勺式玉米排种器工作原理及动力学分析研究.pdf

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1、第２期总第２７２期农业科技与装备Ｎo．２ＴotａlＮo．２７２２０１７年２月ＡｇｒｉｃｕltｕｒａlＳｃｉｅnｃｅ＆ＴｅｃhnoloｇyａnｄＥｑｕｉｐｍｅntＦｅｂ．２０１７勺式玉米排种器工作原理及动力学分析研究李德鑫，于文昌，芦磊（黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨１５００８１）摘要：玉米排种器是玉米播种机的主要工作部件，其结构与性能设计直接影响播种质量。阐述勺式玉米排种器的结构与工作原理，详细分析排种器充种、清种、投种过程中种子的受力情况，以期为该类型排种器的设计与改进提供理论依据。关键词：玉米；排种器；

2、原理；受力分析中图分类号：S223.2文献标识码：A文章编号：1674-1161（2017）02-0035-03玉米排种器是玉米播种机的主要工作部件，排种的带动下，分种勺盘也转动，此时种子在分种勺的作器的精度和实用性直接影响播种进程与质量。以倾斜用下进行分种，这个过程呈现的是圆周运动轨迹；当圆盘勺式排种器为例，研究勺式玉米排种器的工作原被分种勺带动到装置的顶部时，种子便会落入排种轮理及动力学分析，为提高玉米排种器的精度提供新的内，由排种轮的转动带动种子送达投种口；当种子到可能性。达投种口时，便会由于离心力的作用和自

3、身重力原因１玉米排种器的结构与工作过程脱落于土壤中；而后依靠播种器的尾部支撑轮等装置倾斜圆盘勺式排种器主要由投种轮、分种盘、种进行覆土和镇压。箱及外壳等组成（如图1所示）。在工作过程中，玉米３玉米排种器的动力学分析种子从种箱中掉落到分种盘，并在重力作用下落入排种子在排种器中的运动可分为3个部分：充种、种轮毂的轮孔，经主轴的转动在到达出口处掉落，完清种和投种。在排种器动态运行的过程中，种子的运成投种的过程。同时要保证种子在土壤中排列分布均行受设备的影响较大。由于种子受到各种综合的作用匀化，实现精准投种。力，若对其做精

4、准的受力分析，过程非常复杂。为此，简化物理过程和物理量为：1）视玉米种子为球体，种子半径ｒ，质量ｍ；2）简化掉种子之间的相互碰撞力，以单位种子为研究对象。以此分析种子在装置中的不同阶段的受力过程。ω３.１充种时种子受力分析1）分种勺侧面种子的充种极限角。初始阶段，大β量的种子涌进排种器内，状态无任何规律，贴近分种勺的种子随着运动的过程进入勺内，其他未进入分种勺的种子会在重力和离心力的作用下绕中心转动。以1.排种器壳体；2.投种轮；3.分种勺盘；4.隔板；5.种箱进入分种勺的种子为研究对象，其受力情况如图2所图１倾斜

5、圆盘勺式排种器结构示。种子在分种勺的位置的角度记为θ；种子受力主Ｆiｇｕｒｅ1Sｔｒｕｃｔｕｒｅoｆdｅｃlinｅddiｓｃｓｃoopｍodｅlｓｅｅd－要有重力、离心力、分种勺面的静摩擦力和隔板间的ｍｅｔｅｒinｇdｅｖiｃｅ2滑动摩擦力，用符号分别记为ｍｇ，ｍωｒ，ＦＮ和Ｆ′。２玉米排种器的工作原理通过受力分析，计算出种子在分种勺的极限充种当排种器在外界动力的作用下工作时，箱体内部角度θｂｃ。2的种子由于自身的重力原因落入分种箱充种。在主轴ωｒ·（-sinα′·sinΦ＋cosα′cosΦθｂｃ＝arcsin［

6、-tanβ·g·cosβπ收稿日期：2016-12-16tanΦ＇·（cosα′·sinΦ＋sinα′cosΦ）］-Φ-α′＋（1）2作者简介：李德鑫（１９８２—），男，工程师，从事农业机械化及其式中：α＇为导种台倾角；Φ为种子静摩擦角；Φ＇自动化方面的研究工作。36农业科技与装备２０１７年２月yβNα??″axmgsinβ22ｍm?ωrｒmg图２分种勺侧面导种台上种子的充种极限位置mgcosβcos?θ33Ｆiｇｕｒｅ２Ulｔiｍａｔｅｆillinｇpoｓiｔionoｆｓｅｅdonｍｅｔｅｒinｇｓｃoop图４清

7、种起始角计算简图ｓidｅＦiｇｕｒｅ４Ｃａlｃｕlａｔinｇdiａｇｒａｍｆoｒｓｔａｒｔａnｇlｅoｆｓｅｅdｃlｅａninｇ为种子滑动摩擦角；ｒ为种子质心距主轴心距离；ω为角速度。2ωｒθ1＝arccos＝［-（＋tanβ·tanα″］（3）2）分种勺侧面种子的回落角。散落在边缘的种gcosβ子会掉入种子群内部，此时其受力情况如图3所示。式中：α″为导种台倾斜的角度；β为排种器角度；ω为角速度。2）确定清种结束角度。在整个清种过程中，随装置的旋转，多余的种子会回落到充种区。只有在一定角度时，分种勺内剩余能够进入

8、护种阶段的种子。记此时的角度为θ2，称该角度为清种结束角，如图5所示。ｍω
2ｒm?rf图３分种勺侧面导种台上种子的回落位置mgcosβθ?2
Ｆiｇｕｒｅ３Sｅｅdｆａllinｇpoｓiｔionａｔｇｕidinｇｓｅｅdplａｔｆoｒｍonｓidｅoｆｍｅｔｅｒinｇｓｃoop通过列出受力平衡方程，计算出种子掉落在种群图５清种结束角简图的角度θｂｈ。Ｆiｇ