气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。     

气吸式三七育苗播种精密排种器设计与试验

针对机械式三七育苗播种排种器种子破损率高、需对种子进行预先分级处理等问题,基于负压吸种、毛刷滚清种、正压排种的工作原理设计了一种气吸滚筒式排种器.对充种阶段、清种阶段、携种阶段、投种阶段进行力学分析,研究排种器的主要结构参数,分析影响排种性能的主要因素;结合单因素试验,选取真空度、播种机作业速度、充种室种子质量为试验因...     

气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置设计与分析

针对目前精密播种装置在长时间的播种中容易出现吸嘴被堵塞、播种合格率降低等问题,设计了一种气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置。该装置由滚筒装置、落种装置、振动种盘及加种箱等组成,利用振动种盘振动使其内的种子群做"沸腾"运动;带有负压的吸嘴将种子吸附并携带种子进入排种区,利用重力和正压进行排种;并通过安装在滚筒装置中的导针以实现清理吸嘴中的杂物,可有效防止播种过程中吸嘴堵塞,有利于播种装置实现精量、低伤种率的播种需求。在播种前向加种箱中加入适量的种子,可实现自动精量均匀加种,播种装置加种过程对种子损伤率小,加种效率高,可实现长时间连续播种的需求,播种工作效率可达到225盘/h以上。     

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。     

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、...     

气吸式玉米精量排种器性能试验研究

为确定气吸式玉米精量排种器的各项性能指标,通过JPS-12型计算机视觉试验台对排种器进行了单因素和多因素的试验研究。为此,探讨了该排种器的吸室真空度、播种作业速度及投种高度对排种的合格率、重播率和漏播率的影响规律。多因素试验采用正交试验设计方法,方差分析得出:当播种作业速度、吸室真空度、投种高度分别是7km/h、4.5k Pa、100mm时,排种器的排种效果较好,其合格率可以达到97.78%。     

水稻植质钵盘高强度结构设计与性能试验

针对水稻植质钵盘应用过程中存在的问题,对水稻植质钵盘结构进行改进设计。阐述水稻植质钵盘设计思想,探讨水稻植质钵盘结构改进设计思路及结构设计依据,分析改进前后的水稻植质钵盘结构强度,同时分别以改进前的水稻植质钵盘(CK1)、日本塑料钵盘(CK2)和平育秧盘(CK3)为水稻育秧载体,通过多年田间对比试验探讨改进后的水稻植质钵盘(CK)对水稻生产的影响。试验结果表明:改进后的水稻植质钵盘正应力较改进前水稻植质钵盘提高15.09%;CK和CK1秧苗移栽后均无缓苗期,CK2和CK3秧苗均需一定缓苗期;在生育期和收获期,CK和CK1秧苗素质均无显著差异,但均优于CK2和CK3秧苗素质;CK生产投入均低于CK1和CK2生产投入,但高于CK3生产投入;CK和CK1土壤有机质含量相同,在0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层,CK土壤有机质含量分别较CK2和CK3土壤有机质含量提高7.06%、10.08%,2.53%、3.34%,0.48%、0.11%;CK和CK1对土壤容重影响程度相同,与CK2和CK3相比较,在相同土层,CK能够促使土壤容重减小;CK和CK1产量持平,较CK2和CK3,产量分别提高10.59%和13.54%。     

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。     

弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器排种性能参数优化与试验

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高气吸式玉米滚轮播种器的排种性能,利用弹性橡胶对气吸式排种器的吸种盘进行了结构改进。对吸种盘吸种过程进行受力分析,得到影响吸种能力的3个因素:吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径。基于自制的弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器试验台,根据响应曲面法的Central Composite Design试验设计原理,以播种机吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径为因素,以单粒合格指数为主要评价指标,兼顾重播指数和漏播指数,对台架试验结果进行多元回归拟合和方差分析。结果表明,单粒合格指数、重播指数的2个回归模型可靠;气吸室负压对单粒合格指数影响极显著,气吸室负压和吸种盘上的吸种垫吸孔直径对重播指数影响极显著。由参数优化结果可知:当播种机吸种盘转速20 r/min、气吸室负压5 k Pa、吸种盘上的吸种垫吸孔直径4 mm时,单粒合格指数为95. 54%,漏播指数为0. 50%,重播指数为3. 96%。在同等条件下田间试验得到的单粒合格指数为96. 3%、漏播指数为1. 3%、重播指数为2. 4%,优化达到预期的效果。     

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。     

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。     

圆管锥面缝隙式小麦气吸播种机设计与试验

为了实现小麦精播技术,针对黄淮海北部小麦-玉米一年两熟区,设计了圆管锥面缝隙式小麦气吸播种机,重点设计了圆管锥面缝隙式小麦气吸排种器。通过室内台架试验确定了当缝隙宽度为0.70mm,锥面角度为90°,负压为4.0kPa时,圆管锥面缝隙式小麦气吸排种器的吸附率为85.89%。通过台架对比试验得出缝隙表面有1.5倍种子长的锯齿形间距时,吸附率可提高到88.82%。通过计算得出排种器作业时所需负压,整机作业时,能使种子被成功吸附的负压范围为8.0~13.3kPa,计算得所需风机功率应大于1.47kW。通过田间试验得出,圆管锥面缝隙式播种机的播种均匀性变异系数平均值为31.20%,较传统排种器有显著提高。     

气力槽轮组合式蔬菜精密排种器吸嘴型孔设计与试验

针对蔬菜品种多、种子差异大的特点,设计了一种气力槽轮组合式精密排种器,以满足多种蔬菜种子类型精密播种的需求。设计的精密排种器采用二级排种方式,第一级采用小结构槽轮排种器进行排种,第二级采用负压吸种、正压投种的气力排种器进行排种;运用三维激光扫描及三维点云计算方法,测量了青菜、萝卜和茄子种子的三轴尺寸,并以此为依据,设计了直孔、锥形孔、圆柱孔、腰圆孔等多种吸嘴型孔;以气室真空度、排种盘转速及吸嘴型孔类型为变量进行了3种种子的排种性能试验。对气室真空度采用单因素试验,试验结果表明:适宜青菜、萝卜、茄子排种的气室真空度分别为4、5、3 k Pa;对排种盘转速及吸嘴型孔类型采用完全组合试验,试验结果表明:排种盘转速为17. 5～22. 5 r/min时3种种子的排种性能较好,尤其在20 r/min时3种种子的排种合格率均达到最高。适宜青菜、萝卜、茄子排种的吸嘴型孔分别为:锥形孔、腰圆孔和直孔,在最优真空度及转速条件下排种合格率分别达到97. 0%、95. 4%、93. 7%,满足播种指标要求。     

基于计算机视觉的气吸滚筒式精密排种器控制系统

排种器是播种机的关键部件,其作业性能的好坏直接关系到播种的质量,想要实现排种器精确控制必须先对其进行监测,通过监测其排种质量调整排种器的作业过程,以提高排种质量。为此,提出了一种基于机器视觉的气吸滚筒式精密排种器的监测和控制系统,并利用反馈调节实现了排种器的闭环控制。为了验证方案的可行性,将监测实验台安装到了气吸滚筒式播种机上,并对监测控制系统的性能进行了测试。测试结果表明:采用基于计算机视觉的播种质量监测平台可以成功地监测到排种器的重播指数和漏播指数。最后,对不同气吸滚筒负压差下的播种质量进行了检测,并将计算机视觉监测和人工监测的数据进行对比,对比结果表明:采用计算机视觉监测系统得到的结果和人工监测结果基本吻合,且播种的合格率较高,满足精密播种机的作业需求。     

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。     

2BQM-2型播种机气吸式排种器气流场的分析与试验研究

针对2BQM-2型播种机气吸式排种器真空度、吸孔数和排种盘转速3个因素不同水平下的气流场进行分析,并对排种器进行性能试验。气吸室及管道气流场有限元分析显示:不同真空度及负压区孔数形成不同的气流速度场。真空度越大,入口平均速度越大;负压区孔数越多,入口平均速度越小;弯管接头采用90°光滑圆形弯管对管道气流场影响最小。单因素试验结果表明:排种器真空室适宜真空度范围为-3~-5k Pa。当真空度为-3k Pa时,排种盘转速在30~45r/min范围内,排种质量比较好;气吸室负压区孔数对排种器排种质量影响不是很明显。三因数三水平正交试验结果表明:影响排种性能的主要因素是真空度,其次是排种盘转速,负压区孔数对排种性能的影响最小。当真空度为-4k Pa、排种盘转速为35m/s和负压区孔数为15时,排种质量最好,是排种器正常工作时的最优组合。     

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。