外槽轮电动排种器设计与试验研究

摘要

播种机械作为农业机械的一个重要分支，近年来得到迅速发展，新机构、新材料和新成果的不断涌现为播种机械的性能提高和耐久性增加作出了巨大贡献。随着经济的发展，农业生产对播种智能化和播量可控化提出了迫切要求，显然，播种机单行独立电控是播种智能化和播量可控化的基础。由于播种机械的排种器数量众多，多个独立电机工作电耗的居高不下成为瓶颈。排种器的减阻降耗，尽量减少电瓶容量，增加播种机的续航能力成为亟待解决的问题。　　本文将创新设计一种单行独立外槽轮式电控排种器，旨在通过对电动外槽轮式排种器减阻降耗研究，减少电机功耗，最终达到增加电瓶续航能力的目的。本文主要研究内容如下:　　(1)分析了国内外各种播种机及电动排种器的研究现状，提出了新型独立电动外槽轮排种器的技术路线，设计了排种器的具体结构，利用阻塞轮调节槽轮的工作长度，采用调速器进行电机调速进而调节排种量，确定了清种部件采用叠层过盈软质毛刷形式，分析了外槽轮式排种器在充种、清种和护种阶段的受力。进行了主要电器元件的选型，设计了电路图，对排种器的工作过程进行了解析。　　(2)对排种器受到的阻力进行了理论分析，通过数学建模的方式，得出了叠层过盈软质毛刷受到的弯矩及等效作用力的具体工况。同时，分析了种子带动层的运动过程及作用机理，明确了带动层速度与外槽轮速度的相互关系;并将其做圆弧等效边界处理，分析其受力。以槽轮排种阻力最小化为目标，提出各运动参数和结构参数的优化方向。　　(3)按照农艺要求的播种量，在槽轮与排种盒最佳间隙的状态下，以电机转速和叠层过盈软质毛刷过盈度为二因素，优化试验电动排种器设计参数与功耗的关系，得出在不同工况下的最佳转速与毛刷过盈度匹配，多个优化匹配参数下的槽轮电机功耗的平均值比先前经验设计电动排种器降耗21.15％。　　(4)为验证上述优化试验以及总体结构设计的有效性，将设计的装置安装在南京沃杨机械科技有限公司的2BFGS-12型旋耕施肥播种机上进行田间试验，在最优功耗工况下和25 kg/亩、20 kg/亩、15 kg/亩和10 kg/亩四种播量条件下，播量稳定性变异系数、种子破损率和播种均匀性变异系数均符合国家相关标准，也符合农艺要求。目前本设计已安装在南京沃杨机械科技有限公司的系列旋耕施肥播种机产品上，通过生产性考核，进入小批量生产阶段。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外播种机具的研究现状

1．2．2 国内播种机械与电动排种的发展现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 本课题拟解决关键问题及解决方案

1．5 本章小结

第二章 外槽轮电动排种器的结构设计与受力分析

2．1 排种器的总体结构设计

2．2 主要机械部件设计

2．2．1 外槽轮设计

2．2．2 阻塞轮设计

2．2．3 清种装置

2．2．4 连接件设计

2．3 外槽轮电动排种器的工作过程

2．4 外槽轮排种器受力分析

2．4．1 外槽轮充种受力分析

2．4．2 清种装置清种受力分析

2．4．3 护种过程受力分析

2．5 本章小结

第三章 外槽轮电动排种器电动装置

3．1 元器件选型

3．1．1 电动机选型

3．1．2 整流器选型

3．1．3 直流调速器选型

3．2 电动装置工作原理与过程

3．2．1 电路图设计

3．2．2 接线设计

3．3 外槽轮电动排种器整体工作过程

3．4 本章小结

第四章 外槽轮电动排种器阻力分析

4．1 叠层过盈软质毛刷阻力分析

4．2 带动层阻力分析

4．2．1 带动层作用机理

4．2．2 带动层速度分析

4．2．3 带动层压力分析

4．3 外槽轮有效工作长度与阻力研究

4．4 本章小结

第五章 外槽轮电动排种器功率优化试验

5．1 试验目的

5．2 试验设备与材料

5．2．1 小麦种子

5．2．2 扭矩传感器

5．2．3 扭矩功率仪

5．2．4 摄像机

5．2．5 试验台

5．3 试验方法

5．4 分析方法与相关计算

5．4．1 分析方法

5．4．2 电机转速与槽轮工作长度关系计算

5．4．3 播量计算

5．5 试验数据采集与分析

5．5．1 毛刷过盈度优化

5．5．2 直流电机转速与功率分析

5．6 本章小结

第六章 外槽轮电动排种器田间性能试验

6．1 试验目的

6．2 试验条件

6．3 试验方法

6．4 性能测试

6．4．1 试验相关计算

6．4．2 播量测定

6．4．3 种子破损率的测定

6．4．4 播种均匀性测定

6．5 试验结果判定

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

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