基于EDEM的勺带式马铃薯排种器充种性能仿真研究

为提高勺带式马铃薯排种器充种性能,基于EDEM仿真软件建立了马铃薯离散元颗粒模型,通过跌落冲击试验与斜面法确定了马铃薯充种仿真试验关键参数;选取排种器倾斜角度、种勺运动速度以及供种速度进行单因素充种仿真试验.结果表明,当排种器倾斜角度75°、排种带速度0.5 m/s及供种速度15个/s时,充种性能最好,此时单粒充种比例为17.5％、2粒及2粒以上比例为83.5％、未充种比例为0.后续工作可在此基础上设计清种装置,以进一步增大单粒比例、减小多粒比例,更好地达到马铃薯精量播种要求.     

双立轴烟秆切割机构的设计与试验

设计了一种适合烟秆切割的双立轴圆盘式切割机构。在自制的烟秆切割试验台上,对切割速度、装置的前进速度、主从切割刀片的径向重叠量等进行了单因素试验和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割速度350 r/min时,功耗为1 718.8 W,切断率为94.33%;在主从切割刀片的径向重叠量为15 mm时,功耗为1 500.73 W,切断率为95.6%;在装置的前进速度为0.6 m/s时,功耗为1 608.13 W,切断率为96.83%。正交试验结果表明,当切割速度为300 r/min,主从切割刀片的径向重叠量为15 mm,装置前进速度0.6 m/s时,功耗为1 480.26 W,切断率为97.21%。     

水稻螺旋槽式排种器的设计及优化

针对江淮地区的水稻直播作业要求,为解决播种成穴精度的问题,以外槽轮排种器为基础,设计一款水稻精量直播螺旋槽式排种器。以南粳5055为试验材料,先对槽孔形状、槽孔螺旋角和行进速度进行单因素试验,去掉不理想参数,再通过三因素三水平正交试验得出最优组合,并通过矩阵分析法计算行走速度、槽孔形状、槽孔螺旋角对排种性能影响的大小。结果表明,当机具行走速度为0.4 m/s,槽孔形状为勺形,槽孔螺旋角为20°时合格率最高,穴粒数合格率为95.62%,穴径合格率为91.58%。机具行走速度对排种性能的影响大于槽孔形状,槽孔形状对排种性能的影响大于槽孔螺旋角。说明通过试验得到的最优组合,满足排种器性能要求。     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

小区播种机充种装置工作性能试验

为提高小区播种作业各排种环节的排种性能,以小区播种机充种装置为研究对象,采用通用旋转组合试验设计方案,研究小区播种机前进速度v、充种装置转动速度ω、充种装置锥体母线长度l和充种装置锥体底角角度α,对油菜和小麦种子充种均匀性变异系数的影响。通过DPS 7.05数据处理系统获得了4个试验因素对油菜、小麦种子充种均匀性变异系数的影响回归方程,确定了各因素的影响顺序:1)油菜种子,充种装置锥体母线长度>充种装置锥体底角角度>小区播种机前进速度>充种装置转动速度;2)小麦种子,充种装置锥体底角角度>充种装置锥体母线长度>充种装置转动速度>小区播种机前进速度。确定了针对油菜、小麦种子的充种装置结构及工作环境的最佳参数,即小区播种机前进速度0.4 m/s、充种装置转动速度0.25 rad/s、充种装置锥体母线长度0.1 m、充种装置锥体底角角度50°;在最佳参数条件下,油菜和小麦种子播量分别为5和180 g时,充种装置最适合育种试验的长度为10 m,充种均匀性变异系数分别为5.68%和7.85%。     

烟草拔秆机拔秆切蔸装置的设计与试验

针对4YBG–1型烟草拔秆机在南方烟区作业过程中出现烟秆拔取输送不畅、切蔸不稳及操作不便等问题,设计了一种前置挂接在手扶式拖拉机上的拔秆切蔸装置。以HZ07–11烟秆为试材,对影响烟秆拔断率、漏拔率及切蔸率的双排夹持输送链速度、拖拉机前进速度、夹持间隙进行单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,双排夹持输送链速度为0.8~1.1 m/s,拖拉机前进速度为0.5~0.6 m/s,夹持间隙9~15 mm时,可完成烟秆拔秆切蔸作业。正交试验结果表明,影响烟秆拔断率、漏拔率和切蔸率的因素大小依次为夹持间隙、双排夹持输送链速度、拖拉机前进速度,双排夹持输送链速度为0.8 m/s、拖拉机前进速度为0.6 m/s、夹持间隙为12 mm,是实现拔秆切蔸作业的较优组合,此时烟秆拔断率、漏拔率、切蔸率分别为0、5%、95%。     

双盘高速气力式水稻精量排种器的设计与试验

为解决现有排种器在高速作业下存在漏播率较大的问题,设计了一种双盘高速气力式芽种精量排种器。阐述了其基本结构和工作原理,以浸种催芽处理的黄华占常规稻作为研究对象,分析了种层高度对芽种漏充率的影响。利用ANSYS/Workbench仿真,对进气口角度进行两因素三水平试验,以充种区型孔压强、清种区型孔压强、携种区型孔压强为评价指标,进行方差分析,确定最佳进气口位置角度。研究结果表明:气室接口位置对负压区流场压强具有显著影响,进气口角度对负压区流场压强影响不显著。对现有单盘气力式精量排种器进行改进,分析了机组前进速度对排种器工作性能的影响,以合格率、漏播率、重播率、破损率为评价指标,进行了排种性能台架试验。试验结果表明:在满足精量播种的前提下,双盘结构排种器可将作业速度提高一倍,大大降低了漏播率;通过调节装置调节种层高度可一定程度上减小排种器漏充率,有利于改善充种环境,提高排种器的充种性能;当机组速度为1.8km·h-1时,吸室真空度为4.0kPa,排种器的排种性能最好,合格率为86.5%,漏播率6.3%,破损率0.35%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与高速排种性能提供参考。     

4LBZ-125型半喂入水稻联合收割机割台性能试验

针对4LBZ-125型半喂入水稻联合收割机割台存在输送不畅的问题,设计了以该收割机割台为原型的室内试验台,以输送效果、切割效果、扶禾效果和其他效果等为评价依据,对割台扶禾速度、切割速度、输送速度和机器行走速度等进行了正交试验和单因素试验.正交试验结果表明,影响割台性能的主要因素是行走速度和输送速度;单因素试验结果表明,割台正常工作最佳参数为扶禾速度0.8 m/s、切割速度0.85 m/s、输送速度1.1 m/s、行走速度0.675 m/s.对正交试验结果较佳组合和单因素最佳参数组合进行验证对比试验,结果表明,单因素最佳参数组合输送效果最好,能较好地满足生产要求.     

4LBZ–125型半喂入水稻联合收割机割台性能试验

针对4LBZ–125型半喂入水稻联合收割机割台存在输送不畅的问题,设计了以该收割机割台为原型的室内试验台,以输送效果、切割效果、扶禾效果和其他效果等为评价依据,对割台扶禾速度、切割速度、输送速度和机器行走速度等进行了正交试验和单因素试验。正交试验结果表明,影响割台性能的主要因素是行走速度和输送速度;单因素试验结果表明,割台正常工作最佳参数为扶禾速度0.8 m/s、切割速度0.85 m/s、输送速度1.1 m/s、行走速度0.675 m/s。对正交试验结果较佳组合和单因素最佳参数组合进行验证对比试验,结果表明,单因素最佳参数组合输送效果最好,能较好地满足生产要求。     

水稻芽种气吸式直播排种器充种过程的研究

以气吸式垂直圆盘排种器为研究对象，利用高速摄像技术，研究了精播水稻芽种排种器的充填过程，采用ANSYS软件对水稻芽种在充种过程中的速度场和压力场进行了模拟，并进行了排种性能试验研究。研究结果表明：真空度在1.88-4.37kPa范围内排种性能最好；排种盘线速度在极限转速范围内，排种盘充填性能很好。排种盘线速度大于0.55m/s时，排种盘充填性能开始明显下降。     

振动对勺轮式排种器排种性能的影响试验

针对排种器在垂直方向的振动特性,搭建垂直振动试验台。以勺轮式玉米排种器为研究对象,优先进行工作速度单因素试验,确定勺轮式排种器在工作速度为2～5 km·h~(-1)排种性能较好;以播种机振动频率、振动幅值、工作速度为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率、变异系数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。试验结果表明,振动幅值和工作速度对4个评价指标均有显著影响,振动频率对除重播率外其他3个因素均有显著影响。各因素对重播率影响程度为振动幅值工作速度振动频率;各因素对漏播率影响程度为振动幅值振动频率工作速度,各因素对合格率均有极显著影响;各因素对变异系数影响程度为振动幅值工作速度振动频率。     

花生排种器型孔结构的优化设计与试验

为解决现有花生排种器对种子尺寸适应性差的问题,设计了由调整片控制种窝尺寸大小的内充型孔轮式花生排种器．以单穴单粒率、重播率、漏播率为试验指标,以排种器转速、种窝长度、种子大小为试验因素进行二次正交旋转组合试验．试验结果表明,影响排种性能的主次顺序为：种窝长度、种子大小、排种器转速．在转速４０ｒ／ｍｉｎ,种窝长度９ｍｍ,种子大小１５.６ｍｍ的条件下,排种性能最佳,单穴单粒率９５.３％,重播率２.７％,漏播率２.２％．结果表明,通过调整种窝长度控制排种器的排种量,使排种器对种子尺寸具有良好的适应性．     

棉秆拔秆机拔秆装置的设计与试验

为小型履带自走式棉秆拔秆机设计了拔秆装置。该装置主要由旋转刀辊、输送钉齿、压缩滚筒、清理滚筒等组成,针对南方行距不一的复杂地势,能实现不对行拔取,清理棉秆根部泥土,且不易拔断棉秆。对影响棉秆拔净率和拔断率的主要因素——机具前进速度、刀辊旋转速度、辊刀入土深度进行了单因素和多因素正交试验。结果表明:影响棉秆拔净率和拔断率的因素大小依次是辊刀入土深度、刀辊旋转速度、机具前进速度;当辊刀入土深度为15 cm、刀辊旋转速度为415 r/min、机具前进速度为0.8 m/s时,棉秆拔净率可达95.8%,拔断率仅为9.6%。     

油菜后铺式割晒装置的设计

为解决油菜机械割晒中出现的铺放不整齐、不利于捡拾等问题,设计了输送带与输送链相结合的后铺式油菜割晒装置。该装置主要由拨禾轮、切割装置、输送装置、分离器和导向挡板等组成。确定了拨禾轮、输送装置、分离器等关键部件的结构参数,并对割晒装置进行了试验。结果表明,油菜后铺式割晒装置能顺利完成油菜的切割、输送、铺放。当拨禾轮转速为15 r/min,输送速度为1.05 m/s,前进速度为0.65 m/s时,测得铺条的平均铺放角度为24.4°,平均铺放厚度为53.5 cm,平均铺条宽度为95.4 cm。     

茶园物理除虫机除虫效果试验研究

对影响茶园物理除虫机除虫率的出风角度、风速、行走速度分别进行单因素试验和正交试验。单因素试验结果表明,当出风角度为5°、风速18 m/s、行走速度0.7 m/s时,除虫率可达81.5%。正交试验结果表明,对除虫机除虫率影响大小依次为风速、出风角度、行走速度;极差分析的最好组合为出风角度5°、风速18 m/s、行走速度0.9 m/s,除虫率为80.5%。对2个试验结果进行验证对比分析,认为单因素最佳参数组合的除虫效果最好。     

超窄行棉花精量排种器设计与性能试验

【目的】针对目前新疆棉花播种行距大,喷洒脱叶剂受药效果差,导致机械采收采净率偏低的问题,研制了一种播种行距更窄,能实现高度密植的超窄行棉花精量排种器.【方法】对超窄行精量棉花排种器的结构及参数进行理论分析,确定排种器的主要结构与性能参数.以排种器的单粒率、重播率、漏播率为排种性能评价指标,在PSY-1200鸭嘴滚筒式排种器性能实验台上进行排种器转速、负压区相对压力、落种角等运行参数的单因素及正交试验.【结果】经田间测试,当排种器转速为41r/min,负压区相对压力为-4500Pa,落种角为60°时,排种器单粒率为93.5%,重播率为3.8%,漏播率为4.2%,单行株距均匀性变异系数为5.82%,双行行距稳定性变异系数为6.04%.【结论】该排种器最小行距可调至4cm,满足超窄行种植农艺要求且能实现精量播种.     

水稻株间除草装置设计

为了实现水稻株间除草作业,本文研制了立式水稻株间除草装置并进行三维建模,建立了除草装置运动学模型,对其运动轨迹进行分析,通过土槽台架试验对轨迹进行检测。田间试验表明,当除草装置旋转速度为72r/min,除草装置前进速度为0. 44m/s,除草齿入土深度为42mm时,水田株间除草装置性能最优,除草率为84. 5%,伤苗率为4. 2%,满足水稻机械除草农艺要求。     

2BZ-4型棘轮振动式油菜播种机设计与性能测试

为适应小田块油菜种植机械化的需求,利用振动破坏散粒体架空的原理,设计一种棘轮振动式油菜播种机,确定其主要结构和运行参数,得出在满足油菜播种各行稳定性和均匀性条件下,其排种单元最大的排种频率为6.3Hz,最大理论作业速度为0.55m/s;分析棘轮转速与排种装置单行排种量稳定性、各行排种量一致性和总排种量稳定性之间的关系。性能测试结果表明:当棘轮转速为20~45r/min时,排种装置具有良好的排种稳定性和均匀性;当棘轮转速为40r/min时,总排种量稳定性变异系数和各行一致性变异系数最小,分别为1.08%和2.74%,且种子破损率为0.38%,能够满足播种机标准JB 6274.1-2001的技术要求。     

流体穴播成穴器改进设计及试验

为提高流体穴播的成穴效果,改进设计了流体穴播成穴器,利用拨轮带动拨指机构驱动排种管使其摆动,实现种液零速排放。确定了拨杆的长度、拨指相位差等结构参数;进行了排种管末端速度及摆角分析,建立了排种管末端速度与机器前进速度、传动比等参数的关系模型;对种液离开排种口的水平分速度进行了分析,建立了其与机器前进速度、拨指长度、拨杆实际作用长度以及种液流速等各参数之间的关系模型。通过单因素试验和四因素四水平正交试验,得出各因素的最优组合。研究结果表明:在机器前进速度为1.4m·s-1、拨指长度为12mm、拨杆实际作用长度为90mm、流体速度为2.9m·s-1的情况下,平均穴距为296.3mm,变异系数为6.36%,成穴效果达到了作物穴播生产要求。     

气吸辊式水稻精量直播排种器的设计与试验研究

针对我国现有水稻精量直播排种器对种子适应性差、伤种率高、排种速度低等问题,设计气吸辊式水稻精量直播排种器,并进行种子吸附条件分析,确定影响工作性能的参数;完成了参数的单因素试验和正交试验研究。结果表明:所设计的排种器能够满足水稻芽种的精量穴播和低伤芽率的要求;吸种针孔径与排种器吸种性能影响呈正相关趋势,吸种针孔径选择应大于0.60mm;影响排种器播种性能的因素主次顺序依次为吸种针孔径、吸种真空度、吸种辊转速,当吸种针孔径为1.55mm、吸种真空度为0.035MPa、吸种辊转速为50r/min时播种效果较好,吸种合格率为98%。