检索结果-内蒙古大学图书馆

农机化研究 2025年第8期47卷 158-166页

作者：王龙龙李明科张佳乐米桐桐衣雪梅张卫国西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

为实现丹参气送式排种器精密排种,研究排种器结构对排种特性的影响规律,通过分析功能需求与现存问题,设计了丹参气送式排种器。运用DEM-CFD耦合仿真方法分析了不同进气压强、进气管段收缩角和波纹管段振幅条件下流体场、颗粒场和变异系... 详细信息

为实现丹参气送式排种器精密排种,研究排种器结构对排种特性的影响规律,通过分析功能需求与现存问题,设计了丹参气送式排种器。运用DEM-CFD耦合仿真方法分析了不同进气压强、进气管段收缩角和波纹管段振幅条件下流体场、颗粒场和变异系数的变化规律。采用正交模拟试验得到了最佳排种参数,并进行了台架试验验证,结果表明:凹槽式充种轮、螺旋式供种管、分段式输种管和穹顶式分配器可满足丹参种粒的定量充种、均匀供种、连续输种和精密排种的播种作业要求。仿真结果揭示了种粒在分段式输种管内的分布规律,得到了最佳排种参数为进气压强8001.466 Pa、进气管段收缩角22.457°和波纹管段振幅3.628 mm。所设计的结构可实现精密排种,种粒损伤率低,可为气送式丹参排种器的设计提供理论参考。

关键词：丹参气送式排种器排种特性均匀性精密性

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油菜气送式排种器分配系统的分配特性与参数优化

油菜气送式排种器分配系统的分配特性与参数优化

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作者：胡洪基四川农业大学

学位级别：硕士

气送式排种器具有结构轻简、高速高效、装卸种便捷等特点,被广泛应用于农业生产,可作为我国冬油菜轻简化种植播种机的排种装置。本文以油菜气送式排种系统为研究对象,利用气力输送理论、CFD-DEM耦合仿真方法以及台架试验等,分析了油菜... 详细信息

气送式排种器具有结构轻简、高速高效、装卸种便捷等特点,被广泛应用于农业生产,可作为我国冬油菜轻简化种植播种机的排种装置。本文以油菜气送式排种系统为研究对象,利用气力输送理论、CFD-DEM耦合仿真方法以及台架试验等,分析了油菜种子在气送式排种系统的运动特点、分配特征以及流场分布,揭示了纵向输送管和导种管对分配过程的影响,进一步优化分配系统的结构参数。主要研究结论如下: （1）基于气力输送理论,得到油菜种子的悬浮速度介于6.24～7.64 m/s之间,气送系统的入口风速为19.77m/s,压力损失为2606.94Pa,并分析了种子颗粒在排种系统中的运动特点以及建立了单粒子种子的随机选择模型。（2）采用CFD-DEM耦合仿真方法分析了气种流在分配器分配特点,从颗粒动力学的角度分析了油菜种子在分配器中运动规律,并从气流微观过渡的角度评估了流场特征。结果表明,采用合适的腔体大小、流线型的设计以及具有导流锥盖的分配器能够获得更好的气流过渡和流场分布,利于种子颗粒从分配器中有序迁移,降低种子颗粒在分配器碰撞频率和停留时间,避免种子颗粒的滞流以及降低压力损失,有助于改善分配效果;气流速度的增加改变了种子颗粒的碰撞特性,降低了种子颗粒的停留时间,但种子颗粒运动更快,合适的气流速度有助于提高分配器的分配效果。（3）分析了纵向输种管对分配性能的影响。仿真模拟发现带波纹管的纵向输种管对气流进行了拉升和压缩的行为,制造更多的湍流效果,改变了种子颗粒的运动特点,降低了种群的运动速度,增加了种子颗粒的碰撞频率,提高了分配均匀性;台架试验发现波纹管结构能够改善分配精度且提高了排种系统对地表坡度的适应性。（4）构建了种子运动的动力学模型,研究了导种管对排种器分配性能的影响。种子在分配过程和导种过程运动受到管道工作状态和长度差异的影响,导种管形变和长度差异造成了排种系统分配均匀性的下降;各行排量一致性变异系数和分配器各出口气流压强一致性变异系数呈现正相关关系（R2=0.7734）。（5）优化了排种系统的工作参数。气流速度和供种转速显著影响各行排量一致性变异系数,气流速度为20～24m/s,供种转速在30～40r/min时排种系统具有较好的分配效果,其各行排种量一致性变异系数均低于3%。

关键词：油菜气送式排种器分配系统分配精度排种性能

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倾斜抛物线型孔轮式小麦供种装置设计与试验

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农业机械学报 2018年第5期49卷 116-124页

作者：李兆东王晴晴张亚兰王韦韦杨洋陈黎卿安徽农业大学工学院合肥230036 安徽省智能农机装备工程实验室合肥230036

为解决淮北平原玉米秸秆覆盖地小麦播量较大且难以精量控制以及现有小麦集排供种装置结构较复杂的问题,设计了一种具有倾斜抛物线型孔轮式小麦精量供种装置。阐述了该供种装置结构和工作原理,分析并确定了主要相关参数,建立了型孔截面... 详细信息

为解决淮北平原玉米秸秆覆盖地小麦播量较大且难以精量控制以及现有小麦集排供种装置结构较复杂的问题,设计了一种具有倾斜抛物线型孔轮式小麦精量供种装置。阐述了该供种装置结构和工作原理,分析并确定了主要相关参数,建立了型孔截面曲线限制方程,构建了小麦充种过程的力学模型,以型孔锥角、型孔轮转速和供种轮数量为试验因素,以供种速率、供种速率稳定性变异系数和种子破损率为试验指标,进行了供种性能试验研究。试验表明:倾角为40°抛物线型孔的供种稳定性较优,其供种速率稳定性变异系数小于1.8%,种子破损率低于0.2%;在型孔轮数量1~5、工作转速10~100 r/min条件下,小麦供种速率随型孔轮数目和转速增加呈上升趋势,其供种速率范围为30~1 500 g/min,供种速率稳定性变异系数随型孔轮数量增加呈下降趋势、随转速增加呈先降后升趋势,其稳定性变异系数均小于2.0%,种子破损率均不大于0.2%;以安装5个抛物线型孔轮供种机构建立单位面积播种量数学模型进行的主动供种匹配试验得出,模拟机组前进速度不大于9.8 km/h时,可实现较大范围的主动供种,其稳定性变异系数均小于2.0%;田间试验得出直播小麦种植密度为230~270株/m2,均匀性变异系数为21.97%。倾斜抛物线型孔轮可实现小麦高速供种并简化供种装置结构。

关键词：小麦气送式排种器供种装置倾斜抛物线型孔轮

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气送式油菜飞播排种系统设计与试验

气送式油菜飞播排种系统设计与试验

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作者：张顺华中农业大学

学位级别：硕士

本文基于洛克希德3W6LH-10ZI型六旋翼电动植保无人机平台,探索一种气送式油菜高速精量飞播排种系统,为地面机械装备无法进入或进入经济效益不高情形下的油菜机械化播种提供一种技术装备,以作为油菜常规地面播栽机具的一种有益补充。围... 详细信息

本文基于洛克希德3W6LH-10ZI型六旋翼电动植保无人机平台,探索一种气送式油菜高速精量飞播排种系统,为地面机械装备无法进入或进入经济效益不高情形下的油菜机械化播种提供一种技术装备,以作为油菜常规地面播栽机具的一种有益补充。围绕气送式飞播排种系统的方案设计、结构设计和样机试制、工作性能优化,设计了一套完整的气送式油菜飞播排种系统设计方案,试制了一种采用“机械定量供种+气流辅助输送”的气送式排种器、一种可自动折叠的导种投种装置和一套与飞控系统通信的排种控制系统。主要内容如下:(1)设计了一种气送式油菜飞播专用排种器。为克服传统气送式排种器供种装置小微化后气流回流严重、供种困难等问题,设计了一种主输送管道垂直布置+磨盘式供种装置侧方定量供种、小型风机下方供风送种+二阶气送分种的气送式油菜飞播专用排种器。对充种室、供种齿盘和分配器等关键部件进行了设计计算分析,确定供种齿盘厚度为8 mm,隔条宽度为2.5 mm,分析计算得出供种齿盘在转动过程中受到的摩擦阻力矩为2.326×10 N?m,油菜种子在输送管道内悬浮速度为17.442 m/s,风机单位时间输送风量为14.938 m/h,种箱容积为4.5 L。采用一分二、再分三的分配方式,对气固两相流在分配器中的分配过程进行分析,确定了一阶分配器和二阶分配器的结构尺寸参数。(2)设计了一种自动折叠式导种投种装置。为抑制排种器风机输送气流和无人机旋翼气流对投种后种子运移轨迹的扰动,设计了一种自动折叠式导种投种装置,由气固分离器、折叠装置和投种管三部分组成。在阐明气固分离器工作原理的基础上,对结构形式进行了数值模拟计算分析,确定了当气固分离器进种口向上布置时,种子颗粒与气流的分离效果较好。分析还发现,引入额外加速气流更有利于消除种子的分散度,因此将其改成“种子加速器”,采用高速摄像系统验证气固分离器对投种管内种子碰撞速度削弱的效果,相比无气固分离器时,有气固分离器时投种管末端气流速度为0 m/s,竖直位移30 cm处种子运动的平均水平分位移减少2.5 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子平均分散度减少6.2 cm,改成种子加速器后,投种管末端气流速度为4.5 m/s,竖直位移30 cm处种子运动的平均水平分位移减少3.1 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子平均分散度减少7.9 cm。对投种管的折叠过程进行运动学分析,得到投种管绕转动头中心轴转动的最大扭矩为5.292×10 N?m,投种管处于竖直位置时瞬时角速度为7.668rad/s,转动头中心轴对投种管的作用力为0.5292 N,伸展过程转动头座最大应力为4.0927×10 MPa,折叠过程转动头座最大应力为6.7227×10 MPa。(3)数值模拟分析了旋翼气流场对投种后种子的扰动过程。为了探索排种系统外部气流场对投种后种子运移轨迹的影响规律,基于气固耦合理论利用EDEM和FLUENT软件对排种、投种过程进行了全过程气固两相流仿真分析。仿真结果表明:供种装置供种过程中种子随着供种齿盘的转动从充种室运动到输种管内过的程中平均速度和平均位移较为稳定,供种齿盘的携种性能较好,在供种齿盘转速为25 r/min～45 r/min时,供种量可以随着转速的变化而变化,随着风机入口速度的增大,油菜种子在气固两相流混合区和一阶分配器出口的运动速度均增大。在竖直投种管内当输送气流速度小于油菜种子运动速度时,气流会影响油菜种子的运动,与投种管壁的碰撞次数,导致种子落地后的分散度增大。无人机以3 m/s速度飞行,在无人机机身正下方1.5 m时,旋翼流场速度大小较小,选择在无人机机身正下方的位置采用折叠式导种投种管的方式延长投种口末端,可减小旋翼气流对种子的运动轨迹扰动的影响。(4)设计了一套飞播排种专用控制系统。根据飞播作业要求,设计了种箱物料检测传感器电路、供种电机控制电路、风机和折叠电机控制电路等,编写通信程序实现了通过遥控器(手动模式)和无人机飞行控制系统(自动模式)对供种电机、风机和折叠电机的启停控制,以及手动模式下供种电机的速度控制和自动恒速作业模式下的供种电机速度调节和亩播量保证。测试表明,该控制系统工作稳定可靠,自动恒速作业模式下的亩播量满足农艺要求。(5)进行了系列试验研究和验证。为测试上述设计方案的工作性能并优化作业参数,分别开展了排种性能台架试验、场地泥盒飞播试验和田间试验。试验结果表明:供种齿盘转速为25 r/min～45 r/min时,单位时间总排种量随转速增加而增加,转速为45 r/min时,单位时间最大排种量为396.90 g/min。影响油菜种子落地成条指数的因素主次顺序为飞行高度、飞行速度、供种齿盘转速,作业高度对种子落地成条指数影响为极显著(p<0.01),飞行速度和供种齿盘转速对种子落地成条指数影响不显著,当飞行高度为

关键词：油菜航空播种气送式排种器高速精量播种气固两相流耦合

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气送式丹参排种系统的设计与试验

气送式丹参排种系统的设计与试验

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作者：王龙龙西北农林科技大学

学位级别：硕士

丹参因其极高的药用价值而越来越受到人们的青睐。目前其播种方式多为人工撒播,效率低且浪费大量人力物力,而当前市面上的播种机难以满足丹参的播种要求。为此,本文设计了一套气送式丹参精密排种系统,并验证了其排种性能。具体研究内容... 详细信息

丹参因其极高的药用价值而越来越受到人们的青睐。目前其播种方式多为人工撒播,效率低且浪费大量人力物力,而当前市面上的播种机难以满足丹参的播种要求。为此,本文设计了一套气送式丹参精密排种系统,并验证了其排种性能。具体研究内容和结论如下: (1)丹参种子物料特性测量。对丹参种子的物料特性进行测量,得到其本征参数、种子与ABS材料间和种子之间的接触参数;采用堆积角试验并通过EDEM仿真对所测参数进行验证,为后续仿真提供数据支撑。 (2)气送式丹参排种系统的设计。依据丹参农艺播种要求及西北地区地貌,确定排种系统同时进行4行排种;设计气送式丹参排种系统并明确其工作原理;针对排种器现存问题,设计螺旋式网格型凹槽充种轮、倾斜式螺旋供种轴、分段式输种管(进气管段、过渡室和匀种管段)和穹顶式分配器,并阐明各部件工作原理;依据播种要求计算各部件结构及工作参数,初步确定充种轮和供种轴的转速为250 rad/min、进气压强大小为8000 Pa、进气管段收缩角为20°、匀种管段波纹振幅为4.5 mm。为提升排种均匀性,设计了一套控制系统,其可在所拍摄图像中识别丹参种子独特的椭球形轮廓并计数,依据一定面积内的排种量与播种要求的对比结果,对充种轮进行转速调控。 (3)气送式丹参排种器的仿真与参数优化。通过EDEM仿真验证了气送式排种器可实现定量充种及均匀供种;利用CFD-DEM耦合仿真对进气压强P、进气管段收缩角θ、匀种管段波纹振幅H进行单因素试验,探明了不同因素对各行排量一致性变异系数的影响规律;通过正交试验建立了各因素与变异系数之间的回归方程,优化并确定了三组较优参数组合,其变异系数分别为3.872%、7.753%、8.002%;通过对丹参所受最大碰撞法向力分析,得到设计及优化的参数均对种子损伤较小。 (4)气送式丹参排种系统台架试验。通过试验验证控制系统识别率达到93.59%,并成功实现电机转速调整。通过气送式排种器台架试验,以总供种量为评价指标,发现充种轮及供种轴转速均为300 rad/min时,供种量可满足要求;以总排种量、各行排种量一致性变异系数、播种效果、损伤效果为评价指标,经综合分析,最佳参数组合为:进气压强P为8434.954 Pa、进气管段收缩角θ为22.5°、匀种管段波纹振幅H为4.179 mm;在最佳参数组合下,气送式排种器与控制系统结合的台架试验与排种器台架试验相比,合格率提高了7.25%,漏播率降低了3.75%,重播率降低了1.5%。

关键词：丹参种子物料特性气送式排种器充种轮转速控制 CFD-DEM仿真台架试验

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