气吸滚筒式精密排种器的结构优化及试验研究

摘要

世界各国都很重视精量播种技术，精密播种可以节约大量的种子，节省田间间苗定苗用工，增加作物产量。本文在对国内外现有的气吸滚筒式精密排种器深入研究的基础上，对原有的设计进行了改进并制造了一种新型的气吸滚筒式精密排种器。该排种器具有以下的特点：首先，对主轴结构进行了优化设计，采用了一根主轴形成两个压腔的设计方法，既保证了同轴度又减少了轴承的磨损，大大延长了轴承的使用寿命。其次，由于采用了弹簧结构，在隔气板与滚筒内壁接触转动的过程中，减少了因摩擦而导致的磨损漏气的问题。第三，对种箱进行了激振，使种子在种箱中形成“沸腾”状态，更有利于滚筒的吸种。 结合该气吸滚筒式精密排种器，本文主要开展了以下几个方面的研究工作： 1．对气吸滚筒式精密排种器的吸种及排种过程进行了理论分析，得到了吸附力、吸种高度、排种误差、碰撞角和碰撞速度等数学模型，并对影响吸排种效果的因素进行了分析。 2．运用ANSYS有限元分析软件对吸孔及正负压腔的气流场进行了建模与仿真试验，结果表明：直孔的吸种性能比锥形孔和沉孔好；孔径越大，吸种能力越强；吸孔导程对吸种性能无显著影响；滚筒壁上的吸孔靠近正负压腔气流大的地方，受到气流的影响也较大。 3．对该排种器进行了试验研究，着重对吸孔的形状、吸孔的孔径、吸孔的内外压差、种箱振动频率、吸种滚筒转速五个关键因素进行了分析。运用DPS软件对试验数据进行了处理。通过极差和方差分析，得出了影响试验因素的主次顺序及最优组合。 4．运用二次多项式回归模型，建立单粒率、空穴率与各个显著因素的关系式。以油菜种子为试验对象，经过组合选优及试验验证，当吸孔孔径为1mm，吸孔为锥形孔，吸孔压差为2kPa，振动频率为80Hz，滚筒转速为14r/min时，单粒率达到92％，空穴率为4％。 通过对气吸滚筒式精密排种器的理论分析、计算机仿真及试验研究，得到了一些规律，为其实际应用奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究小颗粒种子精播技术的目的和意义

1.2国内外气力式精密排种器的发展概况

1.2.1国外气力式排种器的发展概况

1.2.2国内气力式排种器的发展概况

1.3国内几种典型的气吸滚筒式精密排种器

1.4本文研究的内容

第二章气吸滚筒式精密排种器的优化设计

2.1排种器结构及工作原理

2.1.1总体结构

2.1.2 工作原理

2.2排种器的设计

2.2.1排种滚筒上吸孔的设计

2.2.2排种滚筒内部正负压腔的设计

2.2.3电磁振动系统的原理及选用

2.3排种装置的优化设计

2.4本章小结

第三章气吸滚筒式精密排种器的理论分析

3.1种子所受吸附力及吸种高度的确定

3.1.1吸附力及其影响因素

3.1.2吸种高度及影响因素

3.2气吸滚筒式精密排种器吸种过程及其影响因素的分析

3.2.1种子从种箱到被吸孔吸附过程分析

3.2.2种子被吸附到滚筒上并随之运动的条件

3.3气吸滚筒式精密排种器的排种过程分析

3.3.1排种误差

3.3.2种子落地碰撞角和碰撞速度

3.3.3排种过程影响因素分析

3.4本章小结

第四章气吸滚筒式精密排种器气流场的计算机仿真

4.1 ANSYS简介

4.2 ANSYS仿真初始边界条件的设定

4.2.1吸孔的结构形状及初始化条件

4.2.2流态的判别—雷诺数

4.2.3流体可压缩性的判别—马赫数

4.3仿真结果

4.3.1吸孔形状对吸种性能的影响

4.3.2吸孔导程对吸种性能的影响

4.3.3吸孔孔径大小对吸种性能的影响

4.3.4吸种滚筒内部负压区气流场仿真

4.3.5吸种滚筒内部正压区气流场仿真

4.4本章小结

第五章气吸滚筒式精密排种器的试验研究

5.1排种器的性能指标

5.2试验中影响排种效果的因素分析

5.3试验总体设计

5.4试验设备及性能指标

5.5试验及结果分析

5.5.1单粒率的试验结果分析

5.5.2空穴率的试验结果分析

5.5.3组合选优及结果验证

5.6本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致 谢

读研期间发表学术论文情况

附表