Design and test of an inside-filling pneumatic precision centralized seed-metering device for rapeseed

The pneumatic precision seed-metering devices used in combination with negative air pressure to suck seed and positive air flow to drop seed could overcome the problem of rapeseed precision planting.However,these devices can only plant a single row at a time or need high airflow pressure,which complicates the seed-metering system and the seeder structure,deteriorate the working reliability and have high power consumption.To overcome above shortcomings,a novel prototype of pneumatic precision centralized seed-metering device with seed inside-filling,sowing six rows at a time,was developed.The main structure and working principle of the prototype were described and the technical parameters were given.Experiments were conducted to investigate the influences of positive pressure,negative pressure,and rotating speed on the seeding performance.The stability of each row and the consistency between all rows associated with the seeding precision were analyzed to evaluate the performance of the prototype.The results indicated that the prototype can meet the requirements of precision seeding and the seed keep intact without any obvious damage.The performance of the prototype was no significant difference when the positive pressure was fluctuated from 200 Pa to 1200 Pa.The best seeding precision parameters in one row of the prototype was 92.48%of the qualified seeding index(Iqs)and 2.55%of the miss-seeding index(Imiss),when the rotating speed was 16 r/min,the positive pressure was 200 Pa and the negative pressure was–1600 Pa.When the rotating speed was 16 r/min,the positive pressure was 200 Pa,and the negative pressure was–1400 Pa or–1600 Pa,the Iqs of six rows were above 86.5%,the stability coefficient of variation(CV)of each row were below 4.6%,and the consistency CV were below 0.9%.Further field experiment showed that the rapeseed sowed by the prototype had acceptable seeding precision.The CV of the numbers of rapeseed seedlings in the field of the total and each row were 6.17%and 6.32%respectively.The research confirmed that the inside-filling pneumatic precision centralized seed-metering device satisfied the agronomic requirements of rapeseed planting and can be a reference for the development of precision seed metering devices.

Development of Flexible Spherical Actuator with 3D Coordinate Measuring Device

Rehabilitation devices help to recover the physical abilities of patients. This study aims to develop a portable rehabilitation device that is safe to use when?patients are holding it by hands. In a previous study, to realize a home rehabilitation device, a flexible spherical actuator that can provide motion to patients was developed. In this study, to measure the relative position between both handling stages, a 3D coordinate measuring device using three wire-type linear potentiometers and an embedded controller was proposed and tested. In this paper, the spherical actuator with built-in 3D coordinate measuring device is described. The measuring method and experimental results obtained are also presented. The tracking position control of the actuator using the measuring device was carried out. As a result, the position of the handling stages can be successfully controlled using the feedback signal from the tested?measuring device.

Design and experiment of the pneumatic cylinder type precision metering system for wheat

The main goal of this study was to design a pneumatic cylindrical-type metering device with six-rows for wheat precision and to analyze its output under different rotating speeds and vacuum pressure values.The effect of the pressure,rotating speed and rows on seed suction,retention and dropping was shown inspected.Six levels of rotating speed(5,10,15,20,25 and 30 r/min.)combined with the applying of different vacuum pressures(1.8,2.1,2.4,2.7,3.0,and 3.3 kPa)were inspected to detect the optimum pressure which was adequate for seed sucking at each speed.In addition,to predict the vacuum pressure corresponding with each rotating speed,a regression model was developed.Based on seed mass analysis,statistical differences under the influence of velocities and negative pressure were found at 5 percent significance according to Duncan’s Test,whereas the differences were existed between and within rows.Results revealed that the highest seed mass means of 19.02 g and 22.64 g were obtained by row1while the lowest means of 18.02 g and 21.49 g were attained by row6 under the effect of the speed and vacuum pressure,respectively.The noticeable variation between row1 and row 6,particularly under high speeds(25 and 30 r/min),might be returned to the truth that row 1 was closer to vacuum inlet,and row 6 was the farthest one.Results concluded that the multiple-row pneumatic cylinder with oblong shape seed nozzle was found to be capable for single seed picking with a small rows variation but without seed damage.

矿用卡轨车气动压绳梁的设计

为了解决无极绳牵引卡轨车在使用过程中压绳轮磨损导致的跳绳现象,本文基于部分矿区采用的人工拆除和安装压绳滑轮来防止跳绳的操作步骤,设计开发了一种气动压绳梁装置。该装置通过气动系统与压绳梁结构之间的装置联动,利用气缸的气动力实现压绳梁对于钢丝绳的压紧和放松,再由另外一个气缸完成销子的插拔,从而完成一个工作循环。该装置的使用,可以取代原本涉及人工的部分,提高生产工作的安全保障以及生产效率,在同类型的各个矿区中都可以进行推广使用。

气力滚筒式油菜精量集排器

设计了一种可实现一器多行的气力滚筒式油菜精量集排器,分析了气力滚筒式油菜精量集排器的工作原理,并确定了其结构组成和主要结构与运行参数。以集排器排种性能为主要评价指标,进行了集排器排种滚筒转速、正压区相对压力、负压区相对压力等运行参数的单因素试验与正交试验。台架试验结果表明:集排器种子破碎率小于0.5%;当排种滚筒转速为20 r/min、正压区相对压力为2 200 Pa和负压区相对压力为-2 200 Pa时,集排器单行合格指数可高达94.02%,漏播指数小于4.0%;集排器各行排量一致性变异系数为5.73%,总排量稳定性变异系数为1.21%。

气吸滚筒阵列式棉花精密排种器设计与试验

针对气吸式棉花精密排种器输气管路结构复杂、能耗大以及排种单体只能实现单行播种等问题,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,确定了该排种器关键零部件的结构参数,建立了充种过程的力学模型。以棉花种子为播种对象,以滚筒转速、吸孔直径、气室负压为影响因子,以合格指数、漏播指数和重播指数为排种性能指标,进行二次旋转正交组合试验,建立各影响因子与排种性能指标之间的回归模型,分析了各因子对排种性能的影响规律。采用多目标优化方法,确定最佳参数组合:滚筒转速为15.5 r/min,吸孔直径为3.5 mm,气室负压为4.2 k Pa,此时排种器的合格指数为93.5%、漏播指数为2.0%、重播指数为4.5%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足棉花精密播种的要求。在此基础上进行了排种适应性试验,试验对象为几何特性存在一定差异的新陆早48号、新陆早52号、新陆早60号3种棉花种子,结果表明:合格指数均大于92%,漏播指数均小于3%,重播指数均小于5%,说明该排种器对不同品种的棉花种子具有一定的排种适应性。

气力滚筒式水稻直播精量排种器排种性能分析与田间试验

为了提高气力滚筒式水稻直播精量排种器的排种性能,该文运用单因素和中心组合试验设计理论,借助JPS-12型排种器性能检测试验台,研究了排种滚筒转速、负压气室真空度、清种气流速度及正压气室清堵正压4个主要运行参数对其排种性能的影响规律。单因素试验结果表明:排种滚筒转速、负压气室真空度、清种气流速度对排种器合格率、漏播率等指标的影响显著;正压气室清堵正压对排种器合格率、漏播率等指标的影响不显著;3个影响显著因素的三因素五水平回归正交旋转组合设计试验结果表明:各试验因素及因素交互作用对主要评价指标的影响主次顺序不同,影响排种器合格率的主次因素依次为:排种滚筒转速>负压气室真空度>清种气流速度;影响漏播率的主次因素依次为:负压气室真空度>排种滚筒转速>清种气流速度;对所建回归方程进行综合优化,得出排种器最佳工作参数组合为:排种滚筒转速10.00 r/min,负压气室真空度4.6 k Pa,清种气流速度21.88 m/s。此时,排种器的合格率为87.73%、漏播率为2.93%、空穴率为0.53%、重播率为9.34%、破损率为0.91%、穴距平均值为200.07 mm、穴距变异系数为4.75%、各行排量一致性变异系数为3.07%、总排量稳定性变异系数为2.08%。田间播种试验结果为合格率79.42%、漏播率15.11%、空穴率3.88、重播率5.47%、穴距平均值175.61 mm、穴距变异系数为20.03%。研究结果为气力滚筒式水稻直播精量排种器结构参数优化及排种性能提升提供参考。

滚筒集排式油菜精量排种器排种过程分析(英文)

为探明气力滚筒式油菜精量集排器结构与运行参数对排种性能高低的影响,提出了气力滚筒式油菜精量集排器的基本结构组成和工作原理,建立了排种过程中吸种、携种、投种等主要环节的种子运动学和动力学模型,并运用离散元分析软件开展了吸种过程的仿真计算,获得了排种过程中所需的负压值、正压值与结构参数、运行参数的关系模型。利用JPS-12型排种器性能检测试验台开展了单因素试验研究,试验表明:当滚筒转速20 r/min、正压区压力值2 200 Pa、负压区压力值为-2 200 Pa时,集排器合格指数可达89.1%以上,变异系数为3.76%。结果表明排种过程力学模型分析计算结果与试验结果一致。该研究为集排器的结构和运行参数优化提供了理论依据。

气力滚筒式水稻直播精量排种器的设计与试验

为适应杂交水稻精量穴直播的种植要求,采用窝眼充种、多吸孔吸种、气吹清种、护种带护种及气力清堵等方式,设计了一种气力滚筒式水稻穴直播精量排种器。以黄华占破胸芽种为播种对象,采用四因数三水平正交试验设计方法,研究了窝眼形状、滚筒转速、吸室真空度和清种气流强度对排种器排种性能的影响,并进行了窝眼形状对杂交稻品种的播种适应性试验。试验结果表明:影响排种器性能的主次因素依次为窝眼形状、滚筒转速、清种气流强度和吸室真空度,且在窝眼形状为圆锥形、滚筒转速为10 r/min、清种气流强度为17.03 m/s、吸室真空度为4 k Pa时,排种器的合格率((3±1)粒/穴)为85.47%,漏播率(小于2粒/穴)为3.6%,空穴率为0.4%,重播率(大于4粒/穴)为10.93%,平均穴距为199.37 mm(理论穴距为200 mm),穴距变异系数为6.10%,种子破损率为1.08%,满足杂交水稻精量穴直播的种植要求。采用相同的窝眼形状和运行参数,试播外形几何尺寸有一定差异的冈优364、汕优63和丰源优272 3个杂交品种的破胸芽种,合格率均达到或超过85.07%,漏播率均不大于4%,空穴率均不大于0.67%,试验结果表明圆锥形窝眼对不同杂交稻品种具有一定的播种适应性。该研究为窝眼式水稻穴直播精量排种器的设计提供了理论参考依据。

油菜气力滚花滚筒式精量集排器充种性能仿真分析与试验

为提高油菜气力滚筒式精量集排器的充种性能,设计1种滚花排种滚筒,确定了滚花排种滚筒的结构参数,构建了充种区强制带动层种子的力学模型。EDEM仿真分析滚花结构、排种滚筒转速和充填高度对种群充填角、拖带角和动力学特性的影响。结果表明:滚花排种滚筒拖带角随排种滚筒转速增大而增大,且大于无滚花排种滚筒;种群充填角随排种滚筒与种群间的摩擦力增加而增加。同时,随排种滚筒转速的增加,种群所受合力、法向力和切向力以及种群速度线性增加;随充填高度的增加,种群所受合力和种群速度线性增加,且排种滚筒转速或充填高度一定时,滚花排种滚筒的种群动力学特性优于无滚花排种滚筒。台架试验表明:当排种器负压为-2 500Pa、正压为500Pa、充填高度为-5mm、排种滚筒转速为30r/min时,合格指数90.10%,漏播指数1.56%;当排种滚筒转速在15~50r/min范围内时,各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数分别低于5.5%和2.0%,种子破损率低于0.2%。田间试验结果表明,以滚花排种滚筒为关键部件的集排器能满足油菜播种机技术要求。

气吸滚筒式垄上三行大豆密植排种器设计与参数优化

针对1.1 m大垄垄上三行密植大豆栽培技术配套播种机不得不采用单行播种单体前后错排使用,导致播种机结构复杂、通过性差等问题,研究设计了一种与垄上三行大豆密植栽培模式配套的气吸滚筒式大豆排种器。通过理论分析初步确定其主要结构参数并建立充种过程力学模型,运用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以真空度、作业速度、型孔孔径为试验因素,以粒距合格指数、重播指数、漏播指数、各行排量一致性变异系数为目标函数,参照国标GB6973-2005《单粒(精密)播种机试验方法》实施参数优化试验。结果表明:当参数组合为型孔孔径4.5 mm、真空度4.7~5.9 k Pa、作业速度低于9.1 km/h时,该排种器的合格指数≥95%、重播指数≤3%、漏播指数≤2%、各行排量一致性变异系数≤6.5%。研究结果为气吸滚筒式三行大豆排种器的开发奠定了基础。

新型链传动及自动啮合装置设计

创新设计了一种链传动的新型传动方式,并将该传动方式应用到一种周向运动装置上,实现了该装置在空间大圆盘上的回转运动。该新型链传动方式将链条固定在大圆盘的导轨上,链轮相当齿轮,二者啮合实现其运动。详细论证了这种传动方式的原理及啮合过程控制。

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。

气力滚筒式排种器性能试验研究

针对蔬菜等小粒径作物种子物理特性,就其难于实现精量播种的问题,研制了一种气力滚筒式穴盘育苗排种器。针对试制的排种器,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速为影响因素,进行正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析,得出影响排种器性能指标的因素优水平及主次顺序及最优组合。试验结果表明:在真空度4.0kPa、气室正压力3.0kPa、滚筒转速14r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。

高速气缸新型缓冲装置及其性能

压力释放型高速气缸缓冲装置存在适应气缸活塞速度变化范围有限、最佳缓冲状态调节困难的缺点,其主要原因是气体的可压缩性大,压力释放阀达到开启条件时无法保证直至气缸抵达终点一直处于开启状态,存在反复启闭的现象,同时压力释放阀的排气速度无法与气缸的运行速度相适应.有鉴于此,文中提出了一种由压力释放缓冲组件和可调余隙组件组成的新型缓冲结构,通过仿真验证了当气缸可移动部件质量为6kg时,新型缓冲装置可以通过分段调节压力释放阀的弹簧压缩量和气缸背压腔的余隙容积实现气缸最高速度在2.3-3.7m/s区间内的良好缓冲.当固定气缸活塞最高速度为3.0 m/s时,改变气缸可移动部件的质量进行进一步仿真,发现该新型缓冲装置在负载质量改变时依然有良好的缓冲调节性能.

基于AMESIM的高速气缸新型缓冲装置缓冲性能研究

目前气动技术在现代工业技术发展过程中占有重要的地位,而作为执行元件的气缸的应用更是普遍,气缸的工作速度逐步向高速方向发展,而性能良好的缓冲装置对于气缸以稳定而低速的状态停靠在行程终点具有极其重要的作用。通过仿真和实验分析发现基于压力释放阀缓冲调节阀在气缸缓冲性能调节方面存在调节范围小,容易引发气缸活塞速度的振荡,进一步提出了一种新型缓冲装置,该新型缓冲装置通过气缸缓冲腔余隙容积与压力调节阀的分段调节来实现气缸良好缓冲的调整。接下来在构建具有新型缓冲装置的高速气缸AMESIM数值模型的基础上,对气缸活塞速度为3.0~3.7 m/s,气缸执行系统可移动部件质量为4 kg工况条件下进行了仿真分析,分析结果显示了气缸速度在3.0~3.5变化时,通过调节气缸缓冲腔的余隙容积大小即可实现最佳缓冲,而气缸速度在3.5~3.7 m/s变化时,则通过调节压力调节阀来实现最佳缓冲。通过仿真还得出了气缸实现良好缓冲的分段调节范围,稳定调节范围相比单纯基于压力释放阀的缓冲调节方式有了很好的提升。

超高压压裂泵液缸测试装置及试验方法

目前国内的测试装置只能满足105MPa以下压裂泵的整机测试与试验需要，对于105MPa以上超高压压裂泵的测试与试验，一方面配套设备很难满足要求，另一方面还有较高的安全风险。为此，研究了一种超高压压裂泵液缸测试装置及试验方法。压裂泵液缸测试装置适应环境温度-20～50℃，试验压力最高达207MPa，可为以后更高压力压裂泵提供检验方法；测试装置装有安全气控阀，确保整个系统压力不超过275MPa，气源压力0．7MPa，气源排量不超过1．6m／rain；气泵输入口增加安全溢流阀，使气压值不超过0．46MPa。压裂泵液缸测试过程中，压力大小可以手动调节和无级调节，操作简单，测量精确；可以对排出压力分段保压进行测试，加载压力与加载时间通过数据和曲线双重显示，并输出试验与测试结果。压裂泵液缸测试装置成套系统能宴王田平稳增乐稳宗保乐件用害今、稳宇、可靠。

气吹供种的滚筒式排种器性能的试验研究

针对如番茄、油菜、花卉等小颗粒作物种子外形不规整、流动性差、难于实现精量播种的难题,提出基于气流悬浮理论供种的设计方案,研制了一种气吹供种滚筒式排种器。针对研制的排种器,以番茄种子为试验对象,以种箱气室正压力及滚筒吸孔孔径、滚筒转速为试验因素,进行正交试验,并利用数据处理软件对试验结果进行极方差分析,确定影响排种性能指标的因素优水平、主次顺序及优化组合,合理配置适于取种性能指标的结构参数、工作参数。试验结果表明:气室正压力及滚筒吸孔孔径为影响排种性能指标的主要因素,在滚筒吸孔孔径1.4mm、气室正压力2k Pa、滚筒转速12r/min条件下,排种器的单粒指数可高达92.3%,漏播指数为2.5%,满足穴盘播种的精度与工作效率要求。

气吹供种的滚筒式排种器的设计研究

针对单穴单粒精量播种的农艺要求,设计了一种基于气流悬浮理论供种的滚筒式排种器。同时,利用三维软件建模,设计出排种器的总体结构,介绍了其工作原理及主要工作部件的结构参数,并搭建了排种器台架式试验台。试验验证表明:该排种器可以满足精量播种的设计要求,平均单粒指数为93.04%,平均多粒率为5.0 1%,平均漏播为1.5 9%。该研究为精量排种器的进一步设计研究和参数优化提供了新思路和理论依据。

气吸滚筒式棉花精密排种器的设计与试验

针对气吸滚筒式排种器能耗大、吸孔易堵塞等问题,采用气流清种、隔压板隔开气室减小负压气室空间及滚轮式清堵装置对吸孔进行清理等方式,设计了一种基于气流吸种的滚筒式精密排种器,对其工作原理与主要部件结构参数进行了介绍,并进行了相关台架试验。试验以滚筒转速、吸孔直径、负压大小为影响因子,进行正交试验,并通过极差分析与方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。试验验证表明:滚筒转速10 r/min、负压-4.5kPa、吸孔直径3.5mm时、合格率为93.2%,漏播率为2.1%,重播率为4.7%,排种性能最好,满足棉花精密播种的种植要求。