【摘要】：三七是我國(guó)名貴中藥材,種植面積已達(dá)到60萬(wàn)畝,現(xiàn)行的播種方式主要以手工點(diǎn)播為主,勞動(dòng)強(qiáng)度大,播種質(zhì)量不一致,尚無(wú)配套的精密播種機(jī)。針對(duì)此現(xiàn)狀,本文開展了三七精密播種機(jī)的關(guān)鍵部件排種器的研究。分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有精密排種器現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)一種能有效解決現(xiàn)氣吸式排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,正負(fù)壓交換相干擾的氣吸滾筒式三七精密排種器。在測(cè)定了不同含水率下三七種子物理機(jī)械特性的基礎(chǔ)上,利用離散元軟件EDEM中建立種子模型；對(duì)該排種器進(jìn)行理論分析,流場(chǎng)分析和試驗(yàn)研究。具體開展的研究?jī)?nèi)容如下：(1)開展了三七種子的物理機(jī)械特性試驗(yàn)。測(cè)定了種子的三軸尺寸,平均直徑為5.62mm,球度為90.86%,表明三七種子近似為球體。種子密度隨含水率下降逐漸減��；種子內(nèi)摩擦角、休止角、滑動(dòng)摩擦角隨含水率下降呈現(xiàn)先減小,后增大再減小的趨勢(shì)；種子漂浮速度隨含水率下降而減小,且呈線性相關(guān)。(2)以試驗(yàn)測(cè)量的三七種子基本參數(shù)為依據(jù),在離散元軟件EDEM中,建立三七種子模型,模擬仿真了三七種子的休止角并與試驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)相對(duì)比,得試驗(yàn)測(cè)得的休止角為31.5°,仿真結(jié)果為31.7°,表明仿真結(jié)果與試驗(yàn)值之間的誤差較小。介紹了在EDEM中利用Bonding模型粘結(jié)鍵的方法建立三七種子模型,以適應(yīng)較小網(wǎng)格的流固耦合仿真。(3)以流體動(dòng)力學(xué)繞流阻力原理為基礎(chǔ),對(duì)吸種、攜種、投種以及過(guò)渡四個(gè)過(guò)程進(jìn)行力學(xué)建模分析,計(jì)算所需吸附力的大�。淮_定了精密排種器的基本結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的參數(shù),利用CATIA軟件對(duì)所有部件進(jìn)行三維建模、虛擬裝配和干涉分析。(4)利用ANSYS ICEM CFD軟件建立滾筒負(fù)壓腔的三維幾何模型,劃分非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格；采用Fluent中的標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型及壁面函數(shù),對(duì)排種器中的氣流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。仿真結(jié)果表明,半空心軸與滾筒半徑比超過(guò)0.35時(shí),壁面吸孔負(fù)壓的均勻性下降；通孔與軸端口的面積比大于1時(shí),隨著面積比的增加對(duì)流場(chǎng)的均勻性影響不再顯著；比值小于1時(shí),吸附孔的負(fù)壓值降低,吸附效果下降。(5)在自制的播種試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)排種器的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)方法,以真空度、前進(jìn)速度以及吸種角度作為影響因素,以播種的合格指數(shù)、重播指數(shù)以及漏播指數(shù)為目標(biāo)函數(shù)。建立了各因素與目標(biāo)函數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,分析了各因素對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響規(guī)律,優(yōu)化得出了真空度、前進(jìn)速度和吸種角度的最佳參數(shù)組合,即真空度在660-720Pa時(shí),前進(jìn)速度在0.72-0.76m/s時(shí),可獲得合格指數(shù)大于90.2,漏播指數(shù)小于4.9,重播指數(shù)小于5.3。本文所得結(jié)論可以為三七氣吸式精密播種機(jī)械研究的繼續(xù)開展提供理論基礎(chǔ)和參數(shù)依據(jù)。
【圖文】：

現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，適應(yīng)不同作物和不同風(fēng)壓的排種要求，提高了播種質(zhì)量，調(diào)整方便，逡逑容易操作ｔｉｗｓｉ。逡逑圖１．１邋Ｍａｘｅｍｅｒｇｅ邋ｐｌａｎｔｅｒ＇ｓ系列高速氣吸式精密邐圖１．２邋ＥＤ系列高速氣吸式精密播種機(jī)逡逑播種機(jī)邐Ｆｉｇ．邋１．２邋ＥＤ邋ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邋ｖａｃｕｕｍ逡逑Ｆｉｇ．ｌ．Ｉ邋Ｍａｘｅｍｅｒｇｅ邋ｐｌａｎｔｅｒｓ邋ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邐ｐｌａｎｔｅｒ逡逑ｖａｃｕｕｍ邋ｐｌａｎｔｅｒ逡逑２）德國(guó)阿瑪松的ＥＤ系列高速氣吸式精密播種機(jī)逡逑阿瑪松公司最新研制出一種氣吸式精密播種機(jī)即ＥＤ系列，具體見圖１．２。（１）逡逑該類型精密播種機(jī)具有較好的通用性，適合多種類型的播種需求，播種合格指數(shù)逡逑良好，適合于耕整后地塊作業(yè)，也可進(jìn)行免耕精密播種作業(yè)。在作業(yè)速度為９邋ｋｍ／ｈ逡逑下播種玉米時(shí)，株距合格指數(shù)高達(dá)９９．３邋％，重播指數(shù)為０．４邋％，漏播指數(shù)為０．２％。逡逑（２）研發(fā)了邋４、６、８和１２行系列機(jī)型，動(dòng)力配套范圍廣泛。８和１２行機(jī)型采用逡逑了四連桿折疊結(jié)構(gòu)，在道路運(yùn)輸時(shí)進(jìn)行折疊，適合窄路運(yùn)輸。（３）播種單體的開逡逑關(guān)有操作手柄來(lái)控制，并且含有過(guò)載機(jī)構(gòu)，避免損傷排種器；在單個(gè)甜種器中，，逡逑采用了平行四桿的仿形機(jī)構(gòu)

應(yīng)吸孔處網(wǎng)格劃分較小的現(xiàn)象。ＣＡＴＩＡ中創(chuàng)建的Ｈ維圖形如圖３．１１所示，將半顆逡逑粒種子模型（圖３．１１）導(dǎo)入ＥＤＥＭ中，并對(duì)其進(jìn)行復(fù)制旋轉(zhuǎn)１８０度，加載適當(dāng)?shù)腻义线\(yùn)動(dòng)，最終形成種子模型的種子顆粒如圖３．１２。逡逑一邐Ｊ逡逑圖３．１１邋ＣＡＴＩＡ中建立的半穎粒種子模型邐圖３．１２邋Ｂｏｎｄｉｎｇ模型的種子顆粒逡逑Ｆｉｇ邋３．１１邋Ａ邋ｈａｌｆ邋ｇｒａｉｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ｉｎ邋ＣＡＴＩＡ邐Ｆｉｇ邋３．１２邋Ｂｏｎｄｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｓｅｅｄ邋ｐａｒｔｉｃｌｅｓ逡逑３．４．２站結(jié)顆粒的仿真逡逑Ｈ走種子由相應(yīng)數(shù)量的小顆粒壓縮而成，壓縮后種子間的粘結(jié)鍵的大小主要逡逑與設(shè)置的小顆粒的物理參數(shù)有關(guān)，所Ｗ要使粘結(jié)顆粒具有合適的物理特性，應(yīng)先逡逑設(shè)置好小顆粒的參數(shù)，如剪切應(yīng)力，正應(yīng)力等。對(duì)壓縮后的種子性能進(jìn)行試驗(yàn)，逡逑確保通過(guò)鍵枯結(jié)的種子具有代替Ｈ毛種子的功能。對(duì)建立的吉毛種子，同樣建立逡逑２７逡逑
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S223.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701061