振动对种子流出过程的作用分析.pdf

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1、第１２期总第２4６期农业科技与装备Ｎｏ.１２ＴｏｔａｌＮｏ．２4６２０１4年１２月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｃ.２０１4振动对种子流出过程的作用分析尤晓东（辽宁省农业机械化研究所，沈阳１１０１６１）摘要：研究播种机种箱中种子的运动机理。阐述种子在种箱内的状态及种子架空的形成与消失，分析振动过程中种子的运动情况、振幅对种子移动的影响及振动时种子流出量，以期为播种机播种装置的设计提供理论依据。关键词：振动；种子；运动规律；作用；分析中图分类号：Ｓ２２３．２文献标识码

2、：Ａ文章编号：1674-1161（2014）１２-00２０-0２播种机工作时，储存在种箱中的种子从种箱向排小摩擦力，具体方法是减少种子接触，例如使种子变种器中流动，然后在排种器的投送下，按要求落入土成振动状态下的“沸腾状态”。壤中，完成排种作业。种子从种箱中流入排种器的过３振动过程中种子的运动情况程遵循散粒体力学理论，现分析振动对种子流出过程振动底板表面的种子会随着振动规律地变化，可的作用。能与底板一起运动，也可能作跳跃运动。１种子储存在种箱内的状态假设种箱底板以特定规律在垂直面内振动，当底基于对大量研究资料的综合分析，种

3、子的压力传板向上运动时，作用于种子的力为重力ｍｇ和惯性力递和流动规律可概括为以下几点：ｍａ（此处ａ为种子的加速度），即移Ｐ＝ｍａ＋ｍｇ。１）种子对种箱底板的压力远远小于种子柱的重力。其原因是种子重力的一部分以侧向推力形式作用于种箱侧壁，另一部分重力则为侧壁对种子的摩擦力每粒种子对底板的压力都是移Ｐ。在底板运动所平衡。的最上端，加速度改变符号，惯性力改变方向，此时作２）种子对种箱底板的压力随其数量的增加而增加，到达极限值后，压力不再增加。用于种子的力将是移Ｐ＝ｍｇ－ｍａ。而且，如果ａ≤ｇ，则３）种子排出时，种子流出口上空必然

4、形成抛物种子与底板一起运动；如果ａ＞ｇ，则种子在底板上作面形拱桥。由于种子处于非平衡状态，所以落粒拱发跳跃运动。生周期性崩塌，继而重新形成。当底板开始向下运动时，作用在种子上的力为２种子架空的形成和消失种子只有在通过直径不大的孔时才形成架空，架空移Ｐ＝ｍｇ－ｍａ，种子蹦起的条件是ａ＞ｇ。在底板向下运往往发生在箱底和侧壁上压力增大或保持平衡的区域。动的末端，力ｍｇ和ｍａ具有相同的符号，而且移Ｐ＝为了让最接近出口的种子通过出口，垂直压力移Ｐｙ必ｍｇ＋ｍａ。由此可见，振动时作用在种子上的力不仅有须大于侧边种子的摩擦力Ｆ，即移Ｐｙ

5、＞移Ｐｘｔｇφ，式中φ重力和上层种子的压力，还有惯性力；同时，作用在种ｍ（ａ＋ｇ）为摩擦角。子之间的力就从０（当ａ＝ｇ时）增加到Ｋ（此ｓｉｎａ为了使种子在通过出口时均匀、稳定，必须减小处Ｋ为系数，与上层种子压力有关）。这些力的变化种子间的摩擦系数。然而每种物料之间的摩擦系数都频率决定于振动频率。是常数，想要在不改变其物态的情况下改变摩擦系数当种子间的作用力等于０或趋近于０时，摩擦力是不可能的。因此，只有通过减小正压力的办法来减也趋近于０，种子的流动就不会产生架空；当移Ｐ从收稿日期：２０１４－１０－２９０增长到最大值时，则可

6、能产生架空。基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＤ１６Ｂ１２，如果振动的半周期远远小于形成架空和破坏架２０１２ＢＡＤ０４Ｂ０３，２０１３ＢＡＤ０７Ｂ０３）空的时间，则种子从出口流出的过程将是不均匀的；作者简介：尤晓东（１９７２—），男，高级工程师，从事农业机械方随着振动频率的增加，流出过程将趋向均匀；如果进面的设计与研究工作。２０１4年第１２期尤晓东：振动对种子流出过程的作用分析２１一步增加振动频率，则又可能减低振动对该过程的影触，也就使决定自然休止角的内摩擦系数趋近于０。响，其原因是缩短了种子处于不受互相压力作用

7、的自在流出过程中，作用于种子的力有重力ｍｇ、惯性力由状态的时间。问题在于：种子向下运动时带有加速±ｍａ和介质阻力Ｆ。在力作用下种子运动微分方程度ｇ，当振动加速度ａ＞ｇ时，种子可能来不及落到原为：始位置，就碰上了向上运动的底板，因而又获得了附ｄｖｍ＝ｍｇ±ｍａ－Ｆ加加速度。由于惯性力的作用，种子在接触点的压力ｄｔ反而增大了。因此，为了使种子从出口均匀地流出，必式中：ｖ为种子运动速度；ｔ为时间。须选择最适当的振动频率。由于振动时Ｆ→０，故可写成：振动频率的粗略计算可按照下述条件进行。振动ｄｖ＝（ｇ±ａ）ｄｔ频率应为：便于在种子

8、通过出口或处于流出区域时，积分化简得：受到的互相作用不应少于一次，这样才有利于破坏种ｖ＝姨２ｇＨ０±姨２ａＨ子间的牵连。换言之，当种子从上向下运动经过等于由此可见：流出速度由种子的自由落体速度和振自己平均长度一半的距离时，它必须承受多于一次的动垂直分速度组成。振动。即：种子的自由落体高度Ｈ０可由下式给出