气吸式免耕播种机排种装置的振动试验分析

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1、2015年4月农机化研究第4期气吸式免耕播种机排种装置的振动试验分析1a，21b1a345刘月琴，刘汉涛，赵满全，李锋，黄鹏飞，胡永文(1．内蒙古农业大学a．机电工程学院;b．食品工程学院，呼和浩特010018;2．内蒙古机电职业技术学院，呼和浩特010070;3．内蒙古双奇药业，呼和浩特010010;4．西安西京学院，西安710123;5．公安海警学院机电管理系，浙江宁波315801)摘要:排种装置作为气吸式免耕播种机的关键部件，其由免耕地表引起的振动对排种性能具有一定的影响。为此，对气吸式免耕播种机排种装置进行了振动分析和基于响应面法的振动排种优化试

2、验。通过振动模型简化和理论分析，由种子振动受力分析得出临界吸附力和临界真空度的计算式。在田间振动测试与理论分析的基础上，利用精密排种试验台进行了排种性能试验。基于响应面法分析的试验结果表明，影响气吸式免耕播种机排种性能指标的因素次序:合格指数主次顺序为振动频率、排种盘转速、真空度;漏播指数主次顺序为真空度、振动频率、排种盘转速。考虑到各因素之间的交互作用和农艺要求，玉米排种的最优参数是真空度为3～3．5kPa，种盘速度为25～30m/s，振动频率为55～65Hz。该结论为免耕播种机气吸式排种装置的性能优化和免耕振动机理的深入研究奠定了基础。关键词:排种装

3、置;免耕;气吸式;振动;响应面法+中图分类号:S223．26文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0145－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.0350引言1振动测试分析精密播种作为农业生产中的一个重要环节，一直试验利用2BM－11型免耕播种机在内蒙古自治受到人们的关注，国内外学者对其做了较多的研区武川县上秃亥乡保护性耕作项目区进行。选择玉［1－3］究。气吸式免耕播种机是将免耕播种技术与精密米茬子地作为试验地，频谱信号分析采用汉宁窗调制播种技术结合起来的一种现代化精密播种机。气吸函数，发现振动频率主

4、要分布在1000Hz以内，设定的［16］式排种装置是保证排种质量、实现精密播种的重要部分析频率范围为0～800Hz。从分析结果中选择一［4－6］件。排种装置的工作过程是:风机抽吸使真空室个有代表性的加速度频谱图，去噪后形成频谱包络线产生负压，种子被吸附在排种盘吸种孔上;当通过刮如图1所示。图1中横坐标为频率、纵坐标为加速种板时，多余的种子被剔除掉;当吸孔转离真空室时，度。其中，单位为μU、1U所代表的加速度值是经放2种子靠自重下落，经导种管落入种沟，完成一个工作大倍数计算得到的数值，单位为m/s，纵坐标为对数［7－9］循环的排种。气吸式精密播种机播种质量

5、的影坐标。响因素主要有排种盘转速、真空压力、导种管形式、投种高度和投种速度等。对于免耕地表作业，还有一些［10－12］其他因素的影响，如排种器的振动、冲击、充种［13－15］时种子群的拖带及种粒之间的碰撞等。本文通过免耕地表实测排种器的振动特性、振动频谱图分析及对免耕播种机振动系统简化后进行理论分析，获得图1振动模态频谱免耕播种机的振动数学模型，同时在振动排种试验台Fig．1Thespectrumofvibrationmode上进行试验，利用响应面法优化试验排种参数。［17］由于地面凹凸不平，没有一定的规律性。从图1振动的模态频谱图可以看出，这些特征频率

6、与免耕收稿日期:2014－05－14基金项目:国家自然科学基金项目(51365034)地面有密切关系。所以，可以认为该波为地面激振引作者简介:刘月琴(1977－)，女，内蒙古察右前期人，博士研究生，(E－起的一个特征波形，从频谱图的包络线可以判断该振mail)liuyueqin103@126．com。动为随机振动。当然，图1中的加速度是激振器选型通讯作者:赵满全(1955－)，男，内蒙古土右旗人，教授，博士生导师，［18］(E－mail)nmgzhaomq@163．com。的一个重要的参数。·145·2015年4月农机化研究第4期图4为在振动条件下种子在

7、吸孔上的受力状况。2振动条件下种子的受力分析图4(a)中，在吸附力的作用下，J为种子随排种盘旋气吸式免耕播种机排种单体结构如图2所示。其转引起的离心惯性力，其方向随转角α而改变;F为由切茬圆盘刀、施肥轮、播种开沟器、播种管、镇压轮、种子随排种盘旋转引起的切向惯性力;Ff1为种子间的排种器和种箱等主要部件构成。摩擦力。当排种盘经过种子堆时出现Ff1，离开种子堆后此力不存在。Fz为种子受到的振动惯性力，即Fz=m0az(1)其中，az为种子加速度，m0为种子质量。→→→→az=aτ+an+ay(2)其中，aτ为振动切向加速度，an为振动法向加速度，ay为排种

8、器在铅垂方向的振动加速度。它们分别······2··由aτ=lθ、an=lθ、a