基于离散元的倾斜圆盘勺式大豆排种器 取种勺优化研究

为优化倾斜圆盘勺式大豆排种器的最佳排种性能参数(取种勺凹曲面切线倾斜角、取种勺直径、工作转速),对其关键部件取种勺的结构参数进行研究分析并建立充种过程动力学模型。采用二次回归正交旋转组合试验设计,运用离散元软件EDEM对排种器排种性能进行正交虚拟排种试验,并对试验结果进行回归分析,得到各个试验因素的回归方程,利用Matlab绘制三维等值线图,确定各参数对性能指标的影响规律。对试验因素进行优化计算得出最优参数组合,当取种勺凹曲面切线倾斜角为30.1°,取种勺直径为7.2 mm,工作转速为49 r/min时,合格指数为96.85%,重播指数为2.01%,漏播指数为1.14%。     

基于EDEM的窝眼轮式大豆排种器设计

为了推广重庆地区大豆种植,提高大豆产业的机械化发展,结合大豆播种需求,设计了一种窝眼轮式大豆排种器,并介绍了排种器结构及工作原理,根据大豆的几何参数和播种要求,设计计算出排种器的结构参数。以合格指数、重播指数、漏播指数和播种性能指数作为评价指标,采用EDEM软件进行仿真试验,先通过单因素试验确定型孔直径在18 mm左右时,排种器工作性能最佳,再以型孔直径、排种器转速和窝眼轮与毛刷的传动比为试验因素,采用三因素三水平正交旋转组合设计,建立试验因素与评价指标之间的响应面回归模型,结果表明：各因素影响播种性能指数的顺序为型孔直径、窝眼轮转速和毛刷与窝眼轮的传动比。经多目标参数优化后得出：当型孔直径为18.4mm、窝眼轮转速为44 r/min、毛刷和窝眼轮转动比为2.2时,合格指数为83.3%、重播指数为9.7%、漏播指数为7%、播种性能指数为87.2%,排种器播种性能最佳,各项指标满足农艺要求,可以为窝眼轮式大豆排种器设计提供参考。     

基于离散元法的勺轮式排种器性能仿真分析

为研究勺轮式排种器在播种玉米时出现的单粒播种、重播和漏播等不同情况,建立了其离散元模型,对以上3种运动过程进行了仿真分析。分别建立了播种合格率、重播率、漏播率和递种起始角、排种盘转速之间的回归方程式,为排种器的研究提供了一定的参考,并通过试验台试验验证其可行性;同时,试验结果表明:当递种起始角为2°、11°或20°时,排种效果较优时的排种盘转速为26.46 r·min~(-1),合格指数最高可达94.54%;当递种起始角为29°或38°时,排种效果较优时的排种盘转速为34.02 r·min~(-1),合格指数最高可达92.21%。     

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。     

倾斜圆盘勺式精密排种器分种勺持种空间分析

在对倾斜圆盘勺式精密排种器分种勺形状和结构位置进行分析的基础,提出了分种勺持种空间定义。建立了持种空间及在排种平面投影的理论计算公式,分析了持种空间随分种勺结构参数和工作位置的变化。在此基础上,推导出分种勺清种角和滑种角上下限,提出了排种器隔板开口处转角和分种勺顶部厚度的确定方法,为倾斜圆盘勺式精密排种器分种勺的设计提供了依据。     

球勺内窝孔小麦精量排种器投种机理的研究

简要介绍球勺内窝孔小麦精量排种器结构和工作原理,对护种区种子的受力和运动进行了分析,通过种子的运动特征,着重研究排种轮转速、投种口的位置和尺寸对排种均匀性的影响,并优化各参数。     

基于EDEM的窝眼轮小麦精量排种器排种仿真试验

设计一种窝眼轮式小麦精量排种器,确定该排种器的最佳排种性能参数(窝眼轮转速、型孔倒角、毛刷与排种轮的传动比)。并设计3水平3因素正交试验,对排种器的排种性能进行模拟仿真试验,观察分析小麦种子在排种器中排种、重播、漏播的过程,得出影响排种性能的主次因素,从而确定最优参数,即窝眼轮转速为40 r/min、型孔为30°倒角、毛刷与排种轮的传动比为2∶1,此时排种器的排种性能最优。通过台架试验,验证了仿真试验结果的准确性,对以后排种器性能参数的优化设计提供了可靠的参考。     

倾斜圆盘勺式精密排种器充种过程的种子运动分析

为倾斜圆盘勺式精密排种器的优化设计提供依据,在对倾斜圆盘勺式精密排种器工作原理进行分析的基础上,对充种过程种子的运动规律进行了研究,提出了种子在充种过程中的运动方程及其影响因素.通过对充种过程种子进行受力分析,建立了分种勺边缘侧面导种台上种子的极限充种角和回落角的计算公式.结果表明:随着排种器垂直倾角的增大,极限充种角将减小,回落角将增大;随着排种器角速度的增加,极限充种角和回落角都将增大.     

充种托种型小麦气吸式精量排种器设计与试验

为实现小麦精量播种,设计了一种辅助充种、托种种盘的小麦气吸式精量排种器,该排种器能够利用型孔凸台在充种过程扰动种群、增加种群的离散度并提高充种性能;在携种区种子更易在型孔凸台的托持作用下稳定吸附,减小种子所需吸附的负压.运用离散元法仿真分析4种不同排种盘对种群的扰动情况,并加工试制4种排种盘,以转速、气室压强和种盘类型...     

基于EDEM的勺带式马铃薯排种器充种性能仿真研究

为提高勺带式马铃薯排种器充种性能,基于EDEM仿真软件建立了马铃薯离散元颗粒模型,通过跌落冲击试验与斜面法确定了马铃薯充种仿真试验关键参数;选取排种器倾斜角度、种勺运动速度以及供种速度进行单因素充种仿真试验.结果表明,当排种器倾斜角度75°、排种带速度0.5 m/s及供种速度15个/s时,充种性能最好,此时单粒充种比例...     

基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30～90r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%～54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%～44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%～40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0～60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。     

山地水平圆盘式排种器设计及EDEM仿真试验

为了提高西南丘陵地区玉米种植的机械化建设程度,改善山地玉米人工播种的劳动强度,提高播种效率,设计一种适用于小型玉米播种机的水平圆盘式精量排种器,为提高其排种效率和性能,对排种器的排种性能及结构参数进优化,并用EDEM软件进行仿真验证,设计3因素3水平正交试验并对试验结果进行方差分析,得出排种器的最佳性能组合参数。结果表明,当排种器动排种盘直径为200 mm,动排种盘厚度为10 mm,漏种孔弧长为15.0 mm时,排种性能达到最佳,其合格指数为98.78%。试验结果可为丘陵地区的水平圆盘式排种器研发设计提供参考。     

基于EDEM的窝眼轮式油菜排种器排种性能仿真与试验

【目的】研究不同型孔结构对窝眼轮式油菜排种器种子群扰动及排种性能的影响。【方法】借助离散元分析软件EDEM对3种不同型孔结构的窝眼轮式油菜排种器进行仿真分析,并进行试验验证。【结果】型孔结构对种子群扰动影响明显,种子群扰动量越大充种性能越好;转速在10~50 r·min~(-1)时,种子群扰动最大的30°倒角窝眼轮合格指数为86.6%~95.8%,明显优于不倒角窝眼轮的67.5%~90.6%和半径1.25 mm倒圆角窝眼轮的79.2%~93.5%。各轮对比试验发现,相同转速下,种子群扰动量越大漏播指数越小,型孔囊种空间大小因倒角方式而不同,且囊种空间越大,重播指数和变异系数也越大。【结论】影响各轮排种性能的主要因素是工作转速;由于重播指数较小,故合格指数主要受漏播指数影响;仿真与试验的结果有偏差,但变化趋势及其相互之间关系基本一致,用EDEM对排种器进行仿真分析具有一定可行性。     

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。     

基于EDEM的内充式花生排种器排种过程的离散元仿真研究

[目的]寻找排种器的最佳排种转速。[方法]建立内充式花生排种器的离散元仿真模型,采用离散元的基本原理,运用EDEM软件对内充式花生排种器排种性能进行仿真研究,测定3种不同品种的花生种子在不同转速时排种器的排种量、清种起始角及清种终止角的变化趋势。[结果]实际转速为15.7~45.5 r/min时排种量随着转速的增大而增加,但与花生的品种无关;清种起始角和终止角也均随转速的增大而增大,但起始角的增大幅度大于终止角,导致清种区域随转速的增大而减小,实际转速为38.0 r/min时双粒率达到最高值、排种均匀性最好,仿真结果与试验结果变化趋势一致。[结论]基于EDEM的离散元仿真方法分析内充式花生排种器是可行的。     

振动对勺轮式排种器排种性能的影响试验

针对排种器在垂直方向的振动特性,搭建垂直振动试验台。以勺轮式玉米排种器为研究对象,优先进行工作速度单因素试验,确定勺轮式排种器在工作速度为2～5 km·h~(-1)排种性能较好;以播种机振动频率、振动幅值、工作速度为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率、变异系数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。试验结果表明,振动幅值和工作速度对4个评价指标均有显著影响,振动频率对除重播率外其他3个因素均有显著影响。各因素对重播率影响程度为振动幅值工作速度振动频率;各因素对漏播率影响程度为振动幅值振动频率工作速度,各因素对合格率均有极显著影响;各因素对变异系数影响程度为振动幅值工作速度振动频率。     

大豆凸轮排种器的设计与优化

垂直圆盘窝眼轮式排种器是目前我国广泛使用的一种机械式排种器,但其存在伤种和投种精确度差等问题,为了提高窝眼轮式排种器的投种精确度,设计了1种凸轮推杆结构的窝眼式排种器,对其主要部件进行研究设计和理论计算,利用离散元软件EDEM对排种器进行仿真试验,并利用Design-Expert软件设计BBD(Box-Behnken design)响应曲面试验,进行优化求解,得到排种器的最优参数为型孔直径9.5 mm,深度6.8 mm;台架验证试验表明,排种器在小于8 km/h的速度下,可以满足精密播种要求。     

气吸式谷子精量排种器性能试验研究

为实现谷子的精量播种,设计一种适应谷子这种小粒径作物播种的气吸式精量穴播排种盘。该排种盘具有成群分布吸孔的特点,可同时吸附多粒种子。利用该排种盘在计算机视觉排种器试验台上进行谷子排种性能试验。分别以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对排种盘孔数、排种盘孔径、排种盘转速和气吸室真空度4个因素进行单因素试验,得到了各因素作业时的较优范围。采用正交试验得到排种性能各因素的较优组合为:排种盘孔数4,排种盘孔径0.8mm,排种盘转速11.0r/min,气吸室真空度-1.2kPa,该组合下,谷子精量排种效果较好,穴粒数合格指数94%,重播指数4%,漏播指数2%,满足谷子精密播种要求。     

基于高速摄像的气力式油菜精量排种器投种轨迹分析

采用高速摄像技术,在排种轴转速15r/min、负压-1 500Pa工况下,对正压50~600Pa范围内观察油菜的投种轨迹,并依据目标追踪技术方法提取连续帧图像中油菜籽的坐标位置并获得其运动轨迹曲线;统计分析油菜籽投种轨迹的分布特征,利用高斯函数模型对曲线拟合得到其分布规律,并构建正压与油菜籽投种距离的关系模型;根据油菜籽轨迹曲线获得其投种阶段瞬时速度曲线,明确了油菜籽的运动状态。试验结果表明:在同一工况下的油菜籽轨迹曲线均服从正态分布规律,且正压大小与油菜籽投种距离为线性关系,其相关系数为0.988;当排种器正压范围为100~250Pa时,其投种轨迹变异系数最小。     

育种小麦精密排种器排种性能的试验研究

在分析单粒精密播种机工作性能要求的基础上,对自行设计的小麦育种用气吹式排种器进行排种性能的分析与试验,找出了影响排种器排种性能的主要因素及其工作范围。采用优化试验设计方法,对其排种性能进行优化试验,建立了各指标的数学模型,并对各因素影响效应进行分析,找出了能满足排种性能要求的最佳工况值。