“水稻气力有序抛秧精确导苗技术”研究报告

《“水稻气力有序抛秧精确导苗技术”研究报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、水稻气力有序抛狭精确导苗技术”研究报告作者：向卫兵1前言水稻是我国最主要的粮食作物，抛秧是一项新的水稻竹秧移植栽培技术，它给水稻的种植机械化提供了新思路。近年來，许多科研单位进行了无序和冇序抛秋机的研究。冇序抛秋机一般通过导苗管的导叫作用实现有序抛栽，因此，导管成为影响秧定位粘度和立率的欠键部件。2ZQP-1型水稻气力有序抛秧机利用压缩空气产生的气流作用于水稻塑盘钵苗底孔，将钵苗吹入导苗管并经其导向后实现钵苗宥序栽植该机器已获2项专利，并得到了国家然科学基金和广东咨然科学基金的资助。木项研究以2ZQP-1型水稻气力冇序抛秋机为葙础，

2、首先利川ANSYS软件对已冇导苗管的动力学特性进行了分析并提岀了改进意见，然后设计制造了精确导茁管，接着对原有的导泔管和精确导茁管分别进行了抛秧实验，得出精确导苗管比原有的导苗管秉量轻、导向效果好。2原有导苗管动力学特性的有限元分析2.1系统有限元分析的基本方程导苗管有限元模型可简化为多自山度振动系统，根据系统的动能、位能和消耗函数，山拉格朗円方程可得：Mg”+Cg’+(K+jD)ty=F(t)(1)式中：F⑴为外激励14景；M为系统的总质景矩阵；K为系统的总刚度矩阵；C为粘性阻尼矩阵；D为结构阻尼矩阵；g为节点位移14量；Cg’为

3、节点位移的速度句景；Mg”为节点位移的加速度句量；j为单位复数。假设导苗管为粘性阻尼系统，则系统的有限元方程讨简化为：Mg”+Cqf+K(7=F(t)(2)2.2计算求解模式及流程ANSYS是融结构、热、流体、电磁和声学于一体的人型杏限元分析软件，木项研究采用ANSYS的STRUCTRALU模诀对导苗管进行模态分析和瞬态动力学分析。分析流程如閔1所示。搜集和关资料、决记有限元分析项H、获得材料的机械性质及儿何条件、外力和边界条件修正.建立导苗管有限元模型，加边界条件、负荷条件、时M变化悄形11分析计兑分析结果显示、打印前置处现(Pr

4、eprocessing)解题程序(Solution)后置处理(Postprocessing)得出导術管动力学特性图1导苗管瞬态响应特性冇限元分析流程罔2.3原有导苗管模型及模态分析利用ANSYS软件首先建立导苗管实体模型，然后进行自山网格划分。单元类型采用具有弯曲及薄膜特性的SHELL63三维弹性売。最后得到的侖限元模型（图2）具有3528个节点，3375个元素，总自由度为19248,材料的泊松比U=0.3,弹性模量E=207X109N/m2,密度P=7.8X103Kg/m3。求出了其前10阶固冇频率（表1）和振型（图3〜图5）,因

5、篇幅所限，只给出了第1、3、7阶振型閔（为了便于以下的结果分析，挑选了这3阶振型）。表1导苗管振动特性有限元计算结果模态数12345678910频率/Hz27.81227.82932.13832.18752.28352.33269.14172.67672.68474.2792.4瞬态动力响应特性2ZQP-1型气力冇序抛秧机田间工作时的前进速度为0.25m/s,现假设机器突然获彳•一个与前进方h'd相反且随时叫（t）变化的加速度（a）,a的变化规律是在0〜0.5s的时fujt内，a由0线性减小到-0.8m/s2,利用ANSYS软件对原

6、有导苗管在这种工况下的瞬态动力响应特性进行了分析。经过计算，得到了在0.5s末导衍管的位移响应（图6、7）、应力（图8）2.5小结抛秧机阳间工作吋，因为外激励的作川，导苗管会产生应变、成力等动力响应，中于这些响应的存在，当被气流吹出的钵苗在运动过程屮和异苗管响成方14发生反14碰撞时，就会加人碰撞强度，从而影响钵苗抛栽的定位精度和立苗率。从导苗管模态分析结果吋以看出：导苗管第1至第6阶模态，振型主耍是其上部的振动，A第7阶模态起，振型方有下部的振动。在实际的工作状况时，主要考查前儿阶固有频率较小的模态。因此，按照这个原则，把第1、2

7、模态作为考查的主要因素，然后依次足以下的模态，而导苗管下部的振动模态可以看作为比较次要的因素。俏足，根据2ZQP-1型气力有序抛秧机的结构和已经完成的钵仿抛栽试验可以知道：在钵衍抛栽过程中，钵苗最先勾导衍管上部Plfti的导板发生碰撺（而冇限元计算结果表明，在这块导板t,所冇模态的振型都不明显），然后在钵苗运动过程屮可能与卜'部屮间的直管和两侧的斜管发牛碰撺，而钵苗与上部屮间两块隔板及两侧挡板发生碰撞的机会极少。从瞬态动力响应特性分析的结果可知：导苗管的位移响应主要发生在下部中间的直立管和两侧的斜管，导苗管上部节点难木无平移量，只存

8、在少fi旋转量根据以上的分析，对精确异苗管的设计提出以下建议：（1）适当减小制做异苗管钢板的厚度;（2）适当减小导苗管下部出口管的横切而尺寸。既吋增大导苗管钵苗出口端的刚度，从而捉高导苗精度，又讨减轻重量。3精确导苗管的设计制造及抛秧