油菜旋转盘式高速集排器螺旋供种装置设计与试验

针对现有机械离心式集排器高速作业时供种能力不足,供种量难以实现精量可调等实际问题,设计一种具有“螺旋进种条”结构的油菜旋转盘式高速集排器。基于油菜种子机械物理特性及播量需求,开发螺旋供种装置,构建种子供种过程的力学模型并分析确定了其主要结构参数。采用三元二次回归正交组合试验建立供种速率、供种速率稳定变异系数、破损率与转速、叶片宽度、导程之间的数学模型,分析得到影响供种速率的因素主次顺序为导程、叶片宽度、转速,影响供种速率稳定性变异系数及破损率的因素主次顺序为转速、导程、叶片宽度;且较优参数组合为：转速81r/min、叶片宽度4mm、导程15mm。在较优参数组合下的台架验证试验得到供种装置的供种速率为92.7g/min,供种速率稳定性变异系数为0.32%,破损率为0.29%;供种速率为36.55~190.94g/min时,供种速率稳定性变异系数均低于1.29%,破损率均低于0.5%。田间试验表明机组作业速度为10km/h时,油菜播种均匀性变异系数为9.4%,种植密度为48~60株/m2,可实现高速播种,满足油菜种植农艺要求,可为旋转盘式集排器结构改进提供参考。     

油菜高速机械离心式集排器设计与试验

针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器。构建了供种、投种过程中的力学模型,分析确定了影响排种性能的关键结构参数;利用EDEM离散元仿真开展了供种调节高度对供种速率调节量影响的试验,结果表明当供种调节高度为3~8mm时,供种速率在64.95~357.54g/min范围内可调;采用两因素三水平正交试验分析了限种套筒下摆高度及倾角对初始种量、临界转速及环状种层最大高度的影响。通过台架试验确定了较优限种套筒结构参数,结合高速摄影对比了5种型孔结构下动锥体转速与排种量关系,确定最优型孔结构为“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔。较优参数组合集排器排种性能验证试验结果表明：当转速为115~205r/min时,排种速率为60.96~355.76g/min,油菜各行排量一致性变异系数均低于5.2%,总排量稳定性变异系数均低于1.3%,破损率低于0.5%,满足作业速度6~12km/h时的排种量要求。田间试验结果表明,当机组作业速度为7.89、11.98km/h时,油菜各行植株均匀性变异系数低于11%,种植密度为43~58株/m2,满足油菜精量播种要求。     

气送式油菜播种机集排器供种装置设计与试验

针对现有气送式播种机集排器供种装置在油菜种植区域地表坡度变化范围大时供种量稳定性不足等问题,设计了一种采用调节弹簧调节清种毛刷与外切圆弧型孔轮距离,从而控制充种及清种量、实现坡地播种、稳定供种的供种装置.阐述了供种装置的工作原理,确定了外切圆弧型孔曲线方程、主圆弧偏转角及种量调节机构结构参数,分析了种量调节机构与型孔轮...     

基于Bezier曲线的油菜旋转盘式精量集排器设计与试验

针对现有油菜机械离心式集排器分种机构种子流分配不均导致各行排量一致性较低的问题,设计了一种基于Bezier曲线模型的旋转盘式精量集排器。阐述了集排器的工作原理,利用Bezier曲线切矢性及无曲率突变特性构建了其分种装置导叶曲线参数方程,建立种子在旋转盘上的力学模型,确定了影响分种性能的关键结构参数及范围。运用EDEM离散元仿真软件开展了导叶各结构参数对各行排量一致性变异系数影响的二次正交组合试验,结果表明：影响各行排量一致性变异系数的因素主次顺序为导叶入口角、导叶出口角、导叶叶片数及导叶包角,且较优参数组合为导叶入口角36°、出口角26°、包角55°、叶片数8。基于较优参数组合开展集排器在不同转速下的排种性能台架验证试验,结果表明：集排器可根据播量需求适应不同转速范围,当转速为60～100 r/min时,油菜各行排量一致性变异系数低于3.9%、单行排量稳定性变异系数低于4.6%、破损率低于0.5%。田间试验表明,机组作业速度为4.15 km/h时,油菜各行植株分布一致性变异系数低于14%,满足油菜播种要求。     

油菜离心式精量集排器枝状阀式分流装置设计与试验

为提高油菜离心式精量直播机排种器田间作业的适应性,特别针对机组作业时存在倾斜、颠簸等工况,设计了一种多阶分-合分流装置。以枝状阀式分流装置为研究对象,分析了影响种子分流效果的影响要素,运用离散元仿真软件EDEM对分流装置结构形式开展了正交旋转试验,建立了集排器各行排量一致性的四元二次回归模型;利用3D打印技术加工成型枝状阀式分流装置,并与1阶分流装置进行倾斜对比试验。结果表明:枝状阀式分流装置1阶分流单元分枝长度为59.95 mm、2阶分流单元上部长度为66.11 mm、分流角度为89.74°、管径为7.12 mm时,其排种性能最优;在0°~25°倾角范围内,枝状阀式分流装置的各行排量一致性系数不大于5.71%,优于1阶分流装置,且可适应中高速(9 km/h)播种作业,满足油菜种植农艺要求。     

气力集排式油菜精量排种器

针对油菜籽等小粒径种子的精量播种要求和传统排种器单体只能实施单行播种致使结构复杂的问题,设计了一种气力集排式排种器,阐述了结构设计的关键技术.以华杂4号油菜籽为试验对象,取滚筒相对压力、滚筒转速为主要影响因素进行了排种均匀性与排种一致性试验,确定各因素对排种均匀性与排种一致性的影响程度及因素水平优化组合.结果表明:影响排种器排种均匀性的因素主次顺序为滚筒相对压力、滚筒转速,且在滚筒相对压力为- 1.5 kPa,滚筒转速为20 r/min时,排种一致性与排种均匀性同时达到最优,排种器排种性能最好.     

油菜直播机四头螺旋双行排肥器设计与试验

针对油菜直播机常用外槽轮排肥器排肥稳定性和均匀性不足及各行一致性低等问题,设计了一种四头螺旋双行排肥器。分析了肥料颗粒在螺旋排肥中的运动特性,确定了排肥螺旋螺距范围和临界转速,运用EDEM仿真分析得出排肥螺旋头数为四头和螺距为24mm时,排肥器具有最佳的排肥性能;开展了排肥螺旋转速对排肥器排肥性能影响和不同肥料适应性的台架试验,试验结果表明,排肥速率随排肥螺旋转速增大而增加,单行排肥速率为461.19~1328.57g/min,排肥均匀性变异系数随排肥螺旋转速增大而变小,在转速大于30r/min时,排肥均匀性变异系数小于6.5%,总排肥量稳定性变异系数和双行排肥量一致性变异系数均小于2.2%;同时研究表明一器双行四头螺旋排肥器能适应广泛应用的不同类型油菜直播常用复合肥,3种试验肥料排肥均匀性变异系数均满足施肥标准,总排肥量稳定性变异系数和双行排肥量一致性变异系数均低于3.3%。田间试验结果表明,理论施肥量为28.87kg时,一器双行螺旋排肥器实际施用量与理论施用量相对误差为2.33%,排肥均匀性变异系数为6.73%,双行排肥量一致性变异系数为1.98%。试验结果满足油菜直播生产施肥要求,可为油菜直播排肥器的结构改进和优化提供参考。     

杂交稻气送式集排器成穴供种装置设计与试验

为适应杂交稻气送式集排器的穴播要求,设计了一种集中定量供种的成穴供种装置。阐述了杂交稻气送式集排器成穴供种装置的工作原理,基于杂交稻机械物理参数和穴播农艺要求,提出了一种渐开线状型孔,确定了主要结构参数,构建了种子群充种和投种过程的力学模型。台架试验研究了杂交稻品种、渐开线型排种轮数量和转速对供种和成穴性能的影响。结果表明：渐开线型排种轮数量和转速分别为3~8和10~40r/min时,供种数量随渐开线型排种轮数量和转速增加而增加,供种数量范围为2392~17732粒/min;转速为20~40r/min时,供种数量变异系数均低于1.0%。成穴供种装置可适应多种杂交稻品种,供种数量受种子长度和容重的影响。穴供种数量随排种轮数量增加显著增加,随转速增加而降低;较优转速为20~30r/min,穴供种数量为19~38粒,其变异系数均低于25.0%。穴径随转速和排种轮数量增加而增加,穴距保持稳定。田间试验表明成穴供种装置可实现穴播,平均株数和穴距分别为3.07株/穴和180.2mm,符合水稻直播技术要求。     

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。     

油菜排种器的设计与试验研究

北方春油菜多数以条播为主,但此播种方法浪费种子,不能达到油菜的播种要求。为此,以北方油菜种子杂303号油菜种子为试验材料,通过对油菜种子物理特性的研究,设计了窝眼轮式排种器,并对排种器进行静态试验,研究了转速、种子盒内种子容积对排量和破损率的影响。试验表明:窝眼轮转速和种子盒内种子容积对排量和破损率影响显著;窝眼轮转速为35.73r/min时,窝眼轮的排种量随种子盒内种子容积的增加而增大,种子的破损率随种子盒内种子容积的增加而增大;当种子盒内种子的容积占种子盒容积的2/3时,窝眼轮的排种量随窝眼轮转速的增大而减少,种子的破损率随窝眼轮转速的增大而增大。该排种器播种精度高,可满足春油菜的播种要求。     

油菜精量穴播集中排种装置设计与试验

为实现油菜轻简化精量播种,设计了一种油菜精量穴播集中排种装置。基于油菜种子的机械物理特性和精量播种要求,提出了适宜油菜穴播1～3粒的渐开线状型孔,确定了主要结构参数。应用EDEM软件构建了穴播集中排种装置仿真模型,分析了型孔长度、截面尺寸和型孔深度对充种性能的影响,发现渐开线状型孔有助于充种,且型孔长度和深度分别为3. 5 mm和2. 6 mm的渐开线状型孔均充种1粒或2粒;护种带提高了投种一致性,当排种轮与护种带间隙为0. 2 mm时,成穴较优。通过台架试验研究了油菜品种和转速对排种性能影响,结果表明:品种、排种轮转速及其二者的交互作用对排种合格率均有显著影响,排种合格率随转速增加呈先增大后减小的趋势,在转速为20～40 r/min时,排种合格率(1～3粒)高于94%,穴距变异系数低于12%; 50穴的总粒数标准误差在10粒之内,排种量一致性变异系数低于10. 0%。田间试验结果表明,油菜平均株数为2. 05株/穴,能够适应不同含水率条件的油菜精量播种要求。油菜精量穴播集中排种装置可实现6行成行成穴精量排种,为轻简化油菜排种器结构设计和成穴精量播种提供了参考。     

油菜勺式精量穴播排种器设计与试验

针对传统油菜条播排种器用种量大、株距变异系数大、个体生长良莠不齐等生产实际问题,结合油菜种植农艺要求,设计了一种带缺口矩形勺式型孔精量取种的油菜勺式精量穴播排种器,分析了排种器的工作过程,确定了勺轮组合,以及取种勺式型孔尺寸、安装数量、安装倾斜角、勺轮转速等主要参数。采用响应面优化试验分析了取种勺安装前倾角、取种勺式型孔长度和勺轮转速对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,试验表明,在取种勺安装前倾角为47.5°、取种勺式型孔长度为5.4 mm、勺轮转速为24.3 r/min时,穴粒数合格率((3±1)粒/穴)为91.40%、漏播率(0或1粒/穴)为4.84%、重播率(大于4粒/穴)为3.76%,排种性能较优。由田间播种试验统计得到,油菜种植密度为63株/m2,满足油菜农艺种植要求。该研究可为油菜精量穴播排种装置设计提供参考。     

基于排种频率实时反馈的油菜排种器设计与试验

以电机转速作为控制目标的电控排种器,在复杂工况下存在实时播种量不稳定、难以达到农艺要求播量的问题,为此设计了一种可根据实时播量信息进行反馈控制的油菜排种器。油菜排种器由螺管排种机构、小粒径种子感知模块、检测及控制模块和驱动模块组成。为使种子有序通过小粒径种子感知模块传感区域,对导种管进行了结构设计,使其能够与传感器模组匹配,从而有效减少播量漏记。对排种器进行转速-排种频率测定及播量准确率测试,基于测试结果构建了播量检测准确率补偿模型,从而降低播量检测误差。以小粒径种子感知模块中传感器模组获取的实时播量信息作为〖JP3〗排种控制器控制输入,设计了排种器控制系统。台架试验表明,油菜排种器排种频率在10.1~60.4Hz范围内,排种器播量检测准确率达到98.75%,不同转速下的排种量稳定性变异系数不超过1.16%。田间试验表明,在拖拉机不同前进速度下,播种量误差率不超过2.55%,排种量稳定性变异系数不超过0.98%。该油菜排种器可为小田块精量播种提供技术支撑。     

离心式油菜精量排种器型孔结构设计与试验

针对传统机械离心式油菜排种器型孔易出现堵塞导致后续断条的问题,进行了离心式油菜精量排种器型孔结构的研究,分析了型孔囊取1、2、3粒油菜种子的临界直径;结合EDEM种子运动轨迹的仿真分析得到了型孔囊取1、2、3粒种子的临界值分别为2.6、3.5、3.8mm;同时试验研究了型孔直径、转速与排种性能关系,进行了型孔堵塞统计试验。结果表明：改进后型孔直径取3.8mm时,其总排量稳定性变异系数不大于14.8%,各行排量一致性变异系数不大于16.4%,型孔无堵塞现象。     

垂直圆盘气吸式排种器攫取种子过程分析

目前,我国玉米精量播种面积较大,其中采用垂直圆盘气吸式播种技术进行播种的较多,但该项技术在高速作业时存在排种器攫取种子效果不佳的问题,即出现少播或漏播的现象.为此,针对该问题开展相关技术研究,从理论上对垂直圆盘式气吸式排种器攫取种子的过程及有关参数进行分析,找出解决该问题的方法,提高机械化作业效率.     

大豆高速精密播种机凸勺排种器设计与试验

为满足大豆高速精密播种作业要求,设计一种凸勺排种器,阐述了其基本结构和工作原理,利用数值计算方法对其主要部件进行结构设计。利用离散元软件EDEM进行仿真试验,通过单因素试验确定凸勺半径和凸勺倾角的较优取值范围,并且对凸勺边缘结构进行优化试验,发现当凸勺边缘为两侧倾斜时排种性能较优;设计二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0软件进行试验数据处理,建立凸勺半径、凸勺倾角与合格率和漏播率之间的回归模型,获得最优参数组合为凸勺半径6.8 mm,凸勺倾角-9.4°,凸勺厚度2.2 mm,型孔长度14.1 mm,此时合格率达到95.1%,漏播率为0.6%。台架试验结果与仿真结果一致,播种机前进速度在6~12 km/h时,合格率高于93%,漏播率低于3%,满足播种机高速精密作业要求。