水稻精量旱直播機(jī)氣力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、本文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外現(xiàn)有水稻直播機(jī)及氣力式排種器研究的基礎(chǔ)上，分析影響排種器排種性能的因素，發(fā)現(xiàn)少有從系統(tǒng)的角度對整個氣力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響排種性能進(jìn)行的研究，針對這一問題設(shè)計(jì)了一種包括氣壓源、配氣管道、播種單體的氣力系統(tǒng)，并分析了氣力系統(tǒng)的工作原理;通過臺架試驗(yàn)探究了氣力系統(tǒng)的負(fù)壓特性，對其影響排種規(guī)律進(jìn)行了測試;運(yùn)用CFD計(jì)算流體仿真軟件對氣力系統(tǒng)正負(fù)氣壓配氣管道內(nèi)氣流場行仿真優(yōu)化分析;通過對直播機(jī)的田間試驗(yàn)，分析田間試驗(yàn)后的排種性

2、能，驗(yàn)證了氣力系統(tǒng)的可行性。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計(jì)研制了一種包括動力系統(tǒng)、氣壓源、配氣管道、單體播種裝置、支架在內(nèi)的氣力系統(tǒng)，完成了氣力式水稻直播機(jī)的研制;分析了整個系統(tǒng)的動力傳遞路線及工作原理;通過理論分析確定了合理的氣壓源、管道布置方式;設(shè)計(jì)研制了一種單體播種裝置。
　　(2)在水稻直播機(jī)氣力系統(tǒng)研制的基礎(chǔ)上，搭建試驗(yàn)臺架，利用氣力系統(tǒng)試驗(yàn)平臺對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排種盤轉(zhuǎn)速和播種行數(shù)等因素進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)

3、相關(guān)方法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，研究以上因素對排種器負(fù)壓的影響規(guī)律，并評價其影響程度，建立風(fēng)機(jī)總負(fù)壓、排種器負(fù)壓與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排種盤轉(zhuǎn)速以及播種行數(shù)的關(guān)系模型，提供保證系統(tǒng)排種性能的參數(shù)匹配組合區(qū)域，同時對氣力系統(tǒng)排種器排種量穩(wěn)定性與各行排量一致性進(jìn)行分析，主要結(jié)論如下:
　　①研究得出HG-2200風(fēng)機(jī)總負(fù)壓在不同播種行數(shù)下隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律;排種器負(fù)壓隨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大，隨排種器數(shù)量的增多而減小;排種器負(fù)壓隨排種盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生周期性的

4、波動，隨著排種盤轉(zhuǎn)速的提高排種器的負(fù)壓波動頻率增大，排種盤轉(zhuǎn)速對排種器負(fù)壓均值影響不顯著。臺架排種試驗(yàn)表明，試驗(yàn)所采用的排種器排種量的穩(wěn)定性在高轉(zhuǎn)速的情況下比較差，各行排量一致性變異系數(shù)為2.10％～5.04％。
　　②建立了風(fēng)機(jī)總負(fù)壓與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排種器數(shù)量（播種行數(shù)）的關(guān)系模型，決定系數(shù)為0.92，試驗(yàn)驗(yàn)證相對誤差在-15.92％～12.12％以內(nèi)，主要是由于不同的排種器在加工過程中相互之間存在一定誤差引起的;根據(jù)不同的播種行數(shù)

5、，分別建立了排種器負(fù)壓與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系模型，分別得到?jīng)Q定系數(shù)依次為0.96、0.97、0.97的回歸方程，試驗(yàn)驗(yàn)證相對誤差在-2.70％～5.40％以內(nèi)，可以利用該模型直接計(jì)算在風(fēng)機(jī)額定功率為2200W時，排種器達(dá)到設(shè)計(jì)平均負(fù)壓值時所需的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大小。
　?、蹥饬ο到y(tǒng)臺架試驗(yàn)所構(gòu)建的排種器負(fù)壓模型驗(yàn)證了水稻旱直播機(jī)氣力系統(tǒng)的可行性，在不同的播種行數(shù)下，所設(shè)計(jì)的氣力系統(tǒng)均能夠?qū)L(fēng)機(jī)的氣流均勻分配給各行排種器，保證了各行排種器能在穩(wěn)定

6、的工作壓力下工作，可以為氣力系統(tǒng)的參數(shù)確定和實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
　　(3)基于CFD(Computational fluid dynamics)的仿真分析方法，利用ANSYS仿真軟件對設(shè)計(jì)的氣力系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真區(qū)域以整個氣力系統(tǒng)配氣管道氣流場建立物理模型，對其進(jìn)行仿真分析。通過仿真試驗(yàn)的方法，對比配氣管道的直徑、進(jìn)出口形狀的不同及分流方式對配氣管道進(jìn)出口壓強(qiáng)、速度損失的影響，得到最優(yōu)的配氣管道結(jié)構(gòu)參數(shù)，對配氣管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。試

7、驗(yàn)得到，影響配氣管道氣壓損失的因素主次順序依次為主管道與支管道夾角α、分流方式、主管道直徑;影響配氣管道速度損耗的因素主次順序依次為分流方式、主管道直徑、主管道與支管道夾角α;最終確定最優(yōu)的負(fù)壓配氣管道道采用Ⅰ型分流方式，主管直徑D=50mm，夾角α確定為100度;確定最優(yōu)的正壓配氣管道采用Ⅱ型的分流方式，主管直徑D=50mm，夾角α確定為100度。
　　(4)在完成水稻直播機(jī)研制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行田間試驗(yàn)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)