气吸滚筒式三七精密排种器的试验研究

发布时间：2020-06-07 07:17

【摘要】：三七是我国名贵中药材,种植面积已达到60万亩,现行的播种方式主要以手工点播为主,劳动强度大,播种质量不一致,尚无配套的精密播种机。针对此现状,本文开展了三七精密播种机的关键部件排种器的研究。分析当前国内外现有精密排种器现状,设计一种能有效解决现气吸式排种器结构复杂,正负压交换相干扰的气吸滚筒式三七精密排种器。在测定了不同含水率下三七种子物理机械特性的基础上,利用离散元软件EDEM中建立种子模型；对该排种器进行理论分析,流场分析和试验研究。具体开展的研究内容如下：(1)开展了三七种子的物理机械特性试验。测定了种子的三轴尺寸,平均直径为5.62mm,球度为90.86%,表明三七种子近似为球体。种子密度随含水率下降逐渐减小；种子内摩擦角、休止角、滑动摩擦角随含水率下降呈现先减小,后增大再减小的趋势；种子漂浮速度随含水率下降而减小,且呈线性相关。(2)以试验测量的三七种子基本参数为依据,在离散元软件EDEM中,建立三七种子模型,模拟仿真了三七种子的休止角并与试验测得数据相对比,得试验测得的休止角为31.5°,仿真结果为31.7°,表明仿真结果与试验值之间的误差较小。介绍了在EDEM中利用Bonding模型粘结键的方法建立三七种子模型,以适应较小网格的流固耦合仿真。(3)以流体动力学绕流阻力原理为基础,对吸种、携种、投种以及过渡四个过程进行力学建模分析,计算所需吸附力的大小；确定了精密排种器的基本结构和相应的参数,利用CATIA软件对所有部件进行三维建模、虚拟装配和干涉分析。(4)利用ANSYS ICEM CFD软件建立滚筒负压腔的三维几何模型,划分非结构性网格；采用Fluent中的标准k-ε湍流模型及壁面函数,对排种器中的气流场进行数值模拟计算。仿真结果表明,半空心轴与滚筒半径比超过0.35时,壁面吸孔负压的均匀性下降；通孔与轴端口的面积比大于1时,随着面积比的增加对流场的均匀性影响不再显著；比值小于1时,吸附孔的负压值降低,吸附效果下降。(5)在自制的播种试验台上,对排种器的性能进行试验研究。试验设计采用三因素五水平二次正交旋转组合试验方法,以真空度、前进速度以及吸种角度作为影响因素,以播种的合格指数、重播指数以及漏播指数为目标函数。建立了各因素与目标函数之间的数学模型,分析了各因素对目标函数的影响规律,优化得出了真空度、前进速度和吸种角度的最佳参数组合,即真空度在660-720Pa时,前进速度在0.72-0.76m/s时,可获得合格指数大于90.2,漏播指数小于4.9,重播指数小于5.3。本文所得结论可以为三七气吸式精密播种机械研究的继续开展提供理论基础和参数依据。
【图文】：

现无级调速，适应不同作物和不同风压的排种要求，提高了播种质量，调整方便，逡逑容易操作ｔｉｗｓｉ。逡逑图１．１邋Ｍａｘｅｍｅｒｇｅ邋ｐｌａｎｔｅｒ＇ｓ系列高速气吸式精密逦图１．２邋ＥＤ系列高速气吸式精密播种机逡逑播种机逦Ｆｉｇ．邋１．２邋ＥＤ邋ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邋ｖａｃｕｕｍ逡逑Ｆｉｇ．ｌ．Ｉ邋Ｍａｘｅｍｅｒｇｅ邋ｐｌａｎｔｅｒｓ邋ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ逦ｐｌａｎｔｅｒ逡逑ｖａｃｕｕｍ邋ｐｌａｎｔｅｒ逡逑２）德国阿玛松的ＥＤ系列高速气吸式精密播种机逡逑阿玛松公司最新研制出一种气吸式精密播种机即ＥＤ系列，具体见图１．２。（１）逡逑该类型精密播种机具有较好的通用性，适合多种类型的播种需求，播种合格指数逡逑良好，适合于耕整后地块作业，也可进行免耕精密播种作业。在作业速度为９邋ｋｍ／ｈ逡逑下播种玉米时，株距合格指数高达９９．３邋％，重播指数为０．４邋％，漏播指数为０．２％。逡逑（２）研发了邋４、６、８和１２行系列机型，动力配套范围广泛。８和１２行机型采用逡逑了四连杆折叠结构，在道路运输时进行折叠，适合窄路运输。（３）播种单体的开逡逑关有操作手柄来控制，并且含有过载机构，避免损伤排种器；在单个甜种器中，，逡逑采用了平行四杆的仿形机构

应吸孔处网格划分较小的现象。ＣＡＴＩＡ中创建的Ｈ维图形如图３．１１所示，将半颗逡逑粒种子模型（图３．１１）导入ＥＤＥＭ中，并对其进行复制旋转１８０度，加载适当的逡逑运动，最终形成种子模型的种子颗粒如图３．１２。逡逑一逦Ｊ逡逑图３．１１邋ＣＡＴＩＡ中建立的半颖粒种子模型逦图３．１２邋Ｂｏｎｄｉｎｇ模型的种子颗粒逡逑Ｆｉｇ邋３．１１邋Ａ邋ｈａｌｆ邋ｇｒａｉｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ｉｎ邋ＣＡＴＩＡ逦Ｆｉｇ邋３．１２邋Ｂｏｎｄｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｓｅｅｄ邋ｐａｒｔｉｃｌｅｓ逡逑３．４．２站结颗粒的仿真逡逑Ｈ走种子由相应数量的小颗粒压缩而成，压缩后种子间的粘结键的大小主要逡逑与设置的小颗粒的物理参数有关，所Ｗ要使粘结颗粒具有合适的物理特性，应先逡逑设置好小颗粒的参数，如剪切应力，正应力等。对压缩后的种子性能进行试验，逡逑确保通过键枯结的种子具有代替Ｈ毛种子的功能。对建立的吉毛种子，同样建立逡逑２７逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S223.2

【参考文献】

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本文编号：2701061