PDF《驱导辅助充种气吸式精量排种器设计与试验》

air鄄solid two鄄phase coupling;

experiment;

guided assistant seed鄄filling 0摇 引言 单粒精量播种技术可以节约良种、实现种子在 田间的均匀分布,是提高作物单产、降低生产成本的 重要手段[1] . 作物生产主要依赖机械化,播种质量 离不开高性能的精密播种机,而精量排种器作为播 种机的核心部件和关键技术载体,其工作性能直接 影响播种机的作业质量和工作效率[2] . 气吸式排种器工作过程一般分为充种、清种、护种、投种4个环节[3 - 4] , 充种是后续各环节的基础[5 - 6] . 随着播种机作业速度的提高及相应排种盘 转速的增加,充种时型孔处气流力作用时间缩短、离 心力增大,导致充种性能下降,严重影响播种机作业 质量. 因此,对于气吸式排种器,充种性能是其作业 速度提升的关键[7] . 针对此问题,国内学者对排种器充种性能进行 了深入研究. 张国忠等[8 - 9] 在排种盘上设计了一种 直线型搅种齿,形成种子 翻动冶,提高了种子流动 性,降低漏充的概率. 杨丽等[10 - 12] 采用机械辅助的 充种方式,设计了一种凸台式排种盘,在扰动种群的 同时托持种子,起到辅助充种的作用;

陈进等[13 - 14] 利用电磁振动的方法,将种子振动至沸腾状态,达到 降低种间阻力和辅助充种的目的;

祁兵等[15 - 16] 采用 气流扰动的方法,将正压气流引入充种区种群的底 部,将种子群体 流态化冶,达到提高充种性能的目 的. 上述研究均能提高排种器的充种性能,但大多 都需要破坏种子原本密集接触体系,对外力强度有 较高要求[17 - 19] . 此外,该扰动过程中种子群体接触 状态多变且难以预测,存在再次阻碍充种的不稳定 因素[20] . 本文针对气吸式排种器高速作业时因充种性能 不佳造成排种质量下降的问题,将曲线型导种槽融 入排种盘,设计一种驱导辅助充种气吸式精量排种 器. 借助原有种子群体接触体系,在种子充填的吸 附跟随阶段,驱导种子主动沿导种槽的曲线方向 移动,逐渐靠近型孔;

在脱离种群阶段,带动种子 群体形成松散的接触状态,降低种间接触和移出 阻力. 对排种器充种过程进行分析,通过理论计 算以及 CFD DEM 数值分析,确定排种盘导种槽 的主要结构参数,并对其进行台架对比试验和田 间验证试验. 1摇 整体结构及充种过程分析 1郾 1摇 排种器结构 驱导辅助充种气吸式精量排种器结构如图

1 所示,主要由下壳体、清种刀、上壳体、排种盘、挡种毛 刷带和驱动电机等零部件组成. 转动清种调整轮可 改变内外清种刀位置,控制清种力度. 排种盘由伺 服电机驱动,根据控制系统设定的株距等参数,随机 具的前进速度按照一定传动关系比例同步转动. 图 1摇 驱导辅助充种气吸式精量排种器结构示意图 Fig. 1摇Structural diagram of pneumatic precision seed鄄metering device with guided assistant seed鄄filling 1. 上壳体摇 2. 下壳体摇 3. 充种区种群摇 4. 被吸附的种子摇 5. 清 种调整轮摇 6. 清种刀摇 7. 排种盘摇 8. 负压气管摇 9. 挡种毛刷带 10. 驱动电机摇 11. 排种盘导种槽摇 12. 型孔 摇 排种器工作时,利用气流在排种盘型孔两侧形 成压差,将种子吸附在排种盘上,而后种子随排种盘 转动,脱离密集堆积的种群,完成分离过程;

随后种 子进入清种区,在内外清种刀的反复触碰下,在型孔 上留下单粒种子,完成定量过程;