窝眼轮式三七排种器精密排种力学模型研究

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1、2015年9月农机化研究第9期窝眼轮式三七排种器精密排种力学模型研究121111李欢，袁权，张霞，杨文彩，唐秀英，陈世闯，(1．云南农业大学机电工程学院，昆明650201;2．西华大学建筑与土木工程学院，成都610039)摘要:排种器是实现精密播种技术的核心部件，其工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性及种子的出苗率等。为此，对前期设计的窝眼轮式三七排种器进行受力和运动分析，按单刚度系统对三七种子在充种阶段、携种阶段、投种阶段建立动力学模型，根据力与运动的关系推导出排种管参数之间的关系，合理设置排种管参数，以获得

2、较好的播种效果，提高生产效率。关键词:排种器;动力学模型;受力分析;运动分析中图分类号:S220．3;TH12文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0022－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.005要研究前期设计的窝眼轮式三七排种器的受力和运0引言动规律。三七(panaxnotoginseng)为五加科人参属多年生1排种器工作原理草本植物，是我国传统名贵中药，为五加科人参属多年生草本植物，具有定痛消肿、活血化瘀的攻效，使用图1所示为排种器结构图，由种子箱、滚

3、筒、型孔、［4－6］了近1000年多，享有“南国神草”“金不换”“参中之清种刷、护种板及排种管组成。王”的称赞，在食品、药品、化妆品、保健品等领域使用广泛。云南省文山州大量种植三七，人工种植三七的历史亦有400年多，三七种植面积常年保持在0．47万2hm，年产三七干品500万kg以上，是中国乃至全球三七的原产地和生产基地。2008年，文山州全州三七产业完成总产值21．52亿元、销售收入23．78亿元。据不完全统计，以三七为原料的生产企业在中国有近500家，三七药品有400种多。文山州三七产业已被云南省政府列为全省生

4、物资源和“云药”开发的重点，并进入国家中药现代化科技产业基地建设。国外适宜蔬菜、小麦或中耕作物种子的精密排种［1］器技术成熟，但尚未见到适宜三七的精密排种的排1．滚筒2．种子箱3．型孔4．清种刷5．护种板6．排种管种器。精密排种器按其工作原理和结构形式主要分图1排种器结构简图为:气力式精密排种器和机械式精密排种器。机械式Fig．1Schematicdiagramofseed－metering精密排种器主要有水平圆盘式、窝眼轮式、倾斜圆盘图2所示是窝眼轮式三七排种器的工作原理图。式、立式圆盘式、组合内窝孔式、带式、倾

5、斜勺式及指排种器分为充种区、清种区、护种区、投种区4个工作［2－3］夹式等结构。气力式精密排种器主要有气吸式、区域。气吹式、气压式。窝眼轮式排种器通用性好、结构简在滚筒圆周上均匀分布型孔，型孔为半球形。当单、容易制作、成本低，调节方便，使用可靠。本文主滚筒逆时针转动时，种箱中的种子在重力、摩擦力和其他种子的作用力下，种子沿导种槽进入型孔，随滚收稿日期:2014－06－22筒一起运动，完成充种过程。由于型孔的孔径比种子基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(2013Y470)的直径大及种子尺寸的不固定等多种原因使得部

6、分作者简介:李欢(1985－)，女，昆明人，讲师，工学硕士，(E－mail)44997946@qq．com。孔中有多颗种子，也可能没有种子。为了清除多余的通讯作者:袁权(1982－)，男，重庆人，讲师，博士。种子，设计了滚筒型刷子，此工作区域为清种区。清·22·2015年9月农机化研究第9期种刷在种子进入护种区前清扫掉窝眼上多余的种子，动，在充种时间内，种子完全落入型孔中，种子沿排种降低了种子直接进入护种区受到剪切和挤压而损坏器切线方向位移小于等于D+X－e。从上述分析可［7］的概率，从而降低破损率。清种后为了防止

7、种子从知，种子在垂直排种器切线方向的位移为型孔中滑出掉落和保护种子，有弧形护种板挡住和保12e=gt(2)2护种子，此区域为护种区。没有了护种板的作用，种子在重力作用下掉落，在种子掉落区域为投种区。在由于种子充入型孔的最大切向位移等于D+X－e，有投种区下面是排种管，其作用是约束种子的运动，让种子落地时保持一定的种距和行距。D+X－e=υrmaxt(3)式中υrmax—排种轮与种子的相对极限速度。联立式(2)、式(3)得gυrmax=(D+X－e)(4)槡2e拖带层第1层种子的质心速度为υ01=0．5υ1，υrma

8、x=0．5υ1max(5)在匀速圆周运动中有υ=ωr，联立式(4)、式(5)可得排种轮的极限转速为2(D+X－e)gυrmax=(6)Ｒ槡2e图2排种器工作原理简图Fig．2Workingprinciplediagramofseed－meteringdevice2各阶段受力及运动规律分析排种器的工作过程大致可分为以下4个阶段:充种过程、清种过程、护种过程和投