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。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。     

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。     

气力式一器双行精量排种器气室流场的仿真与试验

针对2BFQ系列精量联合直播机上的单个排种器单行排种、排种器利用率低、占用空间大的不足,设计了一种一器双行气力式油菜精量排种器。为确定一器双行气力式油菜精量排种器气室负压区进出气孔的结构参数,对排种器气室流场分布进行理论分析和数值仿真研究。利用三维建模软件Pro/E及有限元仿真分析软件CFX,分析了型孔结构特征、型孔数目及出气口直径对排种质量的影响,并采用台架试验进行了验证。结果表明:型孔端面负压和入口流速分布为其最重要的因素,当采用圆柱型直孔且直径为1.2 mm、孔数为40、出气口直径为25mm,在排种盘转速15 r/min、负压1 400 Pa、正压400 Pa条件下,油菜籽排种单粒合格率达89.99%,漏播率低于5%,两行合格指数和漏播指数一致性变异系数均小于3%,能满足油菜精量播种技术要求。     

气吸式绿豆密植精量排种器的优化与试验

针对绿豆作物在高密植条件下播种单粒率低的问题,采用单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,以‘川渝绿1号’绿豆品种为研究对象,以工作压力、型孔直径和型孔数量为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对本研究所设计的气吸式绿豆密植精量排种器的结构参数和工作参数以及排种器对作业速度和绿豆品种的适应性进行研究。结果表明:1)工作压力6.234 kPa、型孔直径2.255 mm、型孔数量60个为最优参数组合,此时排种器合格指数为98.75%、重播指数0.58%、漏播指数0.67%,满足设计要求;2)以最优参数组合进行速度适应性试验,作业速度≤7 km/h时,排种器合格指数均>97%、重播指数<1.5%、漏播指数<2%;3)排种器对绿豆的品种适应性试验中,不同绿豆品种的合格指数均>97.5%、重播指数<1%、漏播指数<2%,满足密植条件下绿豆精量播种的技术要求,且具有良好的品种适应性,可以为绿豆密植精量排种器的设计提供参考。     

自扰动内充种式大豆精量排种器的设计与试验

为提高大豆种子在排种器的活跃度和充种性能，改善大豆播种过程中机械式排种器的工作性能，设计一种自扰动内充种式大豆精量排种器。阐述排种器的结构和工作原理，依据大豆种子的外形特征及主要物理参数，对单粒种子在型孔内的3种主要不同姿态进行分析，确定了排种盘直径为140 mm、宽度为23 mm,型孔长度为7～11 mm、宽度和深度均为8 mm;根据工作原理与结构，分析排种器在充种、清种过程中种子受到扰种片的主要作用以及对排种性能的影响，并与传统结构形式的排种盘进行对比分析。为确定排种器的最佳结构参数与转速，运用EDEM仿真软件，以排种器转速、型孔长度和扰种片长度为研究对象、以排种合格率为试验指标进行正交试验。试验结果表明，影响排种质量的因素大小依次为排种器转速、型孔长度、扰种片长度；排种器最佳结构与工作参数为转速33.8 r/min,型孔长度7.3 mm,扰种片长度7.7 mm,排种合格率为95.3%。台架试验结果表明，最优参数组合下排种合格率为94.8%,与预测值基本一致，相对误差较小仅为0.5百分点，能够满足大豆单粒播种农艺需求。     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。     

基于离散单元法的高填充率窝眼轮式精密排种器排种仿真试验

【目的】设计一种适应高速播种的高充填率精量排种器,确定该排种器的最佳排种性能参数(排种轮转速、排种轮与种刷及扰动滚筒的传动比、窝眼轮型孔圆角半径).【方法】采用离散单元法,建立3种不同大小的玉米模型,对高填充排种器进行了仿真模拟试验,观察分析玉米籽粒在排种器中的排种、重播、漏播的过程,确定最优参数,并进行试验验证.【结果】确定了排种轮转速为25r/min,窝眼轮圆角半径为1mm,排种轮与种刷和扰动滚筒之间的传动比为1∶2时排种性能最优,此时粒距合格指数为98.6%、重播指数为0.8%、漏播指数为0.6%、排种综合指数为98.9%,试验验证误差5%.【结论】高填充率精量排种器可适用于高速播种,应用离散单元法优化排种器性能参数可减少实际工作量,为设计提供参考.     

玉米丸粒化种子配套排种器的研究

对玉米丸粒化种子在单粒排种装置窝眼充种过程进行分析 ,并采用正交试验设计 ,优选出适合于丸粒化玉米种子的型孔轮式排种器 ,即型孔中间位置、直径 15mm、偏心角度 +14°的型孔轮式排种器。通过试验各项试验指标均满足机械精量播种的要求 ,为玉米丸粒化种子在现有播种机上实现机械精量播种开辟了一条新途径。     

玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标,设计了结构简单、性能测取方便的气吸式排种器试验台,重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197 r/min、气吸室负压为4 kPa、排种盘型孔直径4 mm的工作参数条件下,粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%,满足相关排种试验指标。     

舀勺型孔轮式水稻精量排种器设计与试验

针对现有水稻排种器采用被动充种存在充种性能差、高速排种精度低的问题,设计了一种舀勺型孔轮式水稻精量排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,确定了排种轮、舀勺、型孔、护种板等关键零部件的结构参数,建立了排种器充种过程的力学模型。以冈优898 种子为试验材料,利用离散元法,选取排种轮转速、型孔倾角为试验因素,以排种合格率、重播率和漏播率为评价指标,进行单因素试验、对比试验和二因素五水平正交旋转组合试验,建立排种性能指标与试验因素之间的回归模型,利用响应面法分析了各试验因素对排种性能的影响规律,并采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合。优化结果表明:排种轮转速为25.94 r·min ^-1、型孔倾角为34.75°时,排种器的排种性能最佳,排种合格率、重播率、漏播率分别为87.55%、9.79%、2.66%。为验证仿真结果的可靠性和排种器的适应性,以丰两优3948、冈优898、冈优3551 3个水稻品种种子为试验材料,对排种器进行台架性能试验和田间播种试验。试验结果表明:台架试验与仿真结果基本一致,丰两优3948、冈优898、冈优3551种子的排种合格率分别为84.40%、84.53%、83.74%;田间播种合格率分别为81.34%、82.13%、80.67%,3个水稻品种种子排种性能皆满足水稻精量播种要求。研究结果可为舀勺型孔轮式水稻精量排种器的结构优化和性能提升提供参考。     

气力式水稻精量穴直播排种器排种性能试验

为适应水稻大田精量穴直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量穴直播排种器,该排种器采用推杆、凸轮和梳种条可改善水稻芽种的流动性,排种盘上周向均布有10组群组吸孔,每组包含3个吸孔,可同时吸附2~4粒稻种,芽种损伤小,可满足水稻大田精量穴直播的种植要求。为探究影响精量排种器排种性能的因素并获得因素的最优组合,以黄花占稻种为播种对象,采用单因素试验与两因素三水平全组合重复试验设计方法,对气力式水稻芽种精量排种器进行了排种性能试验研究。单因素试验研究结果表明吸室负压与排种盘转速对穴粒数合格指数、重播指数均产生显著影响,对穴粒数漏播指数存在影响,但影响不显著;充种区稻种堆端面高度对合格指数影响非常显著,当充种区芽种堆高度大于9cm时,有利于改善气力式排种器的充种性能,其穴粒数合格指数均大于80%。两因素三水平全组合重复试验研究结果表明吸排种盘转速X、吸室负压Y均对气力式水稻芽种精量排种器穴粒数漏播指数、合格指数产生显著影响,对穴粒数重播指数影响非常显著,当吸室负压Y为4.5k Pa,排种盘转速X为10r·min~(-1)时,气力式精量排种器排种性能最佳,其穴粒数合格指数为92.5%;穴粒数漏播指数仅为6.3%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与精量排种性能的提高提供参考。     

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。     

弹性吸种垫式滚轮排种器试验与参数优化

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高弹性吸种垫式滚轮排种器排种性能,应用仿真分析与实际试验方法对排种器主要工作参数作单因素试验,以吸种垫吸孔直径、气吸室负压和种盘转速为自变量,以合格指数、重播指数和漏播指数为响应值,按照二次旋转正交组合试验设计原理,采用三因素五水平响应曲面分析法,分别建立各试验因素与合格指数、重播指数和漏播指数之间的数学回归模型,分析各因素及其交互作用。结果表明,3个因素对合格指数影响主次顺序为气吸室负压、吸种垫吸孔直径和种盘转速,对重播指数和漏播指数影响主次顺序为吸种垫吸孔直径、气吸室负压和种盘转速。基于回归模型优化得到排种器最优工作参数为：吸种垫吸孔直径4.80 mm,气吸室负压3.14 kPa,种盘转速16.29 r·min^-1。此条件下台架试验结果为：排种合格指数92.93%,重播指数6.03%,漏播指数1.04%,优化结果满足玉米精密播种要求。     

气吸式密植精量排种器的设计与试验

为提高排种器在小株距密植条件下的播种单粒性和均匀性，根据大豆-玉米带状复合种植模式的农艺要求，设计一种具有双重清种作用的小株距密植气吸式精量排种器。通过分析排种器工作原理及确定关键部件结构参数，以合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标，以排种盘型孔数、外清种距离和内清种距离为试验因素进行三因素五水平正交试验，确定试验因素的主次顺序及最优水平；通过中心组合试验对试验因素及水平进行优化和验证。结果显示：排种盘型孔数和内外清种距离对排种性能均影响显著；玉米排种最优工作参数组合为型孔数35个、外清种距离6.2 mm、内清种距离1.6 mm；大豆排种最优工作参数组合为型孔数62个、外清种距离4.1 mm、内清种距离1.6 mm。对该参数组合下的排种性能进行试验验证，结果显示：玉米排种合格指数为95.40%，重播指数为1.50%，漏播指数为3.10%；大豆排种合格指数为97.78%，重播指数为0.32%，漏播指数为1.90%，与优化预测结果相吻合，且各项指标均满足播种需求。     

倾斜圆盘气吹式播种器设计及试验研究

在分析倾斜圆盘气吹式精密播种器结构及工作原理基础上,对排种盘囊种圆锥型孔的结构参数进行了分析,并确定了种子在排种盘上的运动。以机械三维造型软件Pro/E为手段,对播种器各零件进行了结构造型设计,确定了各零部件的配合顺序和装配关系,完成了精密播种器的装配设计,提高了设计效率和设计质量。以排种盘型孔结构参数和清种气流流量为因素,对排种器工作性能进行了正交试验。试验结果表明,对于试验所用甘蓝种子,在型孔直径Φ1=4.4mm、型孔深度H1=3.3mm、气流流量Q=0.4m3.h-1条件下,播种器的单粒指数S=99.0、重播指数D=2.7、漏播指数L=3.0,满足精密播种的技术要求。试验结果的方差分析表明,排种盘型孔的直径和深度是影响排种单粒指数和漏播指数的主要因素,在排种盘型孔设计过程中,应以保证最高的单粒指数设计型孔的直径和深度,而通过清种气流流量的调节来控制重播指数和漏播指数。研究结果为精密播种器的设计提供了依据。     

气吹投种的气吸滚筒式精量排种器设计与试验

【目的】针对辣椒等不规整、小粒径种子育苗时存在投种精度差、吸种孔容易堵塞等问题,设计出一种气吹投种的气吸滚筒式精量排种器,并确定该排种器关键参数与结构.【方法】以吸孔形状、正压值、滚筒转速、负压值为影响因子,以单粒率、多粒率、漏播率为排种性能指标,采用4因素3水平正交试验方法,分析各因子对排种性能的影响规律.【结果】影响排种器排种性能的主次因素依次为负压值、吸孔形状、滚筒转速、正压值.最佳参数组合为正压值900 Pa,负压值为3 kPa,滚筒转速为8 r/min,吸种孔为单锥形,此时排种器的单粒率86.83%、多粒率5.35%、漏播率4.61%.此条件下最适合辣椒穴盘育苗播种.【结论】该排种器能够满足育苗精量播种的种植农艺要求,为播种辣椒等小籽粒排种器的设计提供参考依据.     

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。     

基于气力式精量排种器的谷子吸种与排种试验

针对谷子播种机械化程度不高,出苗后间苗用工量大的生产实际,提出利用气力式精量排种器,以实现种子精少量播种,并适度重播的目的。分析确定了谷子种子的物理机械特性参数,试验研究了型孔结构、负压、转速对排种器吸种和排种性能的影响。结果表明:排种盘型孔选用直孔或锥孔,均可实现适度重吸,孔径1.2 mm、锥度30°的锥孔的适度重吸效果最佳;当正压区压力值为200 Pa,负压区压力值为1 800 Pa,转速为20 r/min时,吸种稳定性变异系数小于5.47%;当正压区压力值为200 Pa,负压区压力值为2 200 Pa,转速为24 r/min时,种子合格穴数可达95.7,重穴数低于11,种子粒数变异系数为6.98%,每穴种子粒数均在1~6粒。发芽试验表明,经排种器排出的种子发芽率在93%以上,与未处理种子发芽率无显著差异,表明气力式精量排种器可用于谷子种子的实际播种。     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。