正负气压组合式油菜籽精量直播排种器的研究

摘要

本文在系统分析我国油菜种植机械化技术及其国内外现有排种器研究现状的基础上，研制了一种正负气压组合式的油菜精量直播排种器，该排种器具有针对油菜籽粒径小、含油率高等物料特性，集气吸和气吹原理于一体实现油菜籽精量直播排种的特点。所研究的内容主要有： (1)实验测定与分析了油菜籽的几何特性和油菜籽的物理机械特性。包括测试了三种重要油菜品种的物理特性及散粒体特性，得出大部分粒径位于1.5～2/.2mm之间呈正态分布；三轴尺寸相差不大，形状规则，球型度较好位于86％～99％之间，且油菜籽粒流动性较好，与其规则的球状外型有关。 (2)开展了该排种器的理论分析、结构的集成设计和试制，并系统地开展了排种器工作过程中种子的运动学和动力学分析，确定了该排种器的主要结构参数，研究了包括气室真空度、型孔数量、排种盘的线速度等影响排种性能的主要因素。 (3)应用有限元软件ANSYS10.0/FLOTRAN模块开展了三种不同排种盘型孔结构的二维模型的构建及其求解分析。结果表明型孔结构对气流场的均匀性分布影响较大，比较得出选取圆柱型结构型孔在充种区真空度为1.5KPa时流场稳定性较好。并加深充种区气室深度时，气室内流场稳定性好，有利于充种。 (4)应用JPS-12型排种器性能试验台和自行研制的正负气压组合式油菜籽精量直播排种器，开展了正交试验方案的设计，试验研究了影响该排种器性能指标的要素，通过极差分析得出了影响排种性能指标的主次因素分别为气室真空度、排种盘转速和型孔数量，并得到了该排种器运行的最优工作参数为A<,1>B<,3>C<,1>。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2国内外现有精量排种器的研究概况

1.2.1机械式精量排种器

1.2.2气力式精量排种器

1.3油菜籽精量排种器的研究现状

1.4研究目的与研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第二章油菜籽物理机械特性的试验研究

2.1试验材料与研究内容

2.2试验设备与方法

2.3试验结果与分析

2.3.1油菜籽几何尺寸及形状特点

2.3.2种子的含水率、千粒重及容重

2.3.3种子摩擦特性

2.4本章小结

第三章正负气压组合式油菜籽精量直播排种器的设计研究与分析

3.1排种器的结构及工作原理

3.1.1排种器的结构组成

3.1.2工作原理

3.2排种器工作过程动力学分析

3.2.1充种过程种子受力分析

3.2.2投种过程种子速度分析

3.3排种器的性能影响因素分析

3.3.1排种盘的直径

3.3.2排种盘型孔的孔径

3.3.3排种盘型孔的孔数

3.3.4真空压力

3.3.5排种盘转速

3.4排种器关键部件的设计与方法

3.5本章小结

第四章正负气压组合式油菜籽精量直播排种器的气流场仿真分析

4.1软件介绍

4.1.1 ANSYS简介

4.1.2 ANSYS软件主要功能特点

4.1.3关于FLOTRAN CFD分析的概念及步骤

4.2流场分析理论基础

4.2.1气室流场状态的确定

4.2.2确定气室内流体为湍流

4.3数学模型

4.3.1基本守恒方程

4.3.2湍流模型

4.4流场仿真模拟与结果分析

4.4.1型孔结构对气流场的影响

4.4.2单元类型的选择及网格划分

4.4.3型孔流场模拟结果及分析

4.4.4气室流场分析

4.5本章小结

第五章正负气压组合式油菜籽精量直播排种器性能试验研究

5.1排种器性能研究的试验设备与试验方法

5.1.2 JPS-12型排种器试验台

5.1.3气力系统及真空度的控制

5.1.3自制试验用排种器

5.2试验方法

5.3单因素试验设计与分析

5.3.1排种器气室真空度对排种质量的影响

5.3.2排种盘转速对排种精度的影响

5.3.3排种盘型孔数量对排种精度的影响

5.4正交试验设计

5.4.1试验方案的确定

5.4.2试验因素水平

5.4.3试验结果分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

参考文献

附图

致谢

附：攻读硕士学位期间的主要研究工作