基于DEM的强制清种器清种性能研究.pdf
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1、基于 的强制清种器清种性能研究葛越锋,李小帅,李春林,李飞翔,尚二飞,刘超(洛阳智能农业装备研究院有限公司,河南 洛阳 ;国创农业装备质量检验检测技术(洛阳)有限公司,河南 洛阳 )摘要:为提高精量播种机播种的均匀性,基于离散元法对 系列播种机的强制清种器进行研究。采用 软件的 优化模块设计试验,以闭气阀位置与水平方向夹角 、强制清种器斜边与水平方向夹角 为因素,在 参数范围下,以变异系数 进行寻优求解,得到最佳参数组合为:,。根据结果 打印进行台架试验,台架试验所得种子变异系数为 、合格指数 、漏播指数 、重播指数 ,结果表明了闭气位置及强制清种组合设计的合理性,验证了仿真优化设计的可行性。
2、关键词:精量播种机;强制清种器;离散元;优化设计;变异系数中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,;(),):,:,:;精量播种机播种要求有均匀的播种株距,均匀的播种株距需要合理的排种器装置,种子精准着地需要合理的导种管加以引导,导种管的合理设计及闭气位置的合理配合才能更好地引导种子沿着导种管内壁曲面下落,实现零速投种 。为实现种子闭气后顺利地进入导种管中,国内外学者在排种器的设计改进上已做大量的研究。张涛等为研究气吸式免耕播种机在免耕地表作业时排种器振动参数及振动对排种器内玉米种群运动的影响规律,采用 加速度传感器和振动测试系统,对气吸式免耕播种机在免耕地表作业时排种器振动特性进行了测试
3、,基于离散元法模拟了在田间作业振动条件下玉米种群运动规律,该研究可为免耕播种机气吸式排种器吸种性能的提高提供参考 。刘月琴等为提高用于免耕播种机的气吸式排种器的吸种效果,探寻最佳的排种器工作参数范围,通过离散元法对排种器内种群的离散度、种子间的作用力和种子速度进行仿真分析,得出吸种效果最佳的排种器工作参数范围,并进行排种试验,证明了仿真优化的参数范围是可靠的。在这些参数范围内,可使种箱内种子处于松散的吸种状态,种子间的碰撞和拖带作用减小,吸种性能得以提高 。陈晨等针对排种器工作效果受种群运动情况的影响较大,而振动则直接影响种群运动。运用离散元软件模拟排种室内收稿日期:基金项目:河南省 年主粮作
4、物智慧化生成加工关键技术装备研发与应用;小麦无人播种施肥技术装备研发()。第 卷第 期拖 拉 机 与 农 用 运 输 车 年 月 ,大豆种群的运动,分析了振幅对排种室内种群运动的影响。结果表明种群平均速度随排种器振幅增大而提高,种群所受压力随振幅增加而先降低后升高,仿真试验为室内排种试验振幅的选择提供了可靠依据 。史嵩等为研究种群扰动对排种器充种性能的影响,该文基于离散单元法理论,以气压组合孔式排种器为模型,运用 软件对 种不同型孔结构排种盘的种群运动进行了仿真分析,以种子法向应力跳动量和种子平均法向应力总和作为指标,分析了各排种盘在不同转速条件下的种群内摩擦力的变化。仿真结果表明,种群扰动强
5、度的增大并不能显著减少种子法向应力的总量,但会降低种子瞬态的法向应力即瞬时种子内摩擦力,据此推断出扰动强度最大的排种盘的充种性能较其他排种盘更优。在排种器试验台上进行了验证试验,结果显示扰种强度最高的排种盘在各转速条件下的漏充率最低。对比仿真与试验结果发现,增强排种盘对种群的扰动可以在一定程度上提高种子的充种性能 。强制清种器优化方案为减小种子脱离排种盘后在导种管中出现无规则的弹跳以提高玉米大豆精量播种机播种的均匀性,基于离散元法对 系列播种机的强制清种器进行研究。采用 软件的 优化模块设计试验,以闭气阀位置与水平方向夹角 、强制清种器斜边与水平方向夹角 为因素,以株距变异系数为响应设计试验对
6、参数进行优化求解,得到闭气位置与强制清种的最佳参数组合。根据所得最佳参数,采用 软件建立三维模型并 打印进行台架试验,结果表明了闭气位置及强制清种组合设计的合理性,验证了仿真优化设计的可行性,为玉米大豆精量播种机排种器的研究设计提供参考。接触模型接触模型是离散元法的基础,是准静态下颗粒的接触力学弹塑性分析结果,其分析计算决定了颗粒的受力与力矩大小,不同的仿真对象须采用不同的接触模型以提高仿真的准确性。参照国内外精量排种器的仿真设定研究 ,本文 颗粒间接触选用 ()模型。此模型是在 研究基础上得到的,具有准确有效的力计算,是 中默认的接触模型。当两球形颗粒发生弹性接触,在法向上的重叠量 为:()
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