离心集排式油菜精量排种器的设计及试验研究

摘要

油菜是世界主要的油料作物之一，我国是世界油菜面积、总产最大的国家。2009年我国油菜种植面积已经超过700万hm2。然而，由于油菜籽颗粒小、重量轻、易破损等原因，长期以来，油菜的机械化种植程度一直不高。且传统油菜排种器多属于“一器单行”型式，要完成多行作业需安装多个排种器，整机结构复杂。本课题设计的离心集排式油菜精量排种器，可以依靠离心力实现“一器多行”排种，通过试验优化，将传统精量排种器充种、清种、护种和排种等作业环节减少为充种和排种两个环节，减少了机械式排种器伤种的情况。本设计提高了播种作业效率，简化了整机结构，为播种机的高速、宽幅作业提供了一种新的方法。
　　 本课题的主要研究内容有：
　　 (1)离心式油菜排种器的总体结构设计。在系统分析国内外集中式排种器的研究现状的基础上，确定了离心集排式油菜精量排种器的结构方案。
　　 (2)排种器关键部件的设计。通过对油菜籽在排种器中的受力及运动分析，结合油菜籽自身机械物理特性，完成了排种器关键部件包括内锥筒倾角、出种孔孔径、出种孔倾角等参数的设计。
　　 (3)排种器性能试验。加工出不同结构参数的排种器样机若干，并以总排量稳定性变异系数，各行排量一致性变异系数、播种粒距均匀性以及破碎率为主要评价指标进行排种器的性能试验。通过单因素试验确定了合适的出种孔孔径及内锥筒转速范围，通过正交试验确定最佳的出种效果在出种孔直径3.2mm、出种孔倾角15°、内锥筒转速为150r/min时获得。此条件下总排量稳定性变异系数为2.38%，播种均匀性变异系数为18.2%，破碎率为0.32%。
　　 (4)排种器的结构改进及工作过程的仿真分析。对排种器的结构以及排种器的动力方案进行了改进设计。采用Pro/E软件构建了离心式排种器的三维模型，并采用EDEM软件对排种器工作过程进行了仿真分析，明确了排种器工作过程中油菜籽的运动规律，得出了油菜籽平均速度和平均位移的曲线拟合方程，仿真分析的结果与理论分析和试验结论基本相吻合。
　　 (5)离心式油菜联合直播机的设计及田间试验。在排种器试验改进的基础上，加工出一台离心式油菜联合直播机并进行了田间播种试验，田间试验表明，该离心集排式油菜精量排种器出苗平均株距为80.49mm，满足油菜种植农艺要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题的目的与意义

1.2 国内外研究现状分析

1.2.1 国内集中式排种器的研究现状

1.2.2 国外集中式排种器的研究现状

1.3 研究目标与研究内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 技术路线

第二章 离心式油菜精量排种器的总体设计

2.1 排种器总体结构设计

2.2 排种器工作原理

第三章 排种器关键部件的参数设计及分析

3.1 内、外锥筒结构参数设计

3.1.1 内锥筒结构参数分析

3.1.2 内、外锥筒结构设计

3.1.3 内、外锥筒材料的选择

3.2 出种孔的设计

3.2.1 出种孔直径的设计

3.2.2 出种孔倾角的设计

3.3 出种管的设计

3.4 清种部件的设计

3.5 种箱的设计

3.6 本章小结

第四章 离心式排种器试验研究

4.1 试验总体设计

4.1.1 评价指标

4.1.2 试验材料

4.1.3 试验设备

4.2 单因素试验与分析

4.2.1 排种器单因素试验方法

4.2.2 单因素试验结果与分析

4.3 正交试验设计与分析

4.3.1 正交试验设计

4.3.2 正交试验结果与分析

4.3 播种均匀性试验

4.4 本章小结

第五章 基于EDEM的排种器仿真分析及结构优化

5.1 排种器改过方案的设计

5.2 离散单元法简介

5.3 排种器工作过程的仿真分析

5.4 本章小结

第六章 整机的设计及田间试验

6.1 离心式油菜播种机的设计

6.2 整机田间试验及出苗情况统计

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

附1：攻读硕士学位期间发表的论文及申请专利

发表的学术论文

申请并受理专利

附2：试验数据