气吸滚筒式小麦精密排种器设计与试验研究

发布时间：2018-10-22 18:01

【摘要】：小麦精量播种技术是余松烈院士提出的小麦种植方式,较传统小麦种植方式增产10%以上,小麦精量播种要求种子行距株距确定,传统的小麦排种器以外槽轮式为主,难以实现小麦精播,本文在分析了现有机械式及气力式精密排种器的结构及工作原理的基础上,设计了气吸滚筒式小麦精密排种器,并对排种器内流场情况及工作状态进行了仿真分析,采用理论与试验相结合的方法,对气吸滚筒式小麦精密排种器进行了研究,主要研究内容和结论如下:(1)以小麦精量播种的农艺要求为理论依据,以京冬22号小麦种子为试验对象,在测量了小麦种子三轴尺寸、千粒重和球形度等物理参数的基础上,基于机械式和气吸式精量播种原理,研制了一种可以满足小麦精量播种的气吸滚筒式小麦精密排种器,对排种器关键部件的设计及工作原理进行了阐述,并分析了排种器在排种过程中种子的受力情况,最后利用三维建模软件Creo建立了气吸滚筒式小麦精密排种器的三维模型。(2)以计算流体力学为理论依据,以Ansys和Fluent软件为计算平台,在Ansys Meshing软件中对简化后的气吸滚筒式小麦精密排种器的三维模型进行了网格划分,在Fluent软件中对划分好的网格模型进行了流场分析,分别以排种滚筒上吸孔直径和排种滚筒吸室真空度为影响因素,分析不同影响因素对应的排种器内部流场的变化情况,仿真结果表明,随着吸孔直径的逐渐增加,吸孔内负压值逐渐减小,吸孔内气流速度逐渐减小,吸孔吸附能力下降;当负压风机提供稳定的负压后,真空吸室内流场的分布不再受风机的影响,风机只对流场压力大小和流速大小产生影响。采用台架试验对仿真结果进行了验证,结果表明,仿真结果与试验结果存在一定差值,但二者总体的变化趋势保持一致,证明仿真结果可以用作参考。(3)以离散元素法为理论依据,借助离散元仿真软件EDEM建立了小麦种子的三维仿真模型,并对排种器的排种过程进行了仿真分析。由仿真结果可以看出,种子生成并落入吸种区后,贴近排种滚筒表面的种子受滚筒的摩擦力最先运动,部分种子落入窝眼内,并随排种滚筒旋转直至脱离窝眼。排种过程仿真分析得出了种子的运动速度及受力随时间的变化曲线,种群与排种滚筒的接触粒数及种群与排种滚筒摩擦力随时间变化关系曲线图。(4)采用3D打印技术加工了气吸滚筒式小麦精密排种器,设计并搭建了小麦精量播种试验台,进行了气吸滚筒式小麦精密排种器的台架试验,分别以吸孔直径、吸室真空度和排种滚筒转速为影响因素,以重复吸种率、漏吸种子率、吸种合格率和标准差变异系数为评价指标,进行了单因素试验,并对各影响因素进行了方差分析,得出了不同影响因素对评价指标影响的显著性,试验得出了吸室真空度为3500Pa、吸孔直径为1.6mm、排种滚筒转速为40r/min时排种器的吸种合格率最高为90.2%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.2

【参考文献】