宽苗带勾型窝眼轮式小麦精量排种器设计与试验
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第36卷第21期农业工程学报V ol.36 No.21 2020年11月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2020 1机械式小麦射播排种器参数优化与试验王英博,李洪文※,何进,王庆杰,卢彩云,刘鹏,杨庆璐(1. 中国农业大学工学院,北京100083;2. 农业农村部河北北部耕地保育农业科学观测试验站,北京100083;3. 中国农业大学工学院现代农业装备优化设计北京市重点实验室,北京100083)摘要:针对机械式小麦射播排种器作业过程中存在的种子碰撞力较大、破损率高的问题,该研究采用TRIZ(Theory of the Solution of Inventive Problems)理论对小麦机械式射播排种器的关键部件参数进行优化,通过对种子在排种器内部的运动学分析,确定了影响小麦种子与排种器内部碰撞程度的因素为排种器转速、叶片后倾部分曲率半径与叶片安装角度,采用EDEM软件模拟小麦种子在排种器内部的运动情况,以种子破损率、平均排种速度与播种深度变异系数为试验指标,进行台架试验,结果表明,当排种器转速为1 000 r/min,叶片后倾部分曲率半径为40 mm,叶片安装角度为15°时,种子破损率为1.1%,平均排种速度为32.5 m/s,播种深度变异系数为8.9%,满足小麦播种作业要求。
关键词:机械化;优化;小麦;排种器;射播;TRIZ;EDEM仿真;种子破损率doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.001中图分类号:S223.2+5 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2020)-21-0001-10王英博,李洪文,何进,等. 机械式小麦射播排种器参数优化与试验[J]. 农业工程学报,2020,36(21):1-10. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.001 Wang Yingbo, Li Hongwen, He Jin, et al. Parameters optimization and experiment of mechanical wheat shooting seed-metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(21): 1-10. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.001 0 引 言小麦是重要的粮食作物,生产历史悠久,种植面积广泛[1-2];播种是小麦生产的关键环节,决定小麦个体在田间的分布状况,进而影响小麦的个体发育和群体质量,对小麦的产量产生重要影响[3-5]。
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科毕业论文(设计)题目:小麦精密播种机设计学院:工学院*名:**学号:********专业:机制年级:机制093指导教师:姚明印职称:副教授二0一三年五月十日目录中文摘要英文摘要第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2国外对小麦播种机的研究 (1)1.3 国内对小麦精密播种机的研究现状 (2)第二章整机总体方案设计 (3)2.1 整机结构方案 (3)2.1.1 整机三维视图 (3)2.1.2 工作原理 (3)2.2 小麦精密播种机的主要参数 (4)第三章排种器 (6)3.1 排种器的技术要求以及外槽轮排种器的选择 (6)3.1.1 排种器的技术要求 (6)3.1.2 外槽轮排种器的选择 (6)3.2 外槽轮式排种器的结构设计及工作原理 (6)3.3 外槽轮式排种器主要部件参数设计 (8)3.4 外槽轮式排种器播种量的计算 (10)第四章开沟器 (12)4.1 开沟器的设计要求 (12)4.2 开沟器的设计 (12)4.2.1 开沟器的选择 (12)4.2.2 箭铲式开沟器的设计 (13)第五章其他工作部件和机构 (15)5.1 输种管的设计 (15)5.1.1 输种管的类型 (15)5.1.2 输种管的主要参数 (15)5.2 地轮的设计 (16)5.3 地轮轴的选择与校核 (16)5.3.1 地轮轴的选择 (16)5.3.2 地轮的校核 (17)5.3.3 轴承的选择及其校核 (18)5.4 镇压轮 /覆土器 (18)5.5 种子箱的设计 (19)5.6 种子箱容量计算 (20)5.7 机架的设计 (20)第六章传动机构的设计 (22)6.1 传动机构的选择 (22)6.2 传动比的确定以及齿轮的参数确定 (22)6.2.1 传动比的计算 (22)6.2.2 传动机构中各齿轮齿寸的确定 (24)第七章结论 (25)参考文献摘要民以食为天,粮食自古以来就是人们生存的必要条件,在北方,大都以小麦为主食,南方虽然是以大米为主食,可是对于小麦作物的种植,也是随处可见,而小麦作物的生长条件,以及播种后的收成就成为了农民最为关心的事情,而小麦作物的生长条件,产量的多少,与播种技术程度的高低息息相关,在以往,农民只是靠人畜力来进行播种,小麦生长的条件差,小麦之间株距分布不均匀,播深深浅不一,使得种植下来的小麦矮小,产量低,在我国,70、80年代,为了解决小麦产量高低的问题,投入了大部分精力来研究农业播种机械,但还只是停留在传统的机械化播种方向上。
目录1 播种机发展现状与趋势 (1)1.1 我国播种机发展现状 (1)1.2 播种机的发展前景 (2)1.2.1 单粒精密播种机迅速发展 (2)1.2.2 播种机的通用性和适应性不断提高 (2)1.2.3 播种机向高速宽幅发展 (3)1.2.4 广泛采用联合作业 (3)1.2.5 新技术的应用不断普及 (3)2 播种机概述 (5)2.1 播种机类型 (5)2.2 播种机主要结构 (5)2.3 总体配置 (6)2.3.1 主要技术参数 (7)3 播种排种器 (8)3.1 排种器的技术要求 (8)3.2 立式圆盘排种器的特点 (9)3.3 排种器参数设计 (9)3.4 壳体造型 (10)3.5 种子的充填 (10)3.5.1 排种器种子充填力学分析 (10)3.5.2 充种过成 (13)4 排肥器 (15)4.1 排肥器的要求 (15)4.2 排肥器选择 (15)5 开沟器及其起落机构 (18)5.1 开沟器的要求 (18)5.2 开沟器的结构类型 (18)5.3 开沟器使用行距与前后列距离 (19)5.4 芯铧式开沟器 (19)6 输种管、覆土器、镇压轮 (21)6.1 输种管 (21)6.1.1 输种管的类型 (21)6.1.2 输种管的主要参数 (21)6.2 覆土器 (22)6.3 镇压轮 (22)6.3.1 镇压轮的结构类型和特点 (23)6.3.2 镇压轮直径的确定 (24)6.3.2 镇压弹簧参数设计 (25)7 其他工作部件和机构 (27)7.1 种子、肥箱 (27)7.1.1 种子、肥料箱容量计算 (27)7.1.2 种子、肥料箱结构特点 (28)7.2 仿形机构 (28)7.2.1 仿形机构类型 (28)7.2.2 仿形机构主要参数 (29)8 播种机组工作阻力与作业幅宽 (32)8.1 工作阻力P与作业幅宽B (32)8.2 播种机机组功率消耗N (32)9 保养与保管 (33)10 使用及注意事项 (34)11 安全规则 (36)12 常见故障与排除 (37)13 经济效益分析 (38)14 结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A (42)附录B (51)附录 C (64)辽宁工程技术大学毕业设计(论文)1 播种机发展现状与趋势播种机是农业生产过程中六大关键作业环节之一,播种机械化是农业机械化过程中最为复杂也最为艰巨的工作。
充种沟式精密排种器的设计侯玲玲;张晋国;王学良;马宁【摘要】Because slot wheel device is difficult to achieve precision seeding and the requirement of reasonable density, the article research and design of a mechanical ditch filling-type precision seed-metering device for precision seeding of wheat .The basic structure and the working principle were expounded here .The key working parts were designed with calculation by filling slot size and seeding experiment in different kinds of filling slot size .And measure the leakage so-wing rate , the playback rate and the rate of single seed .%针对槽轮式排种器很难达到精密播种、合理密植的缺点,研究并设计了一种用于精播小麦的机械式充种沟式精密排种器。
阐述了其结构与工作原理,通过对充种槽尺寸的计算与对不同尺寸充种槽的排种试验确定了关键部件尺寸,并测出其漏播率、重播率及单粒率。
【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P134-137)【关键词】小麦;排种器;机械式;充种沟式【作者】侯玲玲;张晋国;王学良;马宁【作者单位】河北农业大学机电工程学院,河北保定 071001;河北农业大学机电工程学院,河北保定 071001;河北农业大学机电工程学院,河北保定 071001;河北农业大学机电工程学院,河北保定 071001【正文语种】中文【中图分类】S223.2+3小麦是我国主要粮食作物之一,排种器是实现精密播种技术的核心部件[1]。
2019年1月农业机械学报第50卷第1期doi:10.6041/j.issn.1000鄄1298.2019.01.008
宽苗带勾型窝眼轮式小麦精量排种器设计与试验
刘彩玲摇魏摇丹摇都摇鑫摇姜摇萌摇宋建农摇张福印(中国农业大学农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室,北京100083)
摘要:为解决宽苗带小麦精密播种排种器排种均匀性差的难题,结合小麦精量排种技术提出一种勾型窝眼轮式宽苗带小麦精量排种器,使种子行内分布均匀,行间种子不散乱。对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了种层厚度调节板水平距离、窝眼布置形式、窝眼个数、窝眼倾角、种箱底板倾角对充种性能影响的单因素试验。在此基础上以勾型窝眼轮转速、种层厚度调节板垂直高度和窝眼长度为试验因素进行了多元二次回归旋转正交组合试验并应用Design鄄Expert8郾0郾6软件对试验数据进行分析,得到回归模型和因素对指标影响关系,确定了影响单粒率重要性大小依次为窝眼长度、种层厚度调节板垂直高度和排种轮转速,排种轮转速与窝眼长度间交互作用不可忽视;影响合格率重要性由大到小依次为种层厚度调节板垂直高度、排种轮转速和窝眼长度。基于回归模型进行多目标参数优化,结果表明:排种轮转速为23郾05r/min、窝眼长度为7郾00mm、种层厚度调节板垂直高度为25郾00mm时,合格率为98郾59%。对该优化参数组合下的排种器进行充种性能和排种性能台架试验,结果表明:充种合格率为98郾01%,试验验证结果与仿真优化结果相吻合,验证了仿真优化结果的可靠性,此时排种器4行间充种合格率变异系数仅为1郾20%,宽苗带各行间变异系数较小;排种合格率为90郾03%,行间排种合格率变
异系数为1郾50%,行内均匀性变异系数达到16郾54%,排种性能明显优于常用外槽轮排种器。关键词:小麦;宽苗带;勾型孔式排种器;离散元法中图分类号:S223郾2文献标识码:A文章编号:1000鄄1298(2019)01鄄0075鄄10
收稿日期:20180730摇修回日期:20181009基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFD020060704)作者简介:刘彩玲(1972—),女,副教授,博士生导师,主要从事农业机械与农业装备研究,E鄄mail:cailingliu@163.com
DesignandTestofWideSeedlingStripWheatPrecisionHook鄄holeTypeSeed鄄meteringDevice
LIUCailing摇WEIDan摇DUXin摇JIANGMeng摇SONGJiannong摇ZHANGFuyin(KeyLaboratoryofSoilMachinePlantSystemTechnology,MinistryofAgricultureandRuralAffairs,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)
Abstract:Inordertosolvetheproblemofpooruniformityofwheatprecisionseedmeteringdeviceusedinwideseedlingstrip,combinedwithwheatprecisionseedingtechnology,akindofhook鄄holetypewheatprecisionseedmeteringdeviceusedinwideseedlingstripwasproposedtoensureuniformdistributionofseedsinrows,andtheseedsinrowswerenotscattered.Thedesignandtheoreticalanalysisofkeyparameterswerecarriedout.Singlefactortestontheeffectsofthehorizontaldistanceoftheseed鄄layerthicknessadjustingplate,thearrangementofthehole,thenumberofhole,theinclinationangleoftheholeandtheinclinationangleofthebottomplateinseedboxonseed鄄fillingperformancewerestudiedbyEDEMdiscreteelementsoftware,andthentheparametersweredetermined.Onthisbasis,themultiplequadraticregressionrotationorthogonalcombinationtestwascarriedoutwiththerotationspeedofthetype鄄holewheel,theverticalheightoftheseed鄄layerthicknessadjustingplateandthelengthofthehole,andthenthetestdatawasanalyzedbyDesign鄄Expert8郾0郾6software.Theregressionmodelandtheinfluenceoffactorsontheindexwereobtained.Theinfluencerelationoffactorsonthesingleratewasdeterminedandtheorderofimportancewasthelengthofhole,theverticalheightoftheseed鄄layerthicknessadjustingplateandtherotationspeedofthecell鄄typewheelinturn.Interactionbetweenthelengthofcellandtherotationspeedofthecell鄄typewheelcannotbeignored.Theorderofimportancetothequalifiedratewastheverticalheightoftheseed鄄layerthicknessadjustingplate,therotationspeedofthecell鄄typewheelandthelengthofholeinturn.Basedontheregressionmodel,theparameterswereoptimized.Theoptimizationresultsofthetargetparametersshowedthatwhentherotationspeedofthecell鄄typewheelwas23郾05r/min,thelengthoftheholewas7郾00mm,andtheverticalheightofthethicknessadjustingplatewas25郾00mm,andthenthequalifiedratewas98郾59%.Theseedmeteringdeviceundertheoptimizedparametercombinationwastestedforseed鄄fillingperformanceandseed鄄meteringperformance.Theresultsshowedthatthequalifiedseed鄄fillingratewas98郾01%,andtherelativeerrorbetweenthetestverificationresultandthesimulationoptimizationresultagreedwell.Thereliabilityofthesimulationoptimizationresultwasverified.Thevariationcoefficientoftheseed鄄fillingqualifiedrateamongthefourrowsofseederswasonly1郾20%,andthevariationcoefficientamongtherowsofthewidestripwassmall;thequalifiedseed鄄meteringratewas90郾03%,coefficientofvariationoftheseed鄄fillingqualifiedratebetweenrowswas1郾50%,coefficientofvariationofuniformityinarowwas16郾54%.Theperformanceofseedmeteringwasmuchbetterthanthatofexistingcommongroovedseed鄄meteringdevice.Thewheatprecisionseedmeteringdeviceofhook鄄type鄄holesolvedtheproblemofnon鄄uniformdistributionofrandomscattereddistributioninoutergroovewheelseedmeteringdeviceusedinwideseedlingstrip.Theresearchresultsprovidedareferenceforthedesignofthewheatprecisionseederusedinwideseedlingstrip.Keywords:wheat;wideseedlingstrip;hook鄄holetypeseed鄄meteringdevice;discreteelementmethod
0摇引言小麦是我国主要粮食作物之一,在我国粮食生产中占有举足轻重的地位[1]。小麦精密播种高产栽培相对于传统的密集条播作业可减少基本苗,建立合理群体结构,培育壮苗,具有节省良种、降低成本、提高产量和经济效益的作用,因此近年来出现了小麦单粒播种、宽苗带等种植新农艺,从农艺上降低每穴种子粒数,使种子排布均匀,个体占地空间大,减少植株间水、肥、光、热的竞争,进而提高产量[2-4]。排种器是实现精密播种作业的关键部件,我国学者从20世纪70年代开始研制小麦精密排种器,先后研制出水平环槽式、双辊倾斜轮孔式、锥盘式、内充种轮式、倾斜外槽轮上排种式、新型组合吸孔式等多种小麦精密排种器[5-7]。我国小麦精密播种技术没有得到广泛应用,主要原因在于没有合适的精密排种器,分析其原因,像玉米、大豆等近圆形的大粒种子已基本上实现了单粒精密播种[8-13],但对于小麦这种非圆纺锤形种子,充种过程复杂且具有不确定性,因此提高每穴播种精度,降低空穴率,实现低播量精密播种仍是目前非圆种子精密播种研究的难点[14]。小麦宽苗带播种栽培是山东农业大学余松烈院士首先提出的高产栽培技术,该技术以扩大播种幅宽、增加行距、促进均匀播种为核心,改条播小麦为宽苗带精量播种,目前宽苗带播种机中常应用以条播或半条播为主的外槽轮、锥盘式排种器,虽然结构简单,成本低,但播种均匀性不理想,仍然不能解决苗带内小麦种子均匀分布的问题,因此研究设计一种适合宽苗带种植农艺的小麦精密排种器,提高行内种子分布均匀性是当前宽苗带小麦精密种植急需解决的问题[15-18]。为此,提出一种勾型窝眼轮式宽苗带小麦精量排种器,对关键参数进行设计和排种器工作性能的虚拟仿真分析,并通过台架试验优化关键参数,以期为宽苗带小麦精量播种机的设计提供参考。1摇工作原理与参数设计