基于离散元的排种器振动对大粒径作物种群的影响

排种器工作效果受种群运动情况的影响较大,而振动则直接影响种群运动。为此,运用离散元软件模拟排种室内大豆种群(充种2 600粒左右)的运动,在排种盘转速为54r/min、排种器整体振动频率为14Hz情况下,振幅分别为0、1、2、3、4、5mm时,分析了振幅对排种室内种群运动的影响。通过软件后处理模块得到2~5s稳定状态内若干时间点的种群平均速度和种群所受压力。利用ORIGIN软件得到种群速度和受力同振幅的拟合曲线,结果表明:种群平均速度随排种器振幅增大而提高,种群所受压力随振幅增加而先降低后升高。本次仿真试验为室内排种试验振幅的选择提供了可靠依据。     

离散元模拟导种管高度对排种性能的影响

排种系统是免耕播种机的重要组成部分,其性能直接影响到免耕播种机整体工作质量。导种管为排种系统最后一个环节,主要作用是将排种器排出的种子导入开沟器并使种子能够顺利落入种沟内,其投种位置和速度对排种系统的排种均匀性有较大影响。本文用离散元软件,对导种管施加直线运动和正弦振动,模拟玉米种子由颗粒工厂生成后,经过导种管下落到土地的过程。同时,经离散元后处理模块得到玉米种子在土地上的分布图、种子的运动轨迹及种子在导种管内运动的最小速度和种子离开导种管时的速度;并用origin软件得到种子在导种管内运动的最小速度与导种管高度的拟合曲线、种子离开导种管时的速度与导种管高度的拟合曲线。模拟结果表明:当免耕播种机作业速度为1.389m/s时,最佳导种管高度应为500mm。     

气吸式免耕播种机排种装置振动测试及分析

为探明免耕播种机在玉米留茬地作业时排种装置振动对排种特性的影响,采用六通道pulse LAN-XI振动测试系统及加速度传感器,分别测试免耕播种机在玉米免耕地不同速度作业状态下排种器的振动特性,并对其进行频域分析,得到振动信号的频谱图。分析结果表明:在免耕播种机作业状态下,排种器的振动主频主要集中在0~10Hz与40~55Hz;随着速度的提高,振动的主频率有所提高,在速度为3.6km/h时振动的主频率是最小的,是适合播种机播种的适宜速度。     

指夹式排种器振动模拟与试验分析

为研究免耕播种机工作过程中产生的随机振动对排种质量的影响,对2BM-2免耕播种机在秸秆覆盖条件下作业时排种器的振动特性进行测试,并对振动信号进行时域和频域分析。结果表明:排种器的振动主要由免耕地表引起的垂直方向的振动,振动主频集中在0~20Hz。搭建排种振动试验台,测试不同频率与振幅条件下指夹式排种器播种合格指数,结果表明:随着振动幅值与振动频率的增加,播种合格指数降低,振动频率对播种合格指数的影响较振动幅值的影响更为显著。     

气吸免耕播种机排种器振动测试分析

为究明振动对免耕播种机排种性能的影响,采用Pulse LAN-XI振动测试系统,对2BM-5型气吸式免耕播种机在莜麦茬地作业状态下排种器的振动特性进行了测试;用Mat Lab对振动信号进行时域和频域分析,得到播种机在作业状态下田间振动信号的时域图及频域图。试验结果表明:在免耕播种机作业状态下,随着速度的提高,振动主频率对应的最大幅值有所提高;排种器的振动主频率主要集中在0~10Hz和40~60Hz;在莜麦茬地播种,2BM-5型气吸式免耕播种机作业速度为4km/h时振动较弱。     

免耕播种机排种装置振动试验研究

针对气吸式免耕播种机气吸式排种的工作原理及特点,提出并试验了利用振动频谱分析技术来提取振动对气吸式免耕播种机气吸式排种的性能影响方法,采集排种盘附近关键位置的振动信号作为原始信号,利用MATLAB软件进行数据分析与处理。结果表明,气吸式免耕播种机主要为低频振动,振动强度随播种机前进速度的增加而增强,同时,振动的方向、开沟深度和垄向也作为试验指标。试验结果表明,决定气吸式免耕播种机气吸式排种的振动特性主要决定于振动方向和播种机前进速度,并且振动强度呈线性增大。     

免耕播种机排种装置振动特性数学模型的建立

为了研究气吸式免耕播种机在田间耕作时,由于免耕地表的不平度激励所产生的振动对播种机的排种装置的影响,推导了气吸式免耕播种机排种装置振动特性数学模型。同时,由所建立的数学模型得出气吸式免耕播种机排种装置的振动特性主要由播种机的结构特性、作业时的前进速度、排种器与土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。通过建立振动特性数学模型,可对工作状态下免耕播种机排种质量进行预测和分析。     

基于EDEM-RecurDyn的玉米指夹式排种器振动特性分析与优化

为降低振动对指夹式排种器排种性能的影响,设计了一种具有辅助夹持结构的玉米指夹式排种器,阐述了指夹式排种器工作原理,并对辅助夹持的指夹和种盘等各关键构件结构进行了优化设计,建立了指夹夹持动力学模型。运用RecruDyn软件建立排种器虚拟样机模型,基于玉米籽粒特性在EDEM软件中构建玉米籽粒颗粒,通过EDEM-RecurDyn耦合仿真模拟了振动条件下排种器充种、携种及排种过程,分析对指夹式排种器排种性能影响的主要因素。最后结合台架试验,选取排种器作业速度、振动幅值和振动频率为试验因素,以排种器合格指数和漏播指数为试验指标进行排种性能试验验证。研究表明,指夹打开28.65°夹持玉米籽粒时,符合指夹式排种器在振动条件下的运动过程,耦合仿真分析结果与指夹式排种器实际运动过程基本一致,夹持过程中指夹和种盘共同配合下能够有效降低振动对排种器夹持性能的影响,满足设计要求;当作业速度为3.8km/h、振动幅值为5mm、振动频率为32.52Hz时,排种器合格指数和漏播指数分别为91.0%、6.68%,排种器台架验证试验得出该参数组合下排种器排种合格指数为和漏播指数分别为90.0%、7.1%,与理论优化值非常接近,证明辅助夹持结构在排种作业中可以保持较好的稳定性,使得排种器具有良好的排种效果,满足精密播种作业要求,为玉米精密播种装置的改进设计提供参考。     

勺轮式排种器设计与大豆种子离散元法排种仿真

排种器作为播种机关键部件,其工作性能与可靠性直接影响播种机整体作业质量。机械式排种器具有结构简单、价格低廉、维修方便等优点,勺轮式排种器作为机械式排种器的一种,在硬度较大、较规则种子播种作业中得到广泛应用。为此,应用Solid Works软件设计了一种勺轮式排种器,应用离散元软件对排种器排种大豆种子进行了计算机数值模拟,得到了排种器工作性能较好的工作参数。由离散元软件计算机数值模拟结果得到:勺轮组合转速为10~13 r/min,排种器种子室内种子数量在1 800~2 100粒时,排种器整体工作性能较好;且适当的振动可提高本设计的排种器的工作性能。该研究为勺轮式排种器的设计与优化提供了一种方法。     

棉花覆膜播种机振动测试试验与激励源分析

南疆棉田中大量的田间杂物对播种机造成了较大的振动影响,降低了排种器的排种精度。为了测试不同作业速度下的播种机振动特性,以2BMJ-8/2型机械式棉花精量覆膜播种机为测试点,利用测振仪器布置测点,测试在不同作业速度下的振动位移,并对测试数据进行频谱分析。结果表明:覆膜播种机作业速度为9.8~1 0.5 km/h时,振动幅值主要发生在低频0~1 0 Hz的频率段,受到的振动激励主要为田间杂物的缠绕、土块振动等影响;覆膜播种机作业速度为7.5~8km/h时,播种机振动幅值明显减小,能保持较优的作业效率,工作状况为最优;覆膜播种机低速作业时,振动幅值较小,振动频率在0~50Hz之间,与柴油机的振动频率接近,振动激励主要来自于拖拉机动力振动。     

秸秆后覆盖小麦播种机设计与试验

针对华北平原麦-玉两熟区,小麦在玉米秸秆覆盖地撒播易出现秸秆堵塞、麦种架空、晾籽等问题,利用正转旋耕抛土模型以形成土壤、秸秆顺序覆盖,设计了一种秸秆后覆盖小麦播种机,可一次完成旋耕、均匀撒播、覆土、覆盖秸秆、镇压等作业。旋耕刀采用对称螺旋线排列;通过抛土运动分析确定了被抛物料运动的最大高度为0.52 m,水平方向最大位移为0.79 m,并确定了导土板的位置参数;通过性能试验优选分种装置与水平方向夹角为35°,分种板间的距离为50 mm。在河北涿州试验站进行了整机田间试验,结果表明:正转旋耕装置能有效抛土、抛秸秆,避免秸秆、根茬堵塞分种装置,耕深稳定在148~152 mm内,耕深稳定性系数为95.5%,多功能行走轮滑移率约为5.3%,机具通过性能符合国家标准(GB/T 20865—2007)要求;机具作业后秸秆覆盖量平均为1.07 kg/m2,达到作业前秸秆覆盖量的80%;播深稳定在30~35 mm内,播深合格率为91.1%,不同位置幅宽内10 cm×25 cm矩形框内麦种数量稳定在29~30粒,符合农艺要求。     

打穴播种机结构参数和工作参数的优化设计

对于不同的玉米种子,以重播率最小为目标对铲式玉米精密播种机的垂直倾角β、水平倾角γ及播种速度υ三个参数进行了计算机辅助优化设计。根据优化计算结果,设计了铲式玉米精密播种拖肥机。     

基于平行四连杆机构的垂直入土式玉米穴播机设计与试验

传统穴播机由于穴播器固定在轮圈上，机具作业时成穴器的运动轨迹呈余摆线，轨迹在入土与出土时轨迹有交叉，在入土和出土时极易造成挑膜、撕膜和种穴错位等。在研究现有的垂直入土式玉米穴播机的基础上，设计出垂直入土式穴播机机构。该设计采用平行四连杆机构，确保成穴器在出土和入土过程中的垂直运动。穴播机的轨迹呈“拱形”，模拟人工作业过程的垂直动作，且保持垂直向下向上运动，播种过程中避免不挑膜、不撕膜，提高工作效率。播种作业过程中，成穴器在水平分速度上能够保证绝对速度为0，入土角为48.59°，接触地面点交叉曲线的宽度为10.798 mm，入土出土时的V型楔角宽度为10.956 mm。同时利用SolidWorks三维设计软件对整机进行参数化设计，使用SolidWorks motion和ADAMS对整机进行仿真分析。并在田间进行试验，结果表明垂直入土式玉米穴播机播种质量的各项指标均能够满足规范要求。空穴率为0.62%，播深25 mm的合格率为94.2%，种穴错位率为0.8%，地膜破损程度率为48.9 mm/m2，满足各项农艺技术指标。     

基于单片机的伺服高效免耕播种机设计与研究

为了提高免耕播种机排肥量和株距控制的自动化水平,解决播种机播种过程株距不均匀的问题,实现排肥量的自适应调节,基于单片机和伺服系统设计了一种新的免耕播种机,大大提高了播种机的效率和自动化水平。为了测试本次优化设计的免耕播种机的可靠性,对其播种性能进行了测试,测试项目包括株距控制、排肥量控制以及免耕播种机的各项性能指标。通过测试发现:实际株距和理想株距的最小误差仅为0.1cm,排肥量的最小误差仅为0.12 L/min,满足精密播种机的设计要求,其各项指标均在行业标准的范围内。     

免耕播种机镇压力精准调控研究

针对目前玉米免耕播种机镇压效果差、镇压强度施加不精准的问题,设计一种免耕播种机镇压力精准调节装置。该装置主要由柔性传力装置、镇压强度调节机构和镇压轮组成。对柔性传力装置进行力学分析,确定柔性传力装置的力学性能;对镇压轮进行受力分析,确定镇压轮工作过程,寻求土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度与土壤紧实度、作业阻力的关系。利用有限元法结合workbench软件对柔性传力装置进行仿真分析,得到扭矩与扭转角度的关系。并进行田间性能试验,采用正交试验考察土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度对镇压装置作业性能的影响,得到各因素的主次顺序为橡胶扭转角度、土壤含水率、作业速度,最优组合为土壤含水率17.093%、作业速度5.655 km/h、橡胶扭转角度15°,此时土壤紧实度为56.8 kPa,作业阻力为109.6 N。试验表明免耕播种机镇压力精准调节装置能够满足农艺要求。     

小麦对行免耕播种机试验研究

为解决一年可熟区小麦免耕播种作业的技术难题，提出了小麦对行免耕播种的思想；设计了2BMD-12型小麦对行免耕播种机．在玉米行何播种小麦．避开玉米秸秆和根茬。采用了新型高效的带状粉碎防堵机构，防堵性能优良。田问性能试验表明：2BMD-12型小麦对行免耕播种机在玉米直立秸秆和大量秸秆覆盖下。如能实现对行，可以顺利进行播种作业，满足作业质量和作物高产对施肥量的要求．适合我国中小地块、中小功率的特点。     

固定道对行小麦/玉米通用免耕播种机设

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作缺乏配套机具,设计了2BMDF-2/7型固定道小麦/玉米免耕播种机。该机利用固定道实现对行作业,同时采用动力驱动粉碎防堵机构,重点解决玉米秸秆地免耕播种小麦的问题。试验结果表明,该机通过性好,对行避茬率在85%以上,能很好地解决玉米秸秆地免耕播种小麦的堵塞问题,可以完成小麦和玉米的免耕播种,播种深度变异系数分别为19.4％和23.4％,实现一机两用。     

摆动夹取式玉米精量排种器设计与试验

针对玉米种子三轴尺寸差异大,在取种过程中易造成漏取和重取的问题,设计了一种摆动夹取式玉米精量排种器,阐述其结构组成及工作原理,并对关键部件进行设计;通过建立的模型进行力学和运动学分析,得到了影响排种器取种性能的关键因素;通过EDEM软件建立仿真模型,分析种群高度及排种器转速对种群流转速度的影响规律,得到了排种器取种性能曲线;以取种块开合角、进种筒安装高度、排种器转速为试验因素,取种单粒率、漏取率、重取率为评价指标进行二次正交旋转组合仿真试验,结果表明最优参数组合为取种块开合角43.87°、进种筒安装高度37.84 mm、排种器转速0.41 r/s,在最优参数组合下进行排种性能台架验证试验,得到排种器排种合格指数为94.11%、漏播指数为2.52%、重播指数为3.37%,满足行业标准及农艺要求,研究结果为机械式玉米精量排种器关键部件的设计优化提供了理论参考。