小粒径气力滚筒式排种器排种参数阈值确定

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1、2015年2月农机化研究第2期小粒径气力滚筒式排种器排种参数阈值确定11121雍凯，伍德林，李君，吴崇友，曹成茂(1．安徽农业大学工学院，合肥230036;2．农业部南京农业机械化研究所，南京210014)摘要:以自主研发设计的小粒径气力滚筒式排种器为研究对象，选取油菜作为典型小粒径种子，通过受力分析，建立种子运动轨迹方程。应用MATLAB软件分析其主要性能参数投种角度和正压区排种孔压强，得出种子的投种角度和正压区排种孔压强对水平运动位移及其绝对值的影响关系，并给出最优搭配表，确定投种角度与正压区

2、排种孔压强阈值，从而提高排种过程的稳定性。结果表明，当投种角度为1．2566(72°)、压强在10～15Pa和投种角度为1．3352(76．5°)、压强在10～20Pa时，排种过程稳定。分析结果可为小粒径气力滚筒式排种器的局部结构进一步优化和改进提供必要的理论依据。关键词:排种器;投种角度;投种孔压强;阈值分析;MATLAB+中图分类号:S223．25文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0052－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.013利

3、用MATLAB软件，分析排种过程中影响种子运动的0引言相关因素，为后期分析气力式排种器落种均匀性和稳小粒径种子是指平均直径小于3mm的种子，主要定性提供理论基础，为该机构的实际生产和推广应用包括油菜、谷子、芝麻以及部分蔬菜、花卉和林业种子提供必要的技术支撑和依据。［1］等。我国小粒径种子机械化播种领域的难点是精1排种器结构和排种轨迹模型量播种技术，传统精量播种技术已无法满足现阶段新设备、新农艺、新技术的要求，新兴精良播种技术是未1．1小粒径气力滚筒式排种器结构及原理来发展方向。其中，气力播种技术是

4、新兴精良播种技小粒径气力滚筒式排种器主要由种箱、排种滚术的主要代表。该技术在保证精量播种的前提下，还筒、气室体架和排种管等组成，如图1所示。能减少种子的受损率，提高发芽率。目前，国内外对气力式排种器的研究还处于分析和实验阶段，具体投［2－3］入到生产中的较少。小粒径气力滚筒式排种器是一款通用性的播种设备，相比国内推广的垂直圆盘气力式排种器，具有更好的播种均匀性和稳定性。目前，国内外对气力式排种器的研究虽多，但大部分都［4－7］局限于气室结构对流场影响的分析，对气力式排种器的排种过程和种子运动轨迹的

5、分析涉及甚少。［8］例如，李继波的正负气压组合式油菜精量排种器的仿真分析及其试验研究，采用流固耦合方式对排种过程做了简易模拟，也仅仅证实了分析的可行性，尚未有实质性进展。1．排种管2．排种滚筒3．种箱4．负压出气口5．气室体架6．正压进气口针对这些问题，为了模拟气力式排种器的排种轨图1小粒径气力滚筒式排种器三维结构示意图迹，本文建立了影响排种轨迹的主要参数关系方程，Fig．1Three－dimensionalstructurediagramofpneumaticroller－typemeterin

6、gdeviceforsmallsizeparticles收稿日期:2014－02－22基金项目:农业科技成果转化资金项目(2012GB23260545)种箱通过紧固件固定在气室体架上，气室体架与作者简介:雍凯(1988－)，男，安徽芜湖人，硕士研究生，(E－排种滚筒构成封闭的负压气室和正压气室，负压气室mail)756702094@qq．com。贯穿种箱吸种区域和携种区域，正压气室连通排种通讯作者:伍德林(1970－)，男，安徽桐城人，副教授，(E－mail)wudelin@126．com。管。其

7、中，气室体架固定安装于播种机上，其负压出·52·2015年2月农机化研究第2期气口和正压进气口分别连接气泵吸气口和吹气口;而F阻=F×cosα排种滚筒在正常工作情况下是匀速转动的，并将种箱F=PS中通过负压吸附的种子转动至排种区域通过正压吹V=V×sinα平送排种。πV=×ωr1．2排种轨迹模型302小粒径种子的物理特性各不相同，油菜籽形状趋L=Vt+at平2于标准球形，有较强的韧性，具有典型的小粒径种子F=ma的特性，所以采用油菜籽作为研究对象。阻式中F阻—F在水平方向上的分力;建立油菜籽在正压

8、区运动轨迹的模型假设如下:F—气流通过排种孔对小粒径种子所产生的冲①排种滚筒转动到正压区，气流通过型孔对小粒径种击力;子产生瞬间冲击力，使种子脱离排种滚筒;②小粒径α—投种角度;种子脱离排种滚筒后，气流场对种子再无作用力;③P—正压区排种孔处压强;种子脱离排种盘瞬间，其速度与脱离前的速度相等。S—种子受力面积;此模型大体接近种子的真实轨迹，便于对种子轨V—V在水平方向上的分速度;迹进行直观分析，可将排种器模型和种子轨迹联系在平V—种子脱离排种滚筒瞬间的速度矢量;一起，为排种器结构设