磁吸滚筒式排种器磁场特性研究及结构优化

摘要

磁吸式精密排种是依靠排种元件对磁粉包衣种子的磁吸力来实现的，而磁吸力的大小与排种元件在排种空间所产生的磁感应强度直接相关。为了提高工作效率，滚筒内多个排种元件采取周向均布，轴向阵列的布置形式，从而组成了一个复杂空间磁系。在这空间磁系结构中，排种元件的不同结构形式、不同组合形式，均将影响排种空间的磁场分布状况以及排种元件磁吸能力，进而影响排种器的工作性能。 本文应用磁场有限元分析方法及测试手段，分别对单个排种元件的吸力特性、磁场特性，以及多个排种元件组成的空间磁系结构空间磁场分布特性进行研究，以提高排种元件的吸种性能。通过对端面直径为2.5毫米给定规格的单个磁力排种元件沿轴向和径向的空间磁场有限元分析，得出排种元件磁极端面磁场成中间低，边缘高的现象分布，其边缘有一定的聚磁作用，所以对在一定直径的种子播种时，尽量减少排种元件的端面直径，避免造成重播；通过对原有开路型排种元件和有导磁罩闭合型4种不同结构模型的磁场分析，优选了一种磁能利用率最高的结构模型；通过模型试验优化出优选模型的结构参数为：端面直径为2毫米，中部直径为5毫米，导磁罩间隙宽度为1.5毫米，经分析和测试，在相同安匝数下，其端面磁感应强度比原有开路型排种元件有一定提高。研究滚筒内多个排种元件组成的空间磁系不同极性排列对空间磁场分布的影响，得出磁系结构中磁力排种元件沿轴向和径向的排列方式为N、S极交替排列，通过对影响磁系结构空间磁场分布的因素分析，了解到由于磁力排种元件间的交互影响，空间磁场成中间比较强，两端比较弱不均匀的形式分布，提出利用增加两端排种元件线圈匝数的方法来提高磁场的均匀性，利用曲线拟合的方法，得出了中间磁力排种元件线圈匝数和两端线圈匝数的关系式；最后通过排种元件的吸种试验和排种性能试验得出优化后的磁系结构空间磁场的不均性降低了50％，排种性能提高了10.7％。 本文通过对磁吸式精密播种器磁系结构空间磁场特性和试验研究分析，得出了磁吸式精密播种器磁系结构空间磁场分布的规律，并且对空间磁场结构进行了优化，为排种器播种性能的进一步提高提供了依据，为磁吸滚筒式精密播种器在小颗粒种子机械化精密播种方面的实际应用打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1精密播种机及排种器研究现状及发展趋势

1.2电磁场分析方法的研究概况

1.3电磁铁理论及技术的研究概况

1.4本课题研究的目的和意义

1.5本课题研究的主要内容和方法

第二章磁场有限元软件Ansoft Maxwell介绍

2.1 Ansoft Maxwell的主要功能

2.2 Ansoft Maxwell的理论基础

2.2.1麦克斯韦方程组的一般微分形式

2.2.2 Maxwell常用的求解方程

2.3电磁场求解的边界条件

2.4本章小结：

第三章单个磁力排种元件空间磁场特性研究及其结构优化

3.1单个磁力排种元件磁场特性研究

3.1.1磁力排种元件一般模型及主要参数

3.1.2磁场有限元建模分析

3.1.3磁力排种元件空间磁场的分布

3.1.4磁力排种元件排种空间沿轴向的磁场分布

3.1.5磁力排种元件排种空间沿径向的磁场分布

3.2磁力排种元件结构模型优选

3.2.1磁力排种元件结构模型的建立

3.2.2模型计算和结果分析

3.3优选排种元件的结构参数优化

3.3.1结构参数对排种元件吸种性能影响研究

3.3.2磁力排种元件结构参数的试验优化

3.4排种元件排种空间磁感应强度曲线拟合

3.5本章小结

第四章空间磁系结构磁场特性分析及参数优化

4.1空间磁系结构极性排列研究

4.1.1极性排列对磁力排种元件圆周方向的影响

4.1.2极性排列对磁力排种元件轴向方向的影响

4.2空间磁系磁场特性研究

4.2.1间距对空间磁场的影响

4.2.2磁系结构空间磁场不均性的研究

4.3磁系结构的参数优化

4.4本章小结

第五章试验研究

5.1优化前后的磁力排种元件的最小吸种电流试验

5.2优化前后的磁力排种元件对种子的吸力

5.3优化前后的磁力排种元件的性能试验

5.4优化后的结构在不同端面直径下的性能试验

5.5整排磁力排种元件的性能试验

5.3本章小结：

第六章结论与展望

6.1本课题完成的主要工作和结论

6.2后续工作的展望和建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与研究课题