垂直圆盘气吸式排种器的理论分析与研究

排种器是播种机的核心部件,其可靠性和稳定性直接影响播种质量。为此,针对垂直圆盘气吸式排种器,分析了其结构及工作原理,应用理论解析方法对种子在工作时进行了受力分析,并对种子随排种盘运动和种子脱离吸种孔时的运动进行理论探讨,找到影响垂直圆盘气吸式排种器工作的主要结构参数,且推导出相应公式,为播种机工作参数的设定提供了理论支持与依据。     

提高气吸式垂直圆盘排种器性能的研究

通过对垂直圆盘气吸式排种器种子吸附过程的计算分析,找出了传统计算排种器真空度公式的不足,给出了新的计算方法。理论分析指出:减小种子与吸种盘之间的相对速度可以提高垂直圆盘气吸式排种器对种子的吸附能力,从而提高排种器的工作效率。在此基础上,设计了能够提高种子初速度的装置—助吸销。经试验证明,该装置能够高效与可靠地工作。     

变粒径双圆盘气吸式精量排种器优化设计与试验

针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP-12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34. 5 r/min、负压为4. 1 k Pa时,其合格率为90. 46%、漏播率为2. 59%、重播率为6. 94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90. 16%、漏播率2. 77%、播种各行排量一致性变异系数5. 34%、总排量稳定性变异系数4. 86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。     

大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器

设计了一种大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器。通过分析偏置双圆盘气吸式排种器取种、排种作业原理,对其关键部件进行了设计、优化。以排种器播种吸盘转速、气流运动速度为试验因素,漏播率为试验指标分别进行单因素试验和二次通用旋转组合试验,运用Design-Expert软件得出回归曲面并建立数学模型,得出最佳因素组合为气流速度220 m/s、排种器播种吸盘转速100 r/min,此时漏播率为2.72%。     

玉米精播机圆管式气吸排种装置试验研究

提出了一种适用于玉米精播机的圆管式气吸排种装置,介绍了结构和原理.通过实验研究分析了吸种管转速、吸种孔孔径和真空度对排种效果的影响.与目前普遍采用的垂直圆盘气吸排种器相比,圆管式气吸排种装置结构简单、转动力矩小,可降低滑移率,简化了气路结构,减少了气压损失环节,可以降低负压风机功率.     

气吸式玉米精密排种器排种性能试验研究

精密排种器是精密播种机的核心工作部件,排种器的排种性能决定了播种机的播种质量。为此,以气吸式排种器为研究对象进行了台架性能试验测试。试验结果表明:对于气吸式排种器,影响其排种性能的主要因素是排种盘转速,当排种盘转速为39r/min、气吸室真空度为4.5kPa时,粒距合格指数为91%,排种器的排种性能最佳。     

气吸式小粒径种子排种器吸孔清理装置设计与仿真

针对气吸式小粒径种子排种器在实际工作中经常出现吸孔被种子脱皮、碎屑堵住的现象[1],提出了3种结构的吸孔清理装置。同时,利用Solid Works进行三维建模,FLUENT进行气流场仿真模拟,得出结论:T型结构不利于种子及残渣回落;Y型结构易形成回流,影响种子及残渣的收集;坡型结构导致残渣无法完全落入收集器。最终设计出了一种综合性能最好的吸孔清理装置的结构—半坡型结构,不仅增强了清理效果,而且残渣回落后不易回流进入吸气通道。该设计对避免气吸式小粒径种子排种器排种盘堵塞的问题,保证排种器排种效率,提供了一定的理论参考。     

槽缝气吸式小麦精量排种器

设计了一种槽缝气吸式小麦排种器.通过试验对比分析了梯形、U形、V形以及“1”字缝隙式槽缝结构的排种器吸种均匀性,梯形槽缝式排种器的吸种变异系数最小,为7.0％,排种种子破损率小于0.30％,满足小麦精量播种的要求.但是由于在实际作业时,风机负压的波动,各缝隙处的气流吸力的差异,致使该排种器的各行排种量一致性没有提高,在不同变速情况下各行排种量的变异系数不大于4.4％.     

气吸式免耕播种机排种器监测系统设计

排种器是免耕播种机的核心部件,其排种质量直接影响免耕播种机的播种质量。为此,针对免耕地表作业时,出现排种盘漏吸、种子箱架空、导种管堵塞等引起的漏播情况,采用555定时器和CMOS器件,为内蒙古农业大学研制的2BM-5型气吸式精量免耕播种机设计了实时监测系统。该监测系统可使拖拉机驾驶员通过显示器和报警器实时掌握播种情况,能够有效提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种质量。     

玉米气吸式精密排种器试验研究

为明确投种高度、真空度、排种盘转速对气吸式玉米精密排种器的影响,以2 BMG系列免耕播种机上配置的QYP-1气吸式玉米精密排种器为研究对象,以投种高度、真空度、排种盘转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验.采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合为:投种高度21.5cm、...     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和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。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

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。     

玉米扰动辅助充种高速气吸式排种器设计与试验

针对现有玉米气吸式排种器高速作业引起的种子漏吸,导致作业效果不佳的问题,通过增大充种区域,增加排种盘的充种时间,加强种群离散度,减小吸附压力,并基于此设计一种双重扰动辅助充种高速气吸式排种器。分析不同高度种层种子的受力平衡方程,计算扩容板位置和结构参数。分析扰种台柱和型孔作用下种子运动力学模型,并确定了带扰种台柱的中字型吸种孔排种盘的关键结构参数。以颗粒瞬态法向力为评价指标,运用EDEM软件仿真分析3种排种盘的扰动性能,结合台架试验检测3种排种盘充种性能,得到所设计的排种盘能够有效加强对种群的离散,强化排种盘的吸种性能。台架试验结果显示,当扰动辅助充种高速气吸式玉米排种器作业速度为8~10km/h、吸附负压为3.0~4.0kPa时,漏播指数不高于5.1%,重播指数不大于4.2%,粒距合格指数不小于94.6%,合格粒距变异系数不大于15.33%;当作业速度为12~14km/h、吸附负压为3.5~4.0kPa时,漏播指数不高于7.9%,重播指数不大于1.3%,粒距合格指数不小于92.1%,合格粒距变异系数不大于17.67%,高速条件下作业性能较好,各项指标均优于国家标准。     

基于DEM-CFD耦合的玉米气吸式排种器仿真与试验

针对DEM-CFD计算量大的问题,首先利用Fluent仿真,通过设计进气口位置的三因素三水平正交试验,以充种区型孔压强、自清种区型孔压强、清种区型孔压强、携种区型孔压强为评价指标,进行极差和方差分析,确定最佳进气口位置参数;其次,基于离散单元法理论建立玉米籽粒黏结颗粒Bonding模型,对气道流场划分结构化网格,并设置相关参数,实现玉米气吸式排种器DEM-CFD气固耦合仿真;提取排种盘吸附玉米种子时的型孔流场压强,发现每个区域的压强都能稳定过渡,且压强由大到小为充种区、自清种区、清种区、携种区、卸种区;通过理论计算得出吸附压强最小值,并与仿真结果进行对比,结果表明仿真结果均大于理论计算吸附压强最小值;采用第1代常规气室结构排种器和本文设计排种器进行风压测定对比试验分析,验证了所选进气口位置参数的合理性;最后,以改变排种盘转速为例,选取排种器常用作业速度8、10、12、14km/h,以合格指数、重播指数、漏播指数为排种性能评〖JP2〗价指标,通过仿真考察其排种性能,并与台架试验进行对比。结果表明,在仿真模拟中,当作业速度不大于14km/h、〖JP〗负压为3kPa时,合格指数均不小于89.7%,漏播指数不大于7.8%,重播指数不大于2.5%;台架试验中,在相同的作业速度和负压下,粒距合格指数均不小于90.3%,重播指数不大于2.7%,漏播指数不大于7%;仿真试验与台架试验结果较为接近,验证了仿真模拟的可行性。     

单盘双条精密播种机"零速"衩形导种管的设计

大豆"暗垄密"农艺技术能够显著提高大豆产量。为解决单垂直圆盘双条气吸式排种器的输种问题,根据"暗垄密"农艺技术要求,通过对现有播种机导种管的分析,设计了适于单盘双条高速精密播种的"零速"衩形导种管,并提出了"零速"导种管的设计理论,为"零速"导种管设计提供了理论依据。实践证明,"零速"衩形导种管能够实现单垂直圆盘双条排种器的前后分种,并能够左右分条,基本能实现"零速"投种。     

气吸式免耕播种机排种装置的振动试验分析

排种装置作为气吸式免耕播种机的关键部件,其由免耕地表引起的振动对排种性能具有一定的影响。为此,对气吸式免耕播种机排种装置进行了振动分析和基于响应面法的振动排种优化试验。通过振动模型简化和理论分析,由种子振动受力分析得出临界吸附力和临界真空度的计算式。在田间振动测试与理论分析的基础上,利用精密排种试验台进行了排种性能试验。基于响应面法分析的试验结果表明,影响气吸式免耕播种机排种性能指标的因素次序:合格指数主次顺序为振动频率、排种盘转速、真空度;漏播指数主次顺序为真空度、振动频率、排种盘转速。考虑到各因素之间的交互作用和农艺要求,玉米排种的最优参数是真空度为3~3.5kPa,种盘速度为25~30m/s,振动频率为55~65Hz。该结论为免耕播种机气吸式排种装置的性能优化和免耕振动机理的深入研究奠定了基础。     

气吸式排种装置吸种孔的气流场分析——基于ANSYS

为了研究气吸式免耕播种机吸种圆盘不同孔型和不同孔径对吸种性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS,对直孔、锥孔和倒角孔3种不同的孔型和不同孔径的气流场进行了有限元分析,获得了不同孔型气流速度的比较和气流随孔径大小而变化的规律,为吸种圆盘的设计提供了依据。     

基于DEM-CFD的玉米气吸式排种器种盘设计与试验

针对玉米气吸式排种器高速作业下种子运动十分复杂、难以进行准确分析计算的问题,采用DEM(离散元)和CFD(计算流体力学)耦合的方法,模拟了气吸式排种器工作过程,分析了种子受到的曳力和运动速度,得出不同种子充种能力大小依次为:小扁形、类圆形、大扁形。经过仿真分析,有针对性地选取不易吸附充种的大扁形种子,建立充种过程数学模型,优化种盘型孔凸台高度和型孔凸台角度参数。为了获得排种器的最佳性能参数,以型孔凸台角度、型孔凸台高度、种层高度为试验因素,以排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行三因素二次旋转正交组合试验,并应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验数据进行多元回归分析和响应曲面分析,得到了各因素对指标影响关系。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合:型孔凸台角度为35. 76°,型孔凸台高度为3. 11 mm,种层高度为55. 61 mm,排种合格指数最高。此时,排种器性能指标为:合格指数91. 60%,漏播指数3. 90%,重播指数4. 50%。对优化结果进行验证试验,并与原排种器进行对比,验证结果与优化结果基本一致,且合格指数和漏播指数均优于原排种器,满足玉米精密播种的要求。     

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。