基于对窝眼式排种器排种性能影响因素的分析

为了提高窝眼式排种器的充种率,降低排种器工作时空穴率,保证排种器作业质量的稳定性。本文通过对窝眼式排种器充种过程数学建模研究分析,找到了制约排种轮最大工作转速的因素和各因素间相互关系。为适应不同种类种子的窝眼式排种器的结构设计提供理论依据,为播种机传动结构和传动比的设计提供了数据参考;也为其他型式排种器结构器设计提供了参考。     

基于EDEM的高速穴播器排种性能仿真分析与试验

为探究穴播器转速和种子初速度对穴播器排种性能的影响,对分置式排种系统及穴播器工作原理进行阐述。利用EDEM建立棉种及穴播器的仿真模型,模拟棉种具有不同的初速度及穴播器在不同转速下排种情况,根据运动轨迹曲线、受力变化曲线、速度变化曲线综合分析产生漏播、重播现象的原因。使用Design-Expert进行两因素五水平二次旋转正交组合试验设计,建立评价指标的回归方程,并通过响应曲面分析排种性能。合格率随穴播器转速的增大而先增加后降低,随种子初速度的增大而降低。优化后的仿真参数组合为穴播器转速39 r/min和种子初速度2.4 m/s,最佳优化结果为漏播率3.2%,合格率95.1%,重播率1.7%。台架验证性试验结果表明仿真试验可信,穴播器排种性能满足高速精量播种要求,为新疆地区棉花机械化高速精量穴播技术及发展提供参考。     

气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器性能试验

为改善谷子穴播排种器播种效果,使用JPS-12型排种器性能检测试验台,以真空度、吸孔直径、窝眼轮转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为试验指标对气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器的排种性能进行单因素和多因素试验研究。通过单因素试验明确了排种质量随试验因素的变化趋势,通过正交试验获得了气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器的较优参数组合,即真空度为2.0kPa、吸孔直径为1.0mm,窝眼轮转速为20r/min。对较优参数组合进行试验验证,结果表明:合格率93.9%,重播率3.1%,漏播率3.0%,能够满足谷子穴播的要求。     

基于EDEM的滚筒式穴播器排种性能仿真与试验*

为探究花生种子外形尺寸、穴播器工作转速及取种器结构参数对滚筒式穴播器排种性能的影响,将花生种子按外形尺寸分为3级,利用离散元分析软件EDEM建立穴播器和种子的仿真模型,模拟不同等级花生种子在不同转速、不同结构参数取种器下排种器的排种性能。仿真结果表明:随着工作转速的增加,穴播器对各级花生的合格指数均呈下降趋势,当工作转速大于40 r/min时,合格指数下降明显;当工作转速额定,侧孔和容腔的尺寸分别为40 mm和30 mm时,对大粒种子的排种性能最优,合格指数为91.37%;侧孔和容腔的尺寸分别为32 mm和25 mm时,对中粒种子的排种性能最优,合格指数为93.07%;侧孔和容腔的尺寸分别为28 mm和20 mm时,对小粒种子的排种性能最优,合格指数为93.02%,可见,种子与取种器的适配性影响排种性能。田间试验表明,在穴播器工作转速40 r/min、取种器侧孔长度32 mm,容腔长度25 mm条件下滚筒式穴播器对各级花生种子的排种性能与仿真变化规律一致,离散元分析方法应用于滚筒式花生穴播器上是可行的,本研究为穴播器的优化设计提供理论依据。     

可调窝眼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,其排种性能直接决定了精密播种机的作业质量。为了研究可调窝眼式排种器的机理及性能,确定最佳工作参数,对其进行了台架性能试验测试。同时,通过单因素试验和正交试验的极差与方差分析,得出排种盘转速是影响其排种性能的主要因素;当排种盘转速为50r/min、窝眼长度为11mm时,排种器的排种性能最优,合格指数为88%。     

鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明：在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。     

斜窝眼偏心轮式排种器主要部件的设计

斜窝眼偏心轮式排种器通过整体结构设计,依靠种子重力、相互挤压力和斜窝眼实现自动充种,依靠种子自身重力和内置偏心轮实现排种和自动清种。窝眼的上半部分设计成倾斜状,下半部分设计成垂直状。根据农艺要求,选定排种轮的直径为100mm,得出排种轮角速度为4rad/s,排种轮转速为0.64rad/s,播种的籽粒数为35个/m,排种轮上窝眼数目为24个,且为两排交错排列,相邻窝眼间的夹角为30°。为确保准确清种,推种轮上的推种齿每排的齿数设计为8个,共两排,两排之间的距离为5mm。经反向验证得出排种的粒距为35mm,符合双低油菜播种间距30～50mm范围的标准。     

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。     

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。     

油菜播种机斜窝眼偏心轮式排种器结构设计

针对传统机械式排种器伤种率较高、排种均匀性较差和窝眼堵塞较严重等问题,设计了一种适用于油菜等小粒种子的斜窝眼偏心轮式排种器.通过整体结构设计依靠种子重力、相互挤压力和斜窝眼实现自动充种,依靠种子自身重力实现排种,同时将斜窝眼设计成为通孔,并加装一个内置偏心轮,从而实现自动清种.     

基于OpenGL的播种机机械部件离散元法仿真分析

为了提高播种机机械部件仿真的可靠性,克服传统几何仿真的局限性,提出了一种基于OpenGL建模和离散元仿真软件的播种机零部件虚拟设计方法,并以播种机开沟器和排种盘的实验和仿真验证了其可靠性。设计了播种机部件、土壤和种子的离散元建模方法,并设置了仿真模拟参数,通过实验测试了开沟器的力学性能和排种器的漏播率与重播率,最后将其和离散元仿真结果进行了对比。对比结果表明:利用离散元仿真模拟方法与实验测试得到的阻力、漏播率和重播率的结果基本吻合,从而验证了其在播种机部件设计优化中使用的可行性,为播种机部件的优化提供了一种新的设计方法。     

圆盘式成穴器计算机仿真模拟研究——基于离散元法和ADMAS

圆盘式成穴器是播种机工作过程中用来生成穴孔的成穴装置,是精密播种装置的重要器件,对于其结构性能的分析是提高播种机作业效率和质量的有效手段。为了优化圆盘式成穴器结构,将CAD建模和ADMAS动态模拟软件引入到了成穴器设计和仿真过程中,分别建立了成穴器与土壤颗粒的二维离散元仿真分析模型,通过ADAMS软件对土壤颗粒与成穴器之间施加合理的力学模型,对成穴器作业过程中工作的阻力进行了仿真模拟分析,并研究了不同含水率情况下成穴装置水平和垂直阻力的变化规律。仿真计算结果表明:采用离散元法和ADMAS软件联合仿真方法可以成功地实现成穴器阻力的仿真计算,并可以输出阻力大小随播深以及含水率的变化曲线,为圆盘成穴精密播种装置的结构优化和设计提供重要的数据参考。     

基于离散元法的小粒咖啡种植逆转开沟器的仿真与设计

开沟是咖啡种植过程中的重要环节,现行的咖啡开沟劳动强度大、工作效率低、人工成本高。为此,在分析小粒咖啡种植开沟农艺要求的基础上,设计了一种适合于小粒咖啡开沟的斜置逆转开沟器。该逆转开沟器可通过小型拖拉机牵引,刀轴旋转方向和拖拉机驱动轮转向相反,开沟刀向前向上切土抛土,完成开沟。应用EDEM离散元软件对逆转开沟器进行仿真模拟:设定开沟器前进速度为0.4m/s、转速为4rad/s时,单个圆盘开沟过程所受的最大阻力为750N,挡土板所受最大阻力为250N。同时,进行了试验验证,结果表明:逆转开沟器能开出沟面宽500mm、沟底宽300mm、沟深400mm的梯形栽植沟,所开沟型结构稳定,抛土效果好。     

基于离散元法的果园开沟刀具的仿真与试验研究

为探究自主研制的果园立式单轴开沟机刀片数量对开沟质量及功耗的影响及刀片在作业过程中受力最大的部位,采用离散元法建立了4刀片刀具开沟过程的仿真模型,并运用转速—扭矩测量平台获得了开沟过程中刀具的真实功耗,得出仿真模型的误差为9.3%,从而验证了离散元法对刀具开沟过程进行模拟的可行性。运用该仿真模型分别对刀片数目为3和5的刀具开沟过程进行了仿真研究,结果表明:当刀片数目为3时刀具的功耗最小,刀片数目为4为时开沟效果最好。通过分析4刀片刀具工作时的受力情况,得知其在工作开始时功耗波动较大,底端刃口处始终受到较大力的作用,因而应对其进行耐磨处理。     

棉花气吸滚筒式穴播器二次投种机构设计与试验

针对棉花气吸滚筒式穴播器因投种性能不稳定而造成排种质量下降的问题,在气吸滚筒式穴播器的取种盘和鸭嘴之间增设二次投种机构,通过重新规划种子运动路径,降低投种点高度,减少了漏播和重播现象,提高了气吸滚筒式穴播器的排种性能.在保证气吸滚筒式穴播器取种方式不变的前提下,依次对二次投种机构的安装位置、种道轮廓和出入口的结构参数进...     

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。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

绿豆种子离散元仿真参数标定与排种试验

为提高绿豆精密排种过程离散元仿真模拟试验所用仿真参数的准确度,进一步优化排种部件,基于绿豆种子的本征参数,采用Hertz Mindlin with bonding粘结模型建立种子仿真模型,分别采用自由落体碰撞法、斜面滑动法、斜面滚动法对绿豆种子与接触材料(有机玻璃、Somos8000树脂)间仿真参数进行标定,结果表明：绿豆与有机玻璃碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.445、0.458、0.036,与Somos8000树脂碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.434、0.556、0.049。以种间接触参数为因素,以实测堆积角与仿真堆积角相对误差为指标,进行了最陡爬坡试验、三因素五水平旋转组合设计试验,以最小相对误差为优化目标,对试验数据寻优分析得到：绿豆种间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.3、0.23、0.03。对标定结果进行排种验证试验,结果表明：仿真试验漏吸率与台架试验漏播率最大相对误差为4.71%、重吸率与重播率最大相对误差为4.94%、单粒率与合格率最大相对误差为0.98%,证明标定结果可靠。该研究结果可为绿豆精密排种装置的设计与仿真优化提...     

基于离散元法的犁铲磨损特性研究

耕作土壤由大量的离散颗粒组成,触土部件在作业时与土壤中的硬质颗粒接触造成严重磨损.本文以犁铲为磨损对象,通过EDEM离散元软件建立了铧式犁工作过程模型并进行模拟仿真,对犁铲磨损进行了数值分析.利用累积接触能量获得犁铲最易磨损的位置,并选取土壤密度、犁铲硬度和铧式犁工作速度等主要影响因素进行了仿真并分析它们对犁铲磨损的影...     

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。