可利用重力與離心力充種的立式圓盤排種器研究.pdf

1、論文選題源于國(guó)家自然基金項(xiàng)目“基于內(nèi)降外增理論的高速機(jī)械式大豆精密排種機(jī)構(gòu)創(chuàng)新與機(jī)理研究”(項(xiàng)目編號(hào):51275086)。旨在研究一種具有良好充種性能的可利用重力與離心力充種的立式圓盤精密排種器，為促進(jìn)機(jī)械式大豆精密排種器高速作業(yè)能力的研究提供新技術(shù)及理論支持。
　　 論文基于全面系統(tǒng)的研究路線，遵循理論分析與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合、試驗(yàn)與虛擬仿真相結(jié)合的原則，就可利用重力與離心力充種的立式圓盤排種器進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。
　　

2、 (1)明確研究重點(diǎn)與方向
　　 從廣泛查閱相關(guān)技術(shù)資料、專家走訪等透徹了解現(xiàn)有機(jī)械式精密排種器在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā)上存在的諸多亟待解決的科學(xué)問題?？偨Y(jié)前期對(duì)排種器研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類機(jī)具的技術(shù)特點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械化作業(yè)的新要求，明確了機(jī)械式排種器研究重點(diǎn)和方向在于改善充種性能、提高排種頻率以及建立相關(guān)理論等方面。
　　 (2)創(chuàng)新排種盤和護(hù)種板結(jié)構(gòu)
　　 在綜合分析和考慮目前市場(chǎng)上幾類具有代表性排種器上

3、排種盤及護(hù)種板優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)出一種可利用重力與離心力充種的淺盆形立式排種盤和一種容納式防傷種護(hù)種板。該結(jié)構(gòu)形式的排種盤在充種時(shí)既利用了種子之間相互作用力，又有效利用和發(fā)揮了種子的部分重力以及離心力，三者充填力的結(jié)合提高了排種器的充填性能，解決了傳統(tǒng)立式圓盤排種器充種不佳的問題。同時(shí)又避免了內(nèi)環(huán)窩眼式排種器在極限轉(zhuǎn)速時(shí)難以清種現(xiàn)象的發(fā)生。在護(hù)種板折邊上設(shè)計(jì)加工一環(huán)槽結(jié)構(gòu)，使其構(gòu)成一種容納式防傷種護(hù)種板。該護(hù)種板結(jié)構(gòu)既實(shí)現(xiàn)了立式

4、圓盤排種器的護(hù)種作業(yè)，又有效克服了傳統(tǒng)固定式護(hù)種板易傷種的缺陷，達(dá)到護(hù)種和防傷種的雙重作用。
　　 (3) EDEM顆粒體仿真研究
　　 由于散粒體物料具有復(fù)雜的力學(xué)關(guān)系及多樣的形態(tài)變化，引入EDEM顆粒體仿真技術(shù)并結(jié)合CATIA V5R20對(duì)機(jī)械式排種器進(jìn)行虛擬仿真研究。采用四面構(gòu)型法精確建立了大豆EDEM顆粒體模型和機(jī)構(gòu)3D模型對(duì)物料的作用環(huán)境。通過全局變量設(shè)置、顆粒體模型創(chuàng)建、幾何體模型導(dǎo)入、運(yùn)動(dòng)屬性添加以及顆粒工

5、廠的定義，模擬了大豆在排種器內(nèi)充種、清種、護(hù)種、排種等運(yùn)動(dòng)過程并獲得空穴率和重種率等相關(guān)數(shù)據(jù)。該方法充分考慮顆粒與顆粒、顆粒與機(jī)構(gòu)壁面之間碰撞恢復(fù)、摩擦等實(shí)際因素，解決了顆粒體之間以及顆粒與壁面之間力無法計(jì)算的問題。
　　 (4)排種器試驗(yàn)研究及回歸模型建立
　　 為深入研究及探討可利用重力與離心力充種的立式圓盤排種器工作性能的正確途徑，設(shè)計(jì)出具有全面體現(xiàn)原型排種器重要特征、適應(yīng)因素多水平調(diào)整、工作過程可視化、與試驗(yàn)臺(tái)機(jī)

6、械接口良好等特點(diǎn)的排種器試驗(yàn)裝置。利用該裝置在國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)水平的JPS-12計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)排種器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲取了合格指數(shù)、漏播指數(shù)、重播指數(shù)等性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。然后通過專業(yè)軟件Reda、 Design Expert6(Copyright2000 by Stat-Ease，Inc)、MATLAB等進(jìn)行設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理，建立了排種器工作過程中散粒體顆粒的力學(xué)模型及排種器性能指標(biāo)隨各有關(guān)因素變化的回歸模型，明確了排種器的工作機(jī)理及基

7、礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等諸因素對(duì)排種器工作性能的影響規(guī)律并優(yōu)化得出一組最佳參數(shù)組合。
　　 (5)新型排種器產(chǎn)品化設(shè)計(jì)
　　 經(jīng)全面考慮產(chǎn)品功能、構(gòu)成、聯(lián)接等技術(shù)環(huán)節(jié)，在試驗(yàn)研究與優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上，將排種器產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位于立式復(fù)合圓盤重力清種的結(jié)構(gòu)形式。由殼體、可利用重力與離心力充種的復(fù)合立式排種盤、容納式防傷種護(hù)種板、排種軸、檢視窗等組成的可利用重力與離心力充種的立式圓盤排種器，具有橫向尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)方便、充種性能好、不傷種、投