窝眼轮式玉米精量排种器改进设计与试验研究

【摘要】：玉米是我国重要的粮饲作物,在保证我国粮食安全方面起着重要的作用。精密播种是提高玉米产量的有效技术。目前,我国精密播种主要使用的是机械式排种器,具有制造方便,结构简单,成本低廉等优点,但由于受取种或充种方式的影响,其漏播率相对较高。针对现有玉米排种器在机械作业过程中漏播率高、株距分布不均匀等问题,本论文对前期课题组所设计的排种器进行加工制造及工作性能试验,针对试验中出现的问题对排种器结构进行了改进优化,最后研制二代排种器,并进行台架试验研究。主要工作和结论如下:(1)排种器加工及工作性能试验。对排种器进行加工制造及工作性能试验,结果表明:排种轮转速低于22.7r/min时,粒距合格指数满足对机械式排种器性能指标合格指数大于75%的要求;在排种轮转速低于16.3r/min时,补偿率能够达到90%以上,补偿效果较好,种子破损率低;试验过程中发现该排种器仍然存在安装调试困难、联动装置不稳定、漏播率相对较高等问题。(2)排种器工作过程离散元仿真分析。借助于离散元仿真软件对排种器进行仿真试验,在排种轮转速为13.1r/min下,分析了颗粒的整个运动过程,对单个颗粒进行标记跟踪,得到了其运动轨迹图、速度变化图和受力图。结果表明:排种器存在壳体内部容积过大导致充种率下降,种子离开窝眼过早导致株距不稳定等问题。并对探种架探种过程进行了进行了受力分析,结果可知,种子通过探种架的阻力与弹簧压紧力有关。(3)排种器的改进设计。主要对排种器结构进行了改进设计,包括联动装置中锁定棘爪、探种架和摇臂结构改进以及传动装置毛刷轮和中间齿轮等轴类零件的改进,并设计增加了辅助件和顺种齿。对窝眼型孔参数进行设计优化,确定了直径为11mm、12mm、13mm、14mm、15mm半球形窝眼型孔,最后对改进后排种器进行虚拟装配与加工制造。(4)排种器台架性能试验。对改进后的排种器进行台架试验研究,结果表明:当排种轮转速为16.3r/min,窝眼长度为13mm时,粒距合格指数为96.08%,排种试验指标最优;排种轮转速低于16.3r/min时,双排型孔排列方式性能指标优于单排排列方式;综合以上试验,与改进前在排种轮转速为16.3r/min情况下相比,粒距合格指数提高了8.9%,漏播指数下降了35%。