永磁体磁吸式油菜排种器设计及参数优化

摘要

电磁式磁吸精密排种器吸力较小、体积大、排种过程需要电源和复杂的控制系统因此不利于田间直播机械的应用。针对电磁式排种器不足本文设计了一种新型的永磁体磁吸式排种器，并对其关键部件和充种过程进行分析，通过建模仿真与实验相结合，探索了磁吸式排种理论。本文主要工作内容：
　　 进行了包衣丸粒化油菜籽机械物理特性和活力特性研究，为排种器的选型和设计参数提供依据。排种器以圆柱形永磁体为磁力吸种元件。为了寻求圆柱形永磁体磁场及磁力场的简便算法，基于永磁体等效电流模型，把永磁体被磁化的效果视为永磁体表面存在面电流产生的磁场，得到了永磁体磁场的空间分布规律，推导出了圆柱体型永磁体空间的磁感应强度解析公式，并通过MATLAB多重数值积分功能求出圆柱型永磁体的空间磁感应强度。结果表明计算值和实验测量值基本吻合，两者差值均在5mT以内。用永磁体等效模型及磁场数值积分方法计算永磁体的磁感应强度不仅简单而且计算精度较高。给出了丸粒化种子在磁场中受到的磁力计算模型，并对模型进行校核验证。确定丸粒化种子磁场中受力情况和排种时所需要的最小磁隙。设计出一种新型永磁体磁吸式精密排种器，对其充种过程进行分析，建立了充种动力学模型，并通过MATLAB编程仿真分析了排种轮转速、充种角大小以及种子和排种轮之间的摩擦系数对排种器充种率的影响，确定了各参数的优化组合。仿真试验表明充种率分别与排种轮转速、充种角大小以及种子和排种轮之间的摩擦系数成S型、指数型、对数型关系，在优化的参数组合下进行实验验证，其充种率可达97％。在JPS-12气吸振动式排种器性能检测试台进行正交试验，确定充种率与滚筒转速、摩擦系数和吸种角的关系，对排种器工作参数进行优化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1国内外研究现状

1.1.2磁吸式精密排种理论及研究进展

1.2研究的目的意义

1.3本课题研究的内容

第二章油菜种子磁粉包衣丸粒化研究

2.1油菜籽包衣丸粒化技术介绍

2.1.1种子丸粒化技术研究现状

2.1.2种子包衣丸粒化分类

2.1.3油菜籽磁粉包衣丸粒化的工艺流程

2.2磁粉丸粒化油菜籽粒物理机械特性的测定

2.2.1磁粉丸粒化油菜籽千粒重的测定

2.2.2磁粉丸粒化油菜籽粒直径的测定

2.2.3相对摩擦系数的测定

2.3磁粉丸粒化油菜籽活力性能研究

2.3.1磁粉丸粒化油菜籽发芽试验

2.3.2磁粉丸粒化油菜籽育苗试验

2.4小结

第三章排种器磁吸头磁场分析计算研究

3.1永磁材料简介

3.1.1永磁材料参数简介

3.1.2磁性材料的选择

3.1.3永磁材料的主要参量及其物理意义

3.2永磁体磁吸头等效电流模型的建立

3.2.1磁吸头三维磁场解析式推导

3.2.2 MATLAB计算磁感应强度

3.2.3 实例求解及实验验证

3.3永磁体磁吸头空间磁场仿真研究

3.3.1磁吸头磁感应强度分布规律

3.3.2磁吸头端面直径对磁感应强度的影响

3.3.3磁吸头长度对磁感应强度的影响

3.4磁吸头空间梯度场建模

3.4.1磁吸头空间梯度场模型推导

3.4.2磁吸头空间梯度场模拟计算

3.5永磁体磁吸头空间磁力场建模

3.5.1磁吸头空间磁力场模型推导

3.5.2磁吸头空间磁力场模拟计算

3.6 小结

第四章 磁吸式精密排种器结构设计及优化

4.1磁吸式精密排种器结构选型

4.2排种器的结构及工作原理

4.3磁吸式精密排种器关键部件的设计

4.3.1磁吸头夹套的设计

4.3.2排种轮设计

4.3.3排种器强制清种凸轮设计

4.4排种器虚拟样机设计

4.5 小结

第五章排种器充种性能试验及参数优化

5.1排种器充种过程建模分析

5.1.1排种器充种动力学模型

5.1.2充种条件分析

5.2排种过程的数值模拟及验证

5.2.1程序实现

5.2.2仿真结果

5.3排种性能实验

5.4小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致 谢

已发表的论文及参加研究课题