～0.6 m/s,株距为8.5 cm时,粒距合格指数≥82.45%、重播指数≤13.38%、漏播指数≤4.16%,均达到优等品标准;株距为4.0 cm时,合格指数≥65.25%,达到一等品标准;重播指数≤13.87%,达到优等品标准;漏播指数≤19.50%,达到一等品标准。示范试验表明该排种器结构及排种性能满足小区育种农艺要求。     

棉花气吸滚筒式穴播器二次投种机构设计与试验

针对棉花气吸滚筒式穴播器因投种性能不稳定而造成排种质量下降的问题,在气吸滚筒式穴播器的取种盘和鸭嘴之间增设二次投种机构,通过重新规划种子运动路径,降低投种点高度,减少了漏播和重播现象,提高了气吸滚筒式穴播器的排种性能。在保证气吸滚筒式穴播器取种方式不变的前提下,依次对二次投种机构的安装位置、种道轮廓和出入口的结构参数进行设计和分析,并采用离散元法对种子运动轨迹、运动速度和排种性能进行了仿真,阐明了漏播和重播产生机理。以合格指数、漏播指数和重播指数为评价指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,分析了安装角、作业速度、内种道高度对排种性能的影响。结果表明：安装角对合格指数的影响最大,内种道高度对合格指数的影响最小;当安装角为10.95°、作业速度为3.29km/h、内种道高度为16.68mm时,排种性能最佳,此时合格指数为98.40%,漏播指数为0.85%,重播指数为0.75%。田间试验表明：优化后二次投种机构的气吸滚筒式穴播器的合格指数为98.06%,较普通穴播器提升2.21个百分点。     

玉米精量排种器性能分析与对比试验

为掌握国内常见4种玉米精量排种器对速度的适应能力,采用单因素试验的方法,考察前进速度对合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数的影响。试验结果及方差分析结果表明:低速时各排种器工作均较稳定,高速时机械式排种器工作性能明显下降,气力排种器工作性能优于机械式排种器;当前进速度为12 km/h时,气吹式排种器的合格指数和漏播指数最佳,分别为89.93%和3.29%,气吸式排种器的重播率最低,为2.06%。     

指夹式精量玉米排种器改进设计与试验

为满足精密播种作业要求,采用夹持充种、振动清种及柔性导种等方式,对指夹式精量玉米排种器进行了改进设计。通过对其工作原理的分析,对关键部件取种指夹、振动区及零速导种带的结构参数进行了优化。为提高排种器作业性能,得出其最佳工作参数,以工作转速和弹簧丝径为试验因素,粒距合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标进行二次正交旋转组合设计试验,运用Design-Expert 6.0.10软件进行试验数据处理,建立因素与指标之间数学模型以进一步优化。试验结果表明,弹簧丝径为0.77 mm,排种器转速小于19.2 r/min时,合格指数为86.90%,重播指数为9.62%,漏播指数为3.51%,合格指数比改进前提高13.5%,破损率为0.4%。在此基础上进行排种适应性试验,结果表明指夹式精量玉米排种器对大扁马齿型籽粒具有良好的适应性,满足精密播种农艺要求。     

大豆高速播种机侧置导引式精量排种器设计与试验

针对机械式排种器在高速作业条件下充种效果差,递种过程不稳定导致排种器合格指数低的问题,基于引导充种、缩短递种距离设计思想,设计了大豆高速播种机侧置导引式精量排种器,利用侧置型孔结构和导引板实现有序充种、稳定可靠递种。对充种、清种及递种过程进行了理论分析,建立了充填力模型,确定了影响排种器性能的关键参数为：充种倾角α、开口角β;确定了型孔的主要结构参数,并以合格指数、漏播指数为评价指标,采用二因素五水平中心旋转组合试验方法,对充种倾角α、开口角β开展仿真试验。结果表明：切向充填力随位置角的增大先增加后下降,z向充填力逐渐增大到最大值;充种倾角α、开口角β对合格指数、漏播指数影响极显著,得到结构参数的最优组合为：充种倾角α为11.50°、开口角β为119.05°;台架试验结果表明,在作业速度4~14km/h下,侧置导引式大豆排种器合格指数不低于95.27%,漏播指数不大于4.73%,破损指数低于0.53%,满足高速精密播种要求。     

玉米双行高速精量播种机的研制

按照北方寒地玉米种植的农艺要求,为满足玉米生产密植高产、提质增效,基于品字型双行玉米播种高产种植技术,研制一种品字型双行玉米高速精量播种机,并对播种机关键部件进行设计与分析。设计的播种机采用双盘气压式排种器品字型双行密植交错播种结构,利用EDEM离散元仿真软件对不同截面形状导种装置进行分析,对比确定最优形式的导种装置。通过田间播种作业对播种机性能进行试验,结果表明播种机能够在12～16km/h速度下稳定作业,播种平均粒距合格指数97.78%、重播指数1.06%、漏播指数0.84%,播种机作业效率高、作业稳定可靠性高,基本满足品字型双行高速精量播种作业的使用要求。