气力式油菜精量排种器工作机理与试验研究

摘要

本文以气力式油菜精量排种器为研究对象，通过排种器排种过程运动学与动力学分析、ANSYS/CFX仿真、排种性能台架试验和高速摄像试验等方法与手段，对气力式油菜精量排种器进行了理论分析、仿真分析及试验研究。论文主要工作内容如下：
　　 1)对气力式油菜精量排种器吸种和投种过程进行了运动学与动力学分析，建立了负压气室出气口真空度的最大值Hmax的计算模型，提出负压出气口真空度与种子被吸附处真空度比例系数K，明确了气力式油菜精量排种器吸种真空度与排种器结构参数、运行参数之间的关系，明确了投种正压对种子投种速度的影响及提前投种过程、及时投种过程和延迟投种过程的影响因素。
　　 2)利用ANSYS/CFX软件对排种器气室流场进行仿真分析，得出型孔锥角对负压出气口真空度与种子被吸附处真空度比例系数K影响极显著，型孔数和真空度对其影响不显著；当型孔锥角分别为60°、90°、120°时，K值分别为5.36、2.02、1.56，K值随着型孔锥角的增加而减小。
　　 3)对排种器投种口结构形式和排种盘安装方向开展结构参数单因素试验，明确了投种口结构形式及排种盘安装方向对排种性能产生影响的原因，并提出了投种口结构的改进措施；对排种轴转速、负压区相对压力、正压区相对压力开展运行参数单因素试验，得到了排种器各参数的工作范围以及各参数对排种性能的影响规律。
　　 4)以单因素试验为基础，开展了正交设计和均匀设计试验，明确了影响各试验指标的主次因素，并得出正负压比例关系合理时，排种轴转速对试验指标影响较小。
　　 5)正负压比例关系R试验结果表明：负压区相对压力与正压区相对压力的比值为30-40时，排种器排种性能能够保持在较好水平；当R小于20时，随着排种轴转速增加，漏播指数增加，合格指数下降；当R大于50时，随着排种轴转速增加，漏播指数上升，重播指数上升，合格指数下降。
　　 6)应用高速摄像技术研究了气力式油菜精量排种器的投种过程，观察到了及时投种、一孔多吸、提前投种、投种失败、延迟投种、强制投种、及时投种种子与延迟投种种子撞击、型孔上无种子的型孔转过投种区等现象，找出了导致排种器重播和漏播的原因，验证并补充和完善了投种过程理论，明确了气力式油菜精量排种器的投种机理，并提出了对排种器正压气室和投种口结构改进的措施。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的意义

1.3 精量排种器研究现状

1.3.1 排种器类型及工作原理

1.3.2 国外气吸式排种器研究现状

1.3.3 国内气吸式排种器研究现状

1.4 课题研究目的与研究内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

第二章 排种器排种过程动力学分析

2.1 排种器结构与工作原理

2.2 排种器吸种过程动力学分析

2.2.1 吸种过程简化和假设

2.2.2 吸种过程动力学分析

2.3 排种器投种过程动力学与运动学分析

2.3.1 投种过程简化和假设

2.3.2 投种过程动力学分析

2.3.3 投种位置分析

2.3.4 投种过程理论分析

2.4 本章小结

第三章 基于ANSYS/CFX的排种器仿真分析

3.1 ANSYS/CFX介绍

3.2 负压区气流场仿真分析

3.2.1 建模假设

3.2.2 仿真计算

3.2.3 结果与分析

3.3 本章小结

第四章 排种器排种性能试验

4.1 试验材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验装置

4.1.3 评价指标

4.1.4 试验设计

4.2 种子处理方式试验

4.2.1 试验方法

4.2.2 结果与分析

4.2.3 结论

4.3 投种轨迹试验

4.3.1 试验设备和方法

4.3.2 结果与分析

4.3.3 总结

4.4 投种口结构试验

4.4.1 试验方法

4.4.2 结果与分析

4.4.3 总结

4.5 排种盘安装方向试验

4.5.1 试验设备与方法

4.5.2 结果与分析

4.5.3 总结

4.6 单因素试验

4.6.1 试验方法

4.6.2 结果与分析

4.6.3 本节小结

4.7 排种器运行参数多因素试验

4.7.1 试验设备与方法

4.7.2 结果与分析

4.7.3 本节小结

4.8 排种器正负压比例关系试验

4.8.1 试验设备与方法

4.8.2 结果与分析

4.8.3 本节小结

4.9 本章小结

第五章 基于高速摄像技术的排种器投种过程分析

5.1 高速摄像技术介绍

5.2 高速摄像系统

5.3 试验设计

5.4 结果与分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附1：攻读硕士学位期间发表的主要论文