基于EDEM的倾式单螺旋排肥器排肥性能仿真分析

为提升传统螺旋式排肥器排肥均匀性,在仿真分析确定其排肥不均问题原因的基础上,设计了一种倾式单螺旋排肥器。通过理论分析确定了排肥器关键参数,利用EDEM仿真模拟倾式单螺旋排肥器的排肥过程,以螺旋排肥轮转速为试验因素,排肥均匀性变异系数为评价指标,进行单因素试验。试验结果表明,倾式单螺旋排肥器较传统螺旋排肥器的排肥均匀性变异系数提升了73.26%,螺旋排肥轮不同转速对排肥均匀性变异系数有着极显著影响(P<0.000 1),同时随着转速的增加其排肥均匀性变异系数逐渐减小,排肥均匀性变好。且螺旋排肥轮转速在75~120 r/min范围内达到最好效果,排肥均匀性变异系数稳定处于2.05%~4.04%,符合施肥机械质量评价技术规范。研究可为螺旋排肥器的优化设计提供参考。

同向双螺旋排肥器优化设计与试验

针对传统排肥器存在施肥不均而造成肥料利用率低问题,设计了一种双排肥轮结构的同向双螺旋排肥器,通过理论分析确定排肥器的理论排肥量及影响排肥均匀性的参数,以排肥轮螺距、中心距、叶片高度为试验因素,以排肥均匀性波动系数和轴向平均速度为试验指标,进行三因素三水平Box-Behnken试验。结果显示:排肥轮螺距对排肥均匀性波动系数影响极显著,排肥轮中心距、叶片高度对排肥均匀性波动系数影响显著,排肥轮螺距、中心距、叶片高度对轴向平均速度影响极显著,在排肥轮中心距为48 mm、螺距32.5~33.2 mm、叶片高度13.5~14.7 mm时,排肥均匀性波动系数≤10%、肥料轴向平均速度≥30 mm/s,排肥器作业性能最佳。在最优参数组合下排肥均匀性波动系数台架试验与仿真试验相对误差为1.47%、单圈排肥量台架试验与仿真试验相对误差为1.96%,台架试验与仿真试验吻合较好。在不同转速下同向双螺旋排肥器较单螺旋排肥器排肥均匀性波动系数平均降低64.21%、单圈排肥量平均提升72.16%,优化后的同向双螺旋排肥器排肥均匀性好且排肥流量大。

弧槽双螺旋式排肥器优化设计与试验

为实现排肥器的精量排肥,对采用错位叠加单螺旋排肥曲线原理的弧槽双螺旋式排肥器的排肥性能进行理论分析,确定其排肥量及影响其排肥性能的因素,以螺距S、弧槽半径R_(p)、中心距a为试验因素,并以均匀性变异系数、施肥精度为试验指标,进行了三因素三水平Box Behnken试验,得到最优参数:螺距S为35 mm,弧槽半径R_(p)为17.5 mm,中心距a为35 mm,在最优参数组合下制作排肥器并进行台架验证试验与对比试验,试验结果表明:台架试验的均匀性变异系数、施肥精度与仿真试验相对误差分别为5.07%、4.69%,仿真与台架试验吻合度较好,对比试验结果表明:优化后弧槽双螺旋式排肥器施肥精度为3.35%,施肥精度较高,优化后弧槽双螺旋式排肥器较未优化弧槽双螺旋式排肥器、单螺旋排肥器均匀性变异系数分别降低7.26、15.48个百分点,优化后的弧槽双螺旋式排肥器排肥性能良好。