基于DEM-CFD的气吸式三七种苗定向移栽装置研究

为实现机械化移栽、解决三七种苗调姿定向问题,设计了一种振动辅助吸苗气吸式三七种苗定向移栽装置。通过分析种苗的吸附状态受力及种苗在升力作用下产生旋转力矩、实现调姿的过程,阐明了种苗吸附调姿的机理;利用DEM-CFD气固两相流耦合仿真方法对种苗吸附调姿过程进行分析,验证了种苗吸附调姿的可行性,仿真结果表明,当主吸孔与辅助定位吸孔夹角为23°、与调姿转向吸孔夹角为30°时,种苗因受到压力差而产生的升力能使其调姿并定位。为优化移栽装置的工作性能,以主吸孔负压、动吸盘转速和调姿转向吸孔直径为试验因素,以定向合格指数和漏吸指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合台架试验。试验表明,影响定向合格指数的主次顺序为调姿转向吸孔直径、主吸孔负压、动吸盘转速,当调姿转向吸孔直径为4.5mm、主吸孔负压为1.03～2.11kPa、动吸盘转速为4.67～6.08r/min时,定向移栽装置平均定向合格指数为85.87%、平均漏吸指数为6.33%,可满足三七种苗移栽要求。     

中草药三七气吸滚筒式精密排种器的设计与试验

因中草药三七种植属于密集型精密种植模式,尚无满足种植要求的播种机,为解决三七机械化精密播种问题,研究设计了一种气吸滚筒式精密排种器。该文阐述了三七气吸滚筒式精密排种器的工作原理,确定了其主要结构参数,构建了充种和投种过程种力学模型。以云南文山三七种子为播种对象,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研究,并通过投种对比试验验证了零速投种的必要性。建立了负压、前进速度、吸种角度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。影响排种合格率的因素主次顺序为负压、前进速度和吸种角度;确定最佳参数组合为吸种角度为20°,负压值660~720 Pa,前进速度在0.72~0.76 m/s,可获得合格率大于90.2%,漏播率小于4.9%,重播率小于5.3%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足三七精密播种的种植要求。试验结果表明此种气吸滚筒式精密排种器对于三七种子具有很好的播种适应性。该研究为应用于田间阴棚内播种的气吸滚筒式精密排种器的设计提供了参考。     

滚轮圆刷式三七精密排种器的仿真分析与试验验证

为实现三七种子的精量播种,针对三七种子形状不规则、含水率较高易造成种子流动性差和不易充种的问题,设计了一种滚轮圆刷式三七精密排种器,阐述了其基本结构和工作原理,分析了型孔的形状和大小对充种的影响;为实现零速投种,对护种板安装角度进行了分析;研究了充种区种子的受力情况,建立了圆刷滚轮接触区内三七种子运动方程.对圆刷滚轮接触区内三七种子的运动情况进行了仿真分析,其结果与理论计算值基本一致.选取型孔轮转速、型孔直径和型孔深度为试验因子,以粒距合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标,采用3因子3水平正交设计方法进行排种器台架试验.结果表明:型孔轮转速20r/min、型孔深度7mm、型孔直径8.5mm为较优组合,此时的粒距合格指数可以达到93.17%,重播指数为3.40%,漏播指数为3.43%,达到了三七种子精密播种的要求.     

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。     

三七气吸滚筒式排种器充种性能模拟与试验

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,以云南文山三七种子为研究对象,采用DEM-CFD耦合方法,以种子平均法向力方差和供种高度为指标,对气吹风压、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,并对上述因素进行单因素试验,试验现象及效果与仿真分析结果一致。结果表明:气吹风压可以打破种群原有的稳定状态,从而降低种子瞬态的法向力即减小内摩擦力;振动频率增加种子平均法向力方差,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,采用三因素五水平正交试验方法,对排种器排种性能进行试验,并对试验结果进行优化与验证。结果表明:在振动频率85 Hz、气吹风压3 k Pa、振动角度45°时,效果最佳,试验指标合格指数、漏播指数、重播指数可达93.02、1.42、5.56。     

导苗管式三七种苗栽植机构参数优化试验

为实现三七种苗的定向移栽,设计了一种导苗管式三七种苗栽植机构,对导苗管式三七种苗栽植机构作业时的定向过程、导苗过程机理进行了分析,确定了影响种苗栽植的主要因素;采用EDEM软件进行了定向过程的单因素仿真试验,根据仿真试验结果搭建了定向台架,进行了定向机构定向性能的正交试验,确定了定向机构优化后的工作参数组合.选取机组前...     

基于DEM-MBD耦合的链勺式人参精密排种器研究

人参播种中存在因人参种子形状不规则、流动性差,种子在播种前需进行催芽处理,催芽的种子易损伤,造成充种困难、易伤种等问题,为此设计一种链勺式人参精密排种器.通过对充种过程中种子受力情况和运动状态的分析,阐明倾斜充种可提高充种性能的机理;通过对携种过程的理论计算和力学分析,并基于DEM-MBD耦合的单因素仿真试验,分析了不...     

基于人工神经网络的黑龙江省农机总动力预测

黑龙江省农机总动力的建模和预测是制定黑龙江省农机发展计划的重要依据。为此,应用BP人工神经网络技术(BP-ANN)处理1980～1998年农机总动力数据,建立正确的预测模型。利用此模型预测出1999～2003年黑龙江省农机总动力数值,预测结果和实际结果有很好的一致性;同时,预测了2004～2006年黑龙江省农机总动力数值,为今后制定农机发展战略提供参考依据。     

基于知识工程的旋耕机智能设计系统研究与开发

【目的】为了解决旋耕机设计效率低的问题,基于知识工程理论构建了旋耕机智能设计系统,为旋耕机的快速设计提供参考。【方法】在分析旋耕机设计相关知识的基础上,以系统-零部件-设计知识为思路,整理了设计规则,采用产生式表示方法建立零部件参数库、设计规则库、装配信息库、模型实例库,将基于规则的推理和基于实例的推理相结合,提出基于经验规则的模糊推理算法和推理解释机制,并通过相关程序编写推演应用,利用Visual-Studio和API对SolidWorks进行二次开发并整合相关程序,针对智能设计产品的可靠性进行EDEM-ANSYS耦合仿真验证。【结果】在研究整理旋耕机设计知识的基础上,深度挖掘了更多隐性知识,基于SQLite关系型数据库构建了旋耕机设计规则库和实例库,应用混合推理算法和用二次开发技术实现了设计资源的重用和数据关联、尺寸特征驱动零部件变更、零部件自动装配等功能,开发了.exe格式的整套系统,在Windows 10操作系统、Intel i5 7th处理器、16G内存配置环境下,2～3 min即可完成整机的设计并输出三维模型。仿真验证表明,设计旋耕机土壤破碎率约为72.13%,不平整土层厚度约为2.8 cm,碎土效果及地表平整度均较好;耕作部件强度满足设计要求。【结论】利用所设计的智能系统可快速自动生成符合用户需求的旋耕机三维模型和参数,且系统产品完全满足工作需求和工作可靠性,有效提高了旋耕机的设计效率。     

三七种子的物理机械特性试验

测定了不同含水率的三七种子的三轴尺寸、密度、内摩擦角、休止角以及与不同材料间的静、动滑动摩擦角和漂浮速度。结果表明:三七种子长、宽、高范围分别为5.2~7.2 mm、4.8~6.8 mm和4.0~6.0 mm;平均直径为5.62 mm,球度为90.86%,近似球体;三七种子的密度随含水率的下降逐渐减小,且与含水率呈线性相关;种子内摩擦角、休止角、滑动摩擦角皆随含水率下降呈先减小,再增大,后减小的趋势;种子平均漂浮速度为5.77~8.96m/s,平均漂浮速度与种子含水率呈正相关。