倾斜双圆环型孔圆盘式玉米排种器设计与试验

针对现有气力式排种器作业质量受外界条件影响大以及传统机械式排种器难以满足高速播种要求的问题,设计了一种结构简单、充种效果好、可适应高速作业要求的倾斜圆盘式排种器;以黄淮海地区玉米种子的物料学特性为基础,对该排种器的充种、清种以及主要结构参数的确定方法进行了研究。采用二次正交旋转试验对其排种性能进行了试验,建立了排种器性能指标(合格指数、重播指数和漏播指数)与排种器倾角、型孔数、型孔盘转速的回归方程,确定了各参数对性能指标的影响规律,并进行了优化计算,对优化结果进行了验证试验。最后进行了田间试验,结果表明:在倾角为39°、型孔数为30个、机器前进速度为8.2~11.9 km/h时,排种器合格指数大于90%,重播指数小于3%,漏播指数小于8%,均满足国家相关标准要求。

侧正压玉米排种器流场模拟与试验

为了分析工作参数对侧正压玉米排种器内部流场分布的影响,用Fluent软件的大涡模拟方法(LES)分析了排种器内部的正压气室流场,研究了不同参数下排种器内部流场的变化规律。分析表明,进气口压力恒定时,随着转速的增加,压力场分布变化较小,基本数值波动不大;根据速度场分析,当转速较高时,充种区气流流速变小,易造成种子充填性较差。当转速恒定时,进气口压力在一定范围内变化,排种器内部压力场分布变化较小,说明压力变化对种子充填性能影响不大。根据排种试验,进气压力1.2 k Pa,排种盘转速16 r/min时,排种合格指数达到91.30%,且排种盘转速是影响排种性能的最显著因素。

基于EDEM-RecurDyn的玉米指夹式排种器振动特性分析与优化

为降低振动对指夹式排种器排种性能的影响,设计了一种具有辅助夹持结构的玉米指夹式排种器,阐述了指夹式排种器工作原理,并对辅助夹持的指夹和种盘等各关键构件结构进行了优化设计,建立了指夹夹持动力学模型。运用RecruDyn软件建立排种器虚拟样机模型,基于玉米籽粒特性在EDEM软件中构建玉米籽粒颗粒,通过EDEM-RecurDyn耦合仿真模拟了振动条件下排种器充种、携种及排种过程,分析对指夹式排种器排种性能影响的主要因素。最后结合台架试验,选取排种器作业速度、振动幅值和振动频率为试验因素,以排种器合格指数和漏播指数为试验指标进行排种性能试验验证。研究表明,指夹打开28.65°夹持玉米籽粒时,符合指夹式排种器在振动条件下的运动过程,耦合仿真分析结果与指夹式排种器实际运动过程基本一致,夹持过程中指夹和种盘共同配合下能够有效降低振动对排种器夹持性能的影响,满足设计要求;当作业速度为3.8 km/h、振动幅值为5 mm、振动频率为32.52 Hz时,排种器合格指数和漏播指数分别为91.0%、6.68%,排种器台架验证试验得出该参数组合下排种器排种合格指数为和漏播指数分别为90.0%、7.1%,与理论优化值非常接近,证明辅助夹持结构在排种作业中可以保持较好的稳定性,使得排种器具有良好的排种效果,满足精密播种作业要求,为玉米精密播种装置的改进设计提供参考。

气送式玉米高速精量排种器供种系统设计与试验

针对气送式玉米高速精量排种器进行高速精量播种时排种器内存种量波动较大,无法维持最佳作业状态的问题,提出通过改进供种装置结构、优化供种控制模型的技术思路。设计了一种智能供种系统,采用可替换轮片的新型供种轮结构和以正弦函数为基础的波动变量供种方式,根据供种效果实时调节供种速度波动幅度,从而使排种器内的存种量保持在较好区间,确保排种器在较高作业性能下进行持续性工作。对关键零部件进行了结构参数设计,通过离散元仿真和台架试验获取并验证了不同结构的供种轮较优工作区间,同时对波动变量供种模型性能进行了试验验证。试验结果表明,新型供种轮能够通过改变自身结构在供种速度250~1500 g/min范围内将供种速度变异系数保持在20%以下。优化后新型波动变量供种控制模型将使供种速度以波动变量供种的方式进行平滑变化,在供种速度500~1500 g/min范围内围绕供种需求进行100 g/min左右幅度的波动供种,满足玉米精量播种的技术要求。

气吸鸭嘴式玉米精量排种器导种过程的仿真分析

为研究气吸鸭嘴式排种器各运动参数对导种过程的影响,借助离散元分析软件EDEM做仿真分析,并进行了二次正交组合试验。结果表明:排种器转速对合格指数的影响大于挡槽角度,吸孔间距对合格指数的影响较小。借助Design Expert软件进行数据处理,获得导种阶段最优参数组合为转速6.19rad/s、挡槽角度13.77°、吸孔间距94.45mm,此时排种器的合格指数为96.17%、漏种指数为3.69%。

交叉式玉米精量排种器的设计与试验研究

排种器是播种机上的关键部件。为解决单圆盘气吸式玉米精量排种器在高速作业条件下容易产生漏播等问题,该研究设计了一种交叉式玉米精量排种器。通过分析排种器工作原理确定关键部件结构参数。采用FLUENT仿真软件分析了型孔数量(44、54、64)对单盘和交叉盘排种器气室端面压强的影响,试验结果表明,交叉盘排种器比单盘排种器有更好的压强分布和气室压力。对型孔数量为54孔的交叉盘排种器和单盘排种器进行试验验证,结果表明,所设计的交叉盘排种器排种性能良好和播种稳定性均优于单盘排种器,且各项指标均满足精量播种需求。

玉米精量排种器排种质量自动检测仪设计与试验

为了方便、准确地检测不同种类玉米精量排种器的排种性能参数,设计了一种排种质量自动检测仪。该检测仪由PLC、伺服电动机、光电传感器、触摸屏组成,可以在不同播种参数（如播种粒距、播种速度、排种盘型孔数）下实时检测排种器的合格率、漏播率、重播率、粒距变异系数等播种质量参数,并可以检测指夹式排种器各个指夹的重播数和漏播数,同时对种子的下落情况进行实时的动画模拟;当下种粒数达到设定的下种目标时,系统自动停止检测并将检测到的排种质量参数自动显示和保存。为验证该检测系统的检测精度,分别与JPS-12型检测台和Meter Max型排种器检测仪进行了对比试验,试验结果表明：在4、8、12 km/h 3种播种行进速度下,本文检测仪的检测精度与JPS-12型检测台的检测精度相近（检测结果相差不超过2%）;在4～12 km/h的速度下,本文检测仪的检测精度与Meter Max型排种器检测仪的检测精度也相近（对指夹式排种器的检测结果相差小于2%,对气吸式排种器的检测结果相差小于0.7%）。试验证明该检测仪的检测精度符合使用要求。

组合内窝孔玉米精密排种器型孔的研究

提出并研制了一种具有阶梯形内窝定量孔的玉米精密排种器———组合内窝孔玉米精密排种器。通过试验研究可知 ,只要适当地选择充填孔和阶梯形内窝定量孔的形状和尺寸 ,该排种器可对不同品种的玉米种子在不分级的情况下达到精播要求。

基于ADAMS的勺式玉米精密排种器的动态仿真

在利用Pro/E软件建立勺式玉米精密排种器三维实体模型的基础上,将排种器实体模型导入机械系统仿真分析软件ADAMS中进行仿真分析。在仿真分析过程中,对排种器施加了与实际播种过程一致的运动约束和受力约束。仿真结果直观地显示了排种器工作时所完成的种子充种、清种和投种过程,并给出了排种器转角和种子受力变化的曲线,为排种器的改进设计提供了参考依据。

基于模态的玉米高速精密排种器振动特性分析

高速高效是目前玉米播种机的发展方向,但随着播种速度的提升,耕作地表激励所产生的振动会对排种器工作性能造成影响。为研究排种器在耕作地表激励下的振动响应,以气吸式玉米高速精密排种器为分析对象,通过模态分析、振动测试相结合的方法,研究排种器自身振动特性及其在播种作业过程中耕作地表激励下的振动响应,判断排种器是否会在工作工程中产生共振,影响工作性能,降低整机耐久性。分析结果表明:当播种机作业速度在6～12km/h时,经功率谱密度分析,耕作地表振动信号主激励频率范围为3～10Hz,远低于排种器总成的1阶约束模态53. 8Hz,排种器在工作过程中不会因地表激励引发共振,结构设计合理。本文有助于协助排种器设计人员了解排种器的刚度分布及地表激励振动频谱分布,对后续设计手段和设计流程的提升有一定的帮助。

玉米精密排种器的试验与优化

按照勺式玉米精密排种器设计参数对播种机性能的影响,对播种机进行排种性能试验,在利用Pro/E软件建立勺式玉米精密排种器三维实体模型的基础上,运用ADAMS仿真分析软件对排种器进行仿真分析,将试验结果同仿真分析优化结果比较,验证了虚拟样机技术在排种器设计中的重要作用。

我国玉米精密排种器的现状和发展趋势

玉米是我国的3大粮食作物之一,又是适合精密播种的典型中耕作物,合理地推广应用精密播种技术是实现玉米增产增收的关键。众所周知,玉米的精密播种必须由性能良好的精密播种机来完成,而玉米精密播种机的核心是精密排种器。因此,了解玉米精密排种器的研究现状,探讨其发展趋势,对于开发和研制符合农艺要求的新型精密播种机和改进与优化现有玉米精密排种器的结构参数、提高播种精度,以及推动玉米精密播种技术的发展和指导实际生产具有重要的现实意义。

基于ADAMS的勺式玉米精密排种器的优化分析

在利用Pro/E软件建立勺式玉米精密排种器三维实体模型的基础上,运用ADAMS仿真分析软件对排种器进行仿真分析,按照排种器设计参数对排种器性能的影响规律,对排种器进行排种性能试验,同时运用ADAMS软件对试验建立的排种性能指标进行参数优化分析。优化分析结果是:排种器垂直倾角β=23.505°、水平倾角γ=9°、转动角速度ω=6.031 rad/s。

电动机驱动玉米气吸排种器总线控制系统设计与试验

车速对电动机驱动玉米气吸式排种器排种性能具有重要影响,为此设计了一种电动机驱动排种器CAN总线控制系统,采用CAN总线通讯的方法探究系统驱动排种器随车速的变化特性。该系统主要由人机交互设备、排种监测ECU、排种驱动ECU组成,参照ISO 11783协议,对播种机具总线系统进行了设计。以4行气吸式玉米排种器为对象,搭建试验台,对总线控制排种盘转速精度进行了试验。通过总线提取的排种盘转速闭环调控结果得出,排种盘转速位置PID控制调整过程中存在低速调节时间长、超调量大的问题。采用分段PID参数控制的方法,由试验结果将排种盘转速设定值分为低速(15～20 r/min)、中速(20～40 r/min)、高速(40～55 r/min) 3个阶段,分阶段赋予对应闭环调节参数,得出排种盘目标转速在低速阶段时平均响应时间、平均超调量分别为1. 84 s、38. 51%,与位置PID控制相比较,分别降低1. 63 s、34. 41%; 15～55 r/min时平均稳态误差绝对值为0. 97 r/min,标准差为0. 76 r/min,平均稳态误差绝对值减小0. 13 r/min。进行了总线系统落种监测精度试验,设定粒距20 cm,排种盘孔数为26个,车速4～12 km/h时,系统排种监测平均准确率为97. 53%,标准差为0. 48%。采用排种总线系统对车速影响排种器性能进行了试验,风机驱动轴转速为540 r/min,车速范围为4～8 km/h,测得风压范围为-6. 0～-5. 9 k Pa,播种合格指数平均为95. 68%,标准差为2. 29%;车速达到9 km/h时,合格指数降到90%以下,排种器漏播较严重。通过对播种总线系统车速和4行排种驱动电动机实时转速的监测,进行了车速阶跃变化播种系统响应试验,结果表明在车速4～12 km/h、2 km/h间隔递增过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为2. 00 s,标准差为0. 34 s; 2 km/h间隔递减过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为1. 83 s,标准差为1. 07 s,表明按照车速阶跃变化,该总线控制系统具有较好的响应性能。

倾斜圆盘勺式玉米精量排种器的改进设计

在对倾斜圆盘勺式玉米精量排种器的工作原理和结构进行初步研究的基础上,对倾斜圆盘勺式玉米排种器的分种勺结构和尺寸进行了详细的理论分析,以水稻种子几何形状和尺寸为依据,对倾斜圆盘勺式玉米精密排种器的分种勺结构参数和工作参数进行改进,并建立了改进后的倾斜圆盘勺式水稻精密排种器的Pro/E三维模型。

玉米精密排种器的研究与优化

分析玉米精密排种器设计参数对播种机性能的影响,对播种机进行排种性能试验。在利用Pro/E软件建立玉米精密排种器三维实体模型的基础上,运用ADAMS仿真分析软件对排种器进行仿真分析。将试验结果同仿真分析优化结果比较,验证了虚拟样机技术在排种器设计中的重要作用。