永磁体磁吸式排种器充种性能仿真与实验

以圆柱形永磁体为磁力排种元件设计了永磁体磁吸式精密排种器。对其充种过程进行分析,建立了充种动力学模型,并通过Matlab编程仿真分析了排种轮转速、充种角以及种子相对排种轮的摩擦因数对排种器充种率的影响,并确定了各参数的优化组合。仿真表明,充种率与排种轮转速、充种角以及种子相对排种轮的摩擦因数呈S型、指数型、对数型关系。在优化的参数组合下进行实验,其充种率可达97%。     

磁吸滚筒式排种器种箱振动供种仿真与试验

基于颗粒离散元法,以番茄磁粉包衣种子为对象,采用Hertz-Mindlin接触模型,建立了种子和排种器仿真分析模型,研究了种箱振动频率、振幅对种群运动规律及种箱供种性能的影响。仿真结果表明,在振动频率40 Hz、振幅0.50 mm和0.75 mm时,种群堆积高度稳定,可以达到稳定供种。为了验证仿真模型的可靠性,采用高速摄像拍摄了在种箱振动频率为40 Hz、振幅为0.75 mm条件下的供种情况,种子实际供种情况与仿真结果吻合。以种箱振动频率、振幅为试验因素,在磁吸滚筒式排种器上进行排种性能试验,得出种箱在振动频率40 Hz,振幅为0.50 mm和0.75 mm时,单粒率达92%,漏播率低于3%;在振动频率20 Hz和60 Hz时,不同振幅下的单粒率均小于80%。     

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。     

三七气吸滚筒式排种器充种性能模拟与试验

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,以云南文山三七种子为研究对象,采用DEM-CFD耦合方法,以种子平均法向力方差和供种高度为指标,对气吹风压、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,并对上述因素进行单因素试验,试验现象及效果与仿真分析结果一致。结果表明:气吹风压可以打破种群原有的稳定状态,从而降低种子瞬态的法向力即减小内摩擦力;振动频率增加种子平均法向力方差,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,采用三因素五水平正交试验方法,对排种器排种性能进行试验,并对试验结果进行优化与验证。结果表明:在振动频率85 Hz、气吹风压3 k Pa、振动角度45°时,效果最佳,试验指标合格指数、漏播指数、重播指数可达93.02、1.42、5.56。     

辅助充种带气吸式蚕豆精量排种器设计与试验

针对蚕豆种子粒径大、三轴尺寸差异大,充种困难的问题,设计了一种带有平带辅助充种装置的气吸式蚕豆精量排种器。通过对充种过程中的动力学分析阐述了平带辅助充种装置及种子的运动机理;利用计算流体力学和离散元法双向耦合模拟的方法(Computational fluid dynamics and discrete element method, CFD-DEM),开展了单因素试验,确定了影响排种器充种性能的主要零部件参数并明晰了平带辅助充种机理;搭建试验台架,选取作业速度、平带输入轴转速和负压为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了二次回归正交组合试验。试验结果表明,影响排种器合格指数的因素主次顺序为：作业速度、负压、平带输入轴转速。对试验结果进行多目标优化,得到最优参数组合为作业速度5.69 km/h、平带输入轴转速395 r/min、负压3 845 Pa,对此结果进行排种器性能试验验证,此时合格指数为91.6%、重播指数为3.8%、漏播指数为4.6%,满足蚕豆播种要求。     

基于离散元的气吸式排种器工作参数仿真优化

为提高用于免耕播种机的气吸式排种器的吸种效果,探寻最佳的排种器工作参数范围,通过离散元法对排种器内种群的离散度、种子间的作用力和种子速度进行仿真分析,得出吸种效果最佳的排种器工作参数范围:搅种轮转速为14.8~18.5 r/min,振动频率低于10 Hz,振幅低于5 mm,容种量为60%~80%。排种试验表明:搅种轮转速低于18.5 r/min比高于18.5 r/min的吸种率均值提高7.1%。振幅2 mm,振动频率低于10 Hz比高于10 Hz的吸种率均值提高8.9%。吸种率随容种量增大而增高,容种量60%~80%的吸种率均值为97%,比容种量低于60%的吸种率均值提高12个百分点。该结论证明了仿真优化的参数范围是可靠的。在这些参数范围内可使种箱内种子处于松散的吸种状态,种子间的碰撞和拖带作用减小,吸种性能得以提高。     

基于EDEM的内充式花生排种器排种性能仿真研究

以内充式花生排种器为研究对象,研究花生种子尺寸及排种轮转速对内充式花生排种器性能的影响.介绍了排种器的工作过程,建立了花生种子和排种器的仿真模型.选取3种不同尺寸的花生种子(鲁花11号、小白沙、四粒红)、7个转速(15、20、25、30、35、40、45 r/min)为因素,以单粒率、双粒率和多粒率为指标,应用EDEM...     

重力辅助充种盘室同步气吸式排种器性能分析

为探究重力辅助对盘室同步气吸式精量排种器充种性能的影响,以盘室同步气吸式精量排种器为载体,对其充种过程进行了受力分析,建立了重力辅助充种受力数学模型,结果表明：型孔充填过程中,待充种子重力在排种盘径向的分量与气流曳力方向一致;已充种子脱离种群过程中,种子重力沿径向分量与压力梯度力方向一致,种子重力对充种有辅助作用。运用EDEM(Engineering discrete element method)软件仿真分析了300、600、900、1200粒种群数量条件下,待充种子对排种盘平均法向力随低、中、高3种不同充种区域变化的影响,仿真结果表明：种群数量300粒时,各区域平均法向力随区域位置的变化不明显,种群数量为600、900、1200粒时,平均法向力随区域位置的变化规律一致,此时种群数量对充种效果影响可忽略。对仿真结果进行试验验证的结果表明,盘室同步气吸式精量排种器台架试验3个区域漏充率由大到小为：低位、中位、高位。通过盘室同步气吸式精量排种器重力辅助充种和无重力辅助充种对比试验表明：重力辅助充种下,排种器作业风压3~5.5kPa时,合格指数均高于94%;无重力辅助充种情况下,排种器作业风压6kPa才开始满足国标需要,重力辅助充种显著降低了排种器作业风压需求,提高了作业质量。     

气吸圆盘式微型薯排种器充种性能模拟与试验

为提高气吸圆盘式微型薯排种器充种性能,以云南丽薯6号微型薯为播种对象,基于离散元法,以种子平均法向应力方差为指标,对振动频率和振动幅度分别进行数值模拟,并对上述因素进行单因素试验,试验结果与仿真效果一致。结果表明:增加振动频率和振动幅度可以增大种子平均法向力方差,增强对种子的扰动性,从而提高充种性能。为寻求最佳工作参数组合,采用三因素五水平二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行排种性能试验,并对试验结果进行优化与验证。结果表明:在作业速度为2.4 km/h,吸种负压为6 kPa,种层高度为70 mm,振动频率为6.5~6.9 Hz,振动幅度为20~21 mm时,合格指数大于95,重播指数和漏播指数小于2.5。     

型孔轮式排种器排种性能的仿真分析——基于离散元法

为探明偏心型孔轮式排种器适宜的工作转速、降低试验成本,建立型孔轮式排种器的离散元模型,对5种型孔轮转速下排种器中油菜籽的运动过程进行仿真分析。同时,录制籽粒囊种-清种-护种-投种的运动轨迹,探究种子箱中活动籽粒的分布规律,研究排种器的排量、排种均匀性、各行排量一致性和型孔轮转速之间的关系。仿真结果表明:型孔轮搅动的籽粒主要集中在靠近型孔轮表面的内面3层;排种器每分钟的排种量随着转速的增大而增大,单圈排种量随着转速的增加反而减小;型孔轮转速为20~60r/min时,排种均匀性变异系数为14%~31%,3行排种的一致性变异系数为2.94%~4.6%;转速超过80r/min后,开始出现漏播。该研究为确定播种器的工作参数提供了依据。     

作业参数对立式圆盘排种器性能的影响

以立式复合圆盘排种器为试验对象,研究了作业参数对其性能指标的影响规律。试验利用计算机视觉技术与专业软件,采用多因素多水平试验设计,得出了合格指数、漏播指数及株距变异系数等指标与试验因素之间的回归模型。试验表明：株距在性能指标回归模型中贡献率最大,是影响性能指标的重要因素;作业速度、株距及种盘直径三因素中任意两种有利水平组合可以弥补另外一因素的不利水平区间,通过调整或配套因素的水平组合可适应不同的作业项目及相关指标要求。     

磁力排种元件磁场分析与结构优选

提出了3种带导磁罩的磁力排种元件,并利用磁场有限元分析软件对有、无导磁罩2种磁力排种元件空间磁场特性进行了分析,得出了排种元件磁吸端面以及气隙空间磁感应强度分布规律。分析表明,有导磁罩排种元件漏磁少、磁能利用率高、磁吸端面附近的磁感应强度强,在相同安匝数下其磁吸端面磁感应强度比无导磁罩排种元件高30.41%,说明有导磁罩排种元件的吸种性能优于无导磁罩排种元件。通过对锥形、截锥形和阶梯形3种磁吸端部结构有导磁罩排种元件轴向、横向磁感应强度分析比较,得出有导磁罩锥形结构排种元件为优选结构。通过磁吸端面磁感应强度、最小吸种电流以及排种性能测试,证明了结构优选结果的正确性。     

基于离散元的交叉导流式穴播装置仿真与试验

针对机械式杂交稻精密穴播装置中存在的芽种播种稳定性差和精度低的问题,设计了一种具有交叉导流式种室与穴播窝眼滚筒相结合的精密穴播装置。运用EDEM离散元分析技术,对设计的穴播装置进行了工作过程仿真分析。结果表明:设计的穴播装置充填合格率比采用传统种室的提高了5. 47%。通过对设计的穴播装置进行的性能试验表明:播种合格率仿真与试验相比,相对误差为3. 63%;设计的穴播装置与采用传统种室的穴播装置相比,合格率提高了3. 88%,达到了82. 12%。由此表明:采用交叉导流种室的穴播装置能有效地提高充填能力及播种性能,采用的离散元仿真方法对开展精密穴播装置的设计具有参考意义,可为今后精密穴播装置的研究奠定坚实的基础。     

基于离散元的倾斜圆盘勺式大豆排种器仿真优化

为提高倾斜圆盘排种器的排种性能,以中黄39大豆种子的物料学特性为基础,对该型排种器的充种、清种过程进行研究,得出其垂直倾角及工作转速是影响排种器工作性能的两个重要因素。利用离散元软件EDEM进行仿真研究,设计了二次回归正交旋转组合试验,运用SPSS软件进行试验数据处理,以排种器合格指数、重播指数和漏播指数作为排种器性能的评价指标,分别建立其与排种器垂直倾角、工作转速的回归方程。运用MatLab中非线性优化fmincon函数,获得该型排种器最优参数组合为垂直倾角1 9.5°、工作转速4 6.7 r/min时,合格率为97.28%,重播率为1.98%,漏播率为0.74%。     

型孔轮式排种器工作过程与性能仿真

由型孔轮式大豆排种器的三维CAD模型建立了其三维离散元法分析模型,采用球颗粒建立了大豆种子的分析模型,采用离散元法和自主研发的三维CAE软件对排种器的工作过程及性能进行了仿真分析,并与台架试验进行比较.结果表明,排种性能、投种角、种子运动轨迹与台架试验结果基本一致,证明了采用离散元法分析型孔轮式大豆排种器工作过程及其性能的可行性.     

基于离散元的双齿辊农村厨余垃圾粉碎机性能仿真研究

基于离散元软件,通过双齿辊粉碎机的建模对以骨头为代表的厨余垃圾进行粉碎仿真,改变齿辊转速n和落料高度h观察仿真所产生的对应效果。颗粒分布情况和颜色（速度大小）分析表明,在35 r/min的齿辊转速和230 mm的落料高度下的效果最佳,即粉碎效果最佳。此研究借助颗粒黏结模型为双齿辊破碎机结构优化提供理论依据。     

基于离散元法的棉花窝眼式穴播器排种性能模拟与试验

窝眼式棉花精密穴播器因其结构简单、运行稳定等特点在新疆南疆地区广泛使用。为了研究棉花窝眼式穴播器转速对排种性能的影响,对穴播器结构和排种过程进行了分析,基于离散元法建立了包衣棉种的颗粒模型,并运用EDEM软件对穴播器在10、20、30r/min转速下棉种颗粒的运动过程进行了仿真。仿真结果表明:在取种过程中,棉种颗粒的运动速度在进入取种孔时达到最大,相比而言转速为10r/min时取种更容易,同时会造成重播现象。设计了试验装置,进行了相同转速下穴播器的排种性能试验,结果表明:在转速为10r/min时,穴播器排种率和重播率高;在转速为30r/min时,穴播器重播率和排种率低;在转速为20r/min时,穴播器排种率高且重播率低。研究结果可为南疆地区窝眼式棉花穴播器的优化和使用提供参考。     

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。