花生气吸滚筒式穴播器分种盘设计与试验

针对花生气吸滚筒式穴播器因一次投种性能不稳定造成单粒率低的问题,通过在气吸滚筒式穴播器的取种盘和二次投种机构之间增设分种盘,将种子限定在一个较小的齿形空间内,并拨动种子沿着预定轨道运动,提高了气吸滚筒式穴播器投种的准确性和精度。设计并分析了分种盘的分种齿齿形和分种盘与取种盘的位置关系,确定了分种盘结构和位置参数。借助DEM-CFD耦合方法研究了气吸滚筒式穴播器的工作过程,分析了携种区种子的运动轨迹,阐明了漏播和重播产生机理。以单粒率、漏播率和重播率为评价指标进行三因素二次旋转正交组合试验,分析了齿形方向角、安装角、作业速度对投种性能的影响,结果表明：当齿形方向角为-4.55°、安装角为14.99°和作业速度为4.01 km/h时,气吸滚筒式穴播器的排种性能最优,此时单粒率为94.99%,漏播率为2.49%,重播率为2.52%。以最优组合为基础进行田间试验,当作业速度为3.51～4.51 km/h时,试验结果满足花生单粒精量播种机械技术要求,且安装分种盘比未安装分种盘的单粒率提升超过1.46个百分点,排种优势明显。     

气吸滚筒式棉花精密排种器的设计与试验

针对气吸滚筒式排种器能耗大、吸孔易堵塞等问题,采用气流清种、隔压板隔开气室减小负压气室空间及滚轮式清堵装置对吸孔进行清理等方式,设计了一种基于气流吸种的滚筒式精密排种器,对其工作原理与主要部件结构参数进行了介绍,并进行了相关台架试验。试验以滚筒转速、吸孔直径、负压大小为影响因子,进行正交试验,并通过极差分析与方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。试验验证表明:滚筒转速10 r/min、负压-4.5kPa、吸孔直径3.5mm时、合格率为93.2%,漏播率为2.1%,重播率为4.7%,排种性能最好,满足棉花精密播种的种植要求。     

气吸鸭嘴滚筒式精密穴播器关键因素的研究

阐述了气吸鸭嘴滚筒式精密穴播器的工作原理,对影响排种性能的关键因素进行了理论分析;同时,建立了种子运动轨迹的数学模型.通过正交试验,采用极差综合平衡分析法,确定影响排种性能的主次因素顺序为吸种孔中心线速度Vp、落种角φ和真空度Hc;且排种参数最佳组合为Vp=0.35m/s,φ=60°,Hc:4.5kPa.     

气吸滚筒式棉花精量穴播器排种性能试验

针对气吸滚筒式精量穴播器作业过程中能耗大、排种性能不稳定等问题,以主要影响因素:取种盘吸孔线速度和充种负压为研究对象进行正交试验、回归分析,确定各因素对排种性能的影响规律及较优工作参数组合.结果表明:充种相对压力-4.5 kPa、取种盘吸孔线速度0.38 m/s时为较优作业参数组合,此条件下穴播器的单粒指数为98.67%、综合评价指数为99.00%、重播指数为0.67%、漏播指数为0.67%,满足精量穴播要求.     

气吸滚筒式棉花精量穴播器排种性能试验

针对气吸滚筒式精量穴播器作业过程中能耗大、排种性能不稳定等问题,以主要影响因素:取种盘吸孔线速度和充种负压为研究对象进行正交试验、回归分析,确定各因素对排种性能的影响规律及较优工作参数组合。结果表明：充种相对压力-4.5 kPa、取种盘吸孔线速度0.38 m/s时为较优作业参数组合,此条件下穴播器的单粒指数为98.67%、综合评价指数为99.00%、重播指数为0.67%、漏播指数为0.67%,满足精量穴播要求。     

气吸式糜子穴播排种器设计与试验

为解决糜子条播排种器排种均匀性差且费时、费力、费种的的问题,结合糜子精量穴播农艺要求,设计了一种气吸式糜子穴播排种器,并从理论上分析了吸孔直径、孔组数、排种盘转速、真空度和机组前进速度等对播种效果的影响。在满足糜子穴播农艺要求的基础上,进行了参数优化设计与台架单因素试验。结果表明:真空度和排种盘转速对播种合格率影响较为明显,机组前进速度对成穴距离影响显著。     

鸭嘴滚筒式气吸精量穴播器的设计与试验

针对气吸式精量穴播器易漏气、排种性能差等问题,设计了鸭嘴滚筒式气吸精量穴播器,阐述了其结构特点和工作原理,对关键作业部件进行设计。田间试验表明,该穴播器排种性能稳定,作业速度为3.0km/h时,精播质量稳定,单粒率≥95%,漏播率≤2.7%,重播率≤4.3%,满足农业生产要求。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场分析

为分析气吸滚筒式精密排种器充种性能的影响因素和负压腔流场分布规律,建立了充种过程种子在气流场中的力学模型,利用Gambit软件建立滚筒负压腔仿真简化模型,运用Fluent软件对影响充种性能的吸孔形状、吸孔直径及滚筒负压腔流场分布进行了数值模拟。采用正交试验的方法设计试验方案,研究滚筒转速、吸孔直径及气室负压对排种性能指标的影响,结果表明:滚筒转速为12r/min、吸孔直径为3.5mm、气室负压为4.8k Pa时,排种效果最佳,合格指数为9 3%,漏播指数为2%,重播指数为5%,满足棉花种植农艺要求。     

气吸式水稻穴播排种器设计与性能试验

为了提升水稻穴播排种器的各项指标,从理论上分析了孔的直径、孔组数、排种盘转速和气吸室真空度等对水稻穴播的影响。在满足水稻农艺要求的基础上,改变了传统的播种方式,并进行了参数优化设计与试验研究。采用计算机视觉试验台完成了单因素试验,对大量试验数据分析表明:气吸室真空度和排种盘转速对实现精密播种、提高排种器工作性能有重要的作用,作业高度的影响可忽略不计。     

气吸式排种器卸种机构设计与试验

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。     

蔬菜气吸式排种器四级清种机构设计与试验

为解决蔬菜气吸式排种器吸种时出现一孔多粒现象导致播种质量下降的问题,提出4级锯齿清种作业的方法,并设计了四级清种机构。阐述排种器出现重吸现象的原因,对清种过程中种子的受力建立数学模型,从而确定清种机构安装位置、齿形角度等关键参数。选取清种齿顶与型孔距离、排种器工作转速和气室负压为主要因素进行二次回归正交旋转组合试验并对试验结果进行显著性和回归分析,获得最优参数组合为第4级清种齿顶与型孔距离0.41mm、负压1.22kPa、排种器工作转速5.85r/min,并对最优工作参数进行验证试验和对比试验。验证试验表明,在工作转速为4.5~9.5r/min时,漏清率不大于1.50%,过清率不大于1.88%,与回归方程计算值基本一致。对比试验表明,在转速分别为4.5、7.0、9.5r/min时,采用四级清种机构漏清率分别降低3.2、4.0、5.0个百分点,过清率分别降低0.19、0.83、1.45个百分点,排种合格率分别提升3.42、4.83、6.45个百分点。采用四级清种机构有效降低了清种环节的漏清率,提升了排种器的工作质量。     

集成式舵轮槽轮穴播器的研制

集成式舵轮槽轮穴播器将槽轮排种器与杠杆式舵轮穴播器进行集成,缩短种子从分种到播种入土的时间和距离.入土成穴器采用动定两瓣结构,动瓣采用摆动从动件盘形凸轮结构,从动件由复位弹簧复位,非打开状态常闭,动瓣在达到最大入土深度后在凸轮切向力作用下按杠杆原理的方式打开,将预先存放在活动鸭嘴中的种子播入土壤.     

气吸式玉米排种器清种机构参数化设计与试验

为解决气吸式玉米排种器重播指数高和难以保证清种机构设计合理性的问题,优化设计了气吸式排种器的清种机构。通过定义种子被吸附时占据型孔直径的比值概念,建立了清种过程数学模型,分析了清种过程的运动机理,得出种子被吸附所需占据型孔直径的比值随种盘型孔中心线速度变化不明显,但随型孔直径的增大明显降低;分别对清种机构安装位置、锯齿边缘倒角、清种曲线进行了分析和设计,建立了适于气吸式排种器清种机构的参数化数学模型,并分析得出影响清种机构形状的关键因素为种子尺寸和种盘型孔所在半径;采用DEM-CFD耦合仿真方式对清种过程模拟分析,验证了所设计的清种曲线能够起到很好的逐级清种作用,并得出种子所受清种冲击力的大小顺序为大扁形、小扁形、类圆形。采用优化后的清种机构与上代排种器进行对比试验,结果表明,在风压为-3 kPa、作业速度为8～14 km/h时,优化后的排种器合格指数不小于92. 0%,重播指数不大于1. 6%,漏播指数不大于6. 3%;优化后的清种机构能够在降低重播指数的同时减少漏播,有效地提高了合格指数,且对不同品种的玉米种子具有良好的适应性,从而验证了清种机构参数数学模型的合理性,可为气吸式排种器清种机构设计提供理论依据。     

气吸式玉米精量排种器双侧清种装置设计与试验

为解决气吸式玉米精量排种器清种装置设计不合理而造成漏清、过清,导致排种性能下降的问题,提出采用双侧清种装置进行清种作业的方法,并设计了双侧清种装置。对该装置清种过程进行分析,明确了造成重吸的原因,阐明了清种过程的运动机理,建立了清种过程数学模型,确定了上下侧清种机构关键参数的设计方法。选取第1级清种弧线顶部半径、第2级清种弧线顶部半径和工作转速为主要因素进行了全因素试验,对试验结果进行显著性分析,建立了因素与指标的回归方程,以漏清率和过清率最小为寻优条件,获得较优清种强度下的最佳参数组合为：第1级清种弧线顶部半径80.70mm、第2级清种弧线顶部半径81.42mm,并在最佳参数组合下进行了验证试验。试验表明,在较优清种强度参数组合下,当工作转速为26.67~37.33r/min时,漏清率均不大于1.10%,过清率均不大于1.03%,与理论优化结果基本一致。对比试验表明,工作转速为26.67r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低6.70个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高7.04个百分点;工作转速为32.00r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低4.63个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高5.07个百分点;工作转速为37.33r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低7.41个百分点,过清率降低0.24个百分点,排种器合格率提高7.26个百分点。采用双侧清种装置有效降低了漏清率,在高速情况下对过清率也有所改善。     

机械式棉花精量穴播器的设计与试验

针对机械式棉花精量穴播器工作过程中的起拱问题,基于现有的型孔式穴播器,设计了一种新型取种器。该取种器利用排队充种思想,由左右两个平行腔体组成,工作过程包括充种、刮种和侧充。台架试验表明:对于新型取种器,当穴播器的线速度在3.5~4.0 km/h时排种质量良好,穴播器各项性能指标均达到了新疆地区棉花膜上精量穴播的技术要求。     

气吸式玉米排种器吸附姿态对投种性能的影响分析

为保证气吸式排种器高速作业状态下投种均匀一致,对玉米籽粒中占据比例较高且长、宽、厚变化较大的大扁形种子进行研究;通过理论分析探明,种子的吸附姿态影响投种稳定性,振动加剧导致投种均匀性不一致;采用DEM-CFD耦合仿真的方法分析了影响投种性能的关键因素——种子吸附姿态,发现不同排种盘角速度下平躺姿态为主要吸附姿态,平躺种子比例越高,合格指数越高,侧躺种子和竖直种子共同影响重播指数和漏播指数;分析了影响投种性能的关键因素——投种时机,研究发现,提早投种状态下种子的主要姿态为竖直和侧躺,正常投种状态下平躺种子占绝大部分,延时投种状态下侧躺种子所占比例较高,合格指数与正常投种比例的变化趋势一致,增大种子平躺姿态的比例可有效提高播种质量。进行了风压和角速度匹配试验,结果表明,排种器在较优作业速度8~12km/h范围内、风压在-4.5~-3kPa区间内,合格指数不低于93.4%,漏播指数不高于4.5%,重播指数不大于3.1%,并通过高速摄像慢速回放得出,种子姿态变化情况与仿真结果一致,从而验证了仿真模拟的准确性。     

种腔自净型气吸式玉米小区精量排种器设计与试验

为满足玉米育种试验的播种需要,设计了一种种腔自净型气吸式精量排种器,该排种器的充种腔与清种腔相互独立,排种与清种过程互不干扰,自净率达100%。通过考察育种试验用种子的形状,并结合育种试验的特点,确定了排种器关键结构参数。对种子吸附的过程进行动力学分析,并利用EDEM软件仿真验证了种量较少时搅种盘的种群扰动作用。利用Fluent软件模拟验证了当剩余种子不超过10粒、清种时间不超过1 s的情况下,清种真空度大于3 k Pa时,可保证剩余种子全部清出。对育种试验用种子进行分级处理,在真空度3～4 k Pa范围内进行单因素试验,结果表明,清种阶段已吸附在吸孔上的任一规格种子均能正常播种。排种器台架试验结果显示,播种机作业速度小于3. 6 km/h,真空度6～8 k Pa,刮种板工作面距离吸孔中心2～4 mm范围内时,排种器的漏播率小于1%,重播率小于4%,合格指数大于95%,各项指标符合国家标准要求,能实现有效排种,同时保证清种率达到100%。排种器田间试验证明,出苗效果符合育种试验的播种要求。