型孔轮式排种器排种性能的仿真分析_基于离散元法

《型孔轮式排种器排种性能的仿真分析_基于离散元法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2015年10月农机化研究第10期型孔轮式排种器排种性能的仿真分析—基于离散元法1，21，21，2杨文敏，吴明亮，何腾飞(1．湖南农业大学工学院，长沙410128;2．湖南省现代农业装备工程技术研究中心，长沙410128)摘要:为探明偏心型孔轮式排种器适宜的工作转速、降低试验成本，建立型孔轮式排种器的离散元模型，对5种型孔轮转速下排种器中油菜籽的运动过程进行仿真分析。同时，录制籽粒囊种－清种－护种－投种的运动轨迹，探究种子箱中活动籽粒的分布规律，研究排种器的排量、排种均匀性、各行排量一致性和型孔轮转速之间的关系。仿真结果表明:

2、型孔轮搅动的籽粒主要集中在靠近型孔轮表面的内面3层;排种器每分钟的排种量随着转速的增大而增大，单圈排种量随着转速的增加反而减小;型孔轮转速为20～60r/min时，排种均匀性变异系数为14%～31%，3行排种的一致性变异系数为2．94%～4．6%;转速超过80r/min后，开始出现漏播。该研究为确定播种器的工作参数提供了依据。关键词:排种器;离散元法;数值模拟;油菜中图分类号:S223．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0034－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.

3、007对离心式排种器和水平圆盘排种器的排种性能进行了仿0引言［4－5］真分析。心男基于EDEM－FLUENT耦合对气吹［6］排种器是播种机的核心部件，其排种性能直接影式排种器工作过程进行了仿真分析。本文基于离响播种作业的质量。研究排种器的排种性能一般采散元法对偏心型孔轮式油菜排种器排种过程进行仿用理论分析和试验方法。油菜种子是生物质材料，个真分析，研究种子箱中活动籽粒的分布规律，测定、考体间的机械特性呈各向异性，理论分析时一般将油菜查排种均匀性和各行排量一致性等性能参数，探明排种子视为各向同性刚体，研究的结果存在一定的误种量随

4、型孔轮转速的变化规律，并进行试验验证。差。试验研究时，需要制造出排种器样机和试验装1型孔轮式排种器的结构和主要参数置，特别是研究结构参数对排种性能的影响时，势必要制作一系列的排种器，试验成本较高、周期长。随型孔轮式排种器的结构如图1所示。着计算机软件技术和硬件水平的提高，近年来有学者采用计算机辅助设计和分析技术(CAD/CAE)对排种器的工作性能进行研究。刘俊峰在建立排种器各工作过程数学模型的基础上，用VisualBasic编程，对排［1］种器工作过程中种子的运动进行动态模拟。于建群、付宏等将AutoCAD与离散元法结合开发出

5、精密排种器的集成分析设计系统，并运用该系统对玉米、大［2］豆等排种器进行设计研究。纪玉杰通过对Auto-CAD二次开发，对玉米精密排种器工作过程进行离散［3］元仿真分析。廖庆喜、石林榕采用EDEM软件分别1．种量调节板2．内齿型孔轮3．清种毛刷4．壳体5．卸种板6．转轴收稿日期:2014－10－01基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2010BAD01B06，图1偏心型孔轮式排种器三维实体模型2011BAD20B08);现代农业产业技术体系建设专项(CAＲS－Fig．13Dentitymodelofeccentricro

6、undhole－wheelseedmeter13);国家农业科技成果转化资金项目(2011GB2D200001);湖工作时，转轴经小齿轮带动内齿型孔轮转动，种南省政府重大专项(湘府阅［2014］35号)作者简介:杨文敏(1986－)，男，湖南慈利人，副教授，(E－mail)xyh1968@子箱中的种子在重力、相互挤压力及型孔轮的搅动综tom．com。合作用下，充到型孔中并随型孔轮一起运转;清种毛·34·2015年10月农机化研究第10期刷刷掉型孔外沿外面多余的种子，充填到型孔中的种5．2s时间，依次设定型孔轮以转速20、40、

7、60、80、子随型孔轮运转到护种环下部开槽处时，靠自重落下100r/min运转，进行排种仿真。仿真的时间步长一般［10］投种。型孔轮上有3圈型孔，沿轴向均匀分布，每圈取理论最大步长TＲ的20%～40%。本模型仿真计12个。型孔呈圆柱型，内径为5mm，主要用于油菜籽算的时间步长取35%TＲ，采用4CPU并行计算。仿真播种。完成，进行后处理。2排种器的离散元模型的建立油菜籽是散粒物料，在播种作业中表现出复杂的运动和力学行为，适宜用离散元法来求解。油菜籽粒表面光滑、无粘附力、流动性好，形态为球形，在仿真计算中将其简化为硬球模型。排种

8、作业时，籽粒和籽粒之间、籽粒和实体边界之间有接触和分离两种状态。籽粒之间的物理机械特性呈各向异性，从统计意义上看在特定范围内呈正态分布。籽粒之间、籽粒与图2离散元仿真模型壳体和型孔轮之间的接触模型，选用Hertz－MindlinFig．2DEMmodeloftheseedme