气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统研究

【目的】气吸圆盘式排种器广泛应用于大型精密播种机,能够有效提高农作物播种效率、降低农业生产成本,促进我国农业生产发展。针对排种器传统设计方法中计算量大、设计效率低、研发周期长、试验和制造成本高等问题,构建了一套气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统。【方法】基于对气吸圆盘式排种器的设计,采用基于本体式和产生式相结合的知识表示方法,建立设计知识库;采用基于规则和实例相混合的推理机制构建推理机;以Visual Studio编程软件为平台,利用VB.Net为开发语言对系统的人机交互界面进行设计;采用动态超链接库模式对SolidWorks软件进行二次开发,基于ADO.Net技术建立智能设计系统与MySQL数据库之间的链接;以吸室真空度、吸孔直径和吸孔个数为优化变量,合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标,构建了DEM-CFD气固耦合的仿真平台,通过开展三因素五水平二次回归正交旋转组合仿真试验,建立优化变量与合格指数、重播指数、漏播指数之间的数学模型。利用MATLAB软件并基于NSGA-II算法对此数学模型进行多目标优化并得到一组Pareto非劣解集,选取合格指数最高的一组解对排种器模型进行结构优化,并对优化后的排种器模型进行仿真验证,进而将优化后的模型存入模型库。【结果】利用该系统智能设计并优化了气吸圆盘式大豆排种器,获得了最佳的结构模型和作业参数。与优化前相比,合格指数提高1.23%,重播指数降低18.44%,漏播指数降低39.76%。【结论】该智能设计与优化系统可以有效提高气吸圆盘式排种器的设计知识的重用率,缩短研发周期并根据用户需求自动生成排种器模型,大大提高了气吸圆盘式排种器的设计效率。

山地水平圆盘式排种器设计及EDEM仿真试验

为了提高西南丘陵地区玉米种植的机械化建设程度,改善山地玉米人工播种的劳动强度,提高播种效率,设计一种适用于小型玉米播种机的水平圆盘式精量排种器,为提高其排种效率和性能,对排种器的排种性能及结构参数进优化,并用EDEM软件进行仿真验证,设计3因素3水平正交试验并对试验结果进行方差分析,得出排种器的最佳性能组合参数。结果表明,当排种器动排种盘直径为200 mm,动排种盘厚度为10 mm,漏种孔弧长为15.0 mm时,排种性能达到最佳,其合格指数为98.78%。试验结果可为丘陵地区的水平圆盘式排种器研发设计提供参考。

水平圆盘式小白菜精量排种器的设计与试验

为提升小白菜机械化种植水平,以金宇盛辉四季小白菜种子为研究对象,设计一种带有导种槽型孔及采用清种后直接投种原理的水平圆盘式白菜精量排种器,并通过理论分析确定其关键参数。为分析小型手推式播种机作业速度对排种器工作性能的影响,以播种机作业速度为试验因素,单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,运用EDEM软件进行虚拟仿真试验。结果表明:随着机器作业速度的增加,其排种性能先升后降,且在机器作业速度为0.5 m/s时排种性能最佳,排种单粒率为93.06%、多粒率为3.98%和空粒率为3.06%,并通过台架试验进行验证,得到台架试验结果与仿真试验结果之间的误差在3%以内,符合小白菜种子的播种农艺要求。

气吸圆盘式微型薯排种器充种性能模拟与试验

为提高气吸圆盘式微型薯排种器充种性能,以云南丽薯6号微型薯为播种对象,基于离散元法,以种子平均法向应力方差为指标,对振动频率和振动幅度分别进行数值模拟,并对上述因素进行单因素试验,试验结果与仿真效果一致。结果表明:增加振动频率和振动幅度可以增大种子平均法向力方差,增强对种子的扰动性,从而提高充种性能。为寻求最佳工作参数组合,采用三因素五水平二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行排种性能试验,并对试验结果进行优化与验证。结果表明:在作业速度为2.4 km/h,吸种负压为6 kPa,种层高度为70 mm,振动频率为6.5~6.9 Hz,振动幅度为20~21 mm时,合格指数大于95,重播指数和漏播指数小于2.5。

小青菜一器双行气力圆盘式精量排种器的设计与试验

为解决当前小青菜机械化播种效率不高的现状,通过理论计算与分析相结合的方法设计了一种一器双行气力圆盘式精量排种器。首先,对一器双行排种器的工作区域进行划分,阐述其工作原理;随后,进行理论计算,明确双排孔排种盘的结构形式和尺寸参数;接着,对排种器其它关键部件进行理论分析,确定了内外侧型孔清种装置的布置,以及分流导种、卸种装置的结构。以种盘转速2.5rad/s、负压1.5kPa、传送带前进速度2.39 m/s作为试验条件,进行台架验证试验,对一器双行排种器进行排种性能验证。台架试验结果表明:内圈合格率、漏播率、重播率的平均值分别为92.04%、3.71%、4.26%,外圈合格率、漏播率、重播率的平均值分别为93.70%、3.46%、2.84%,各行排量变异系数为8.48%,总排量变异系数为4.59%,一器双行排种器排种性能良好。

小区微型精密播种机的研究

对水平圆盘型孔式排种器加以改进,设计了用于小麦播种的基本型孔。利用调节片调节型孔容积,利用U形槽调整种子与型孔相对方向,利用3个相互连环的圆盘形弹簧丝做种子处理系统,使不同千粒质量的小麦种子排种精度提高到97%以上。该设备用于小区播种,对迅速改变我国小区试验播种机使用现状以及提升小区试验播种水平具有重要意义。

2BD-4型多功能精密播种机

该精密播种机功能多、通用性好；播种质量能满足农艺要求；结构简单、使用灵活、性能可满足农民条、穴播多种用途的需求，为农业增添了新机型。