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离心集排式油菜精量排种器的设计及试验研究

张宁  
【摘要】:油菜是世界主要的油料作物之一,我国是世界油菜面积、总产最大的国家。2009年我国油菜种植面积已经超过700万hm2。然而,由于油菜籽颗粒小、重量轻、易破损等原因,长期以来,油菜的机械化种植程度一直不高。且传统油菜排种器多属于“一器单行”型式,要完成多行作业需安装多个排种器,整机结构复杂。本课题设计的离心集排式油菜精量排种器,可以依靠离心力实现“一器多行”排种,通过试验优化,将传统精量排种器充种、清种、护种和排种等作业环节减少为充种和排种两个环节,减少了机械式排种器伤种的情况。本设计提高了播种作业效率,简化了整机结构,为播种机的高速、宽幅作业提供了一种新的方法。 本课题的主要研究内容有: (1)离心式油菜排种器的总体结构设计。在系统分析国内外集中式排种器的研究现状的基础上,确定了离心集排式油菜精量排种器的结构方案。 (2)排种器关键部件的设计。通过对油菜籽在排种器中的受力及运动分析,结合油菜籽自身机械物理特性,完成了排种器关键部件包括内锥筒倾角、出种孔孔径、出种孔倾角等参数的设计。 (3)排种器性能试验。加工出不同结构参数的排种器样机若干,并以总排量稳定性变异系数,各行排量一致性变异系数、播种粒距均匀性以及破碎率为主要评价指标进行排种器的性能试验。通过单因素试验确定了合适的出种孔孔径及内锥筒转速范围,通过正交试验确定最佳的出种效果在出种孔直径3.2mm、出种孔倾角15。、内锥筒转速为150r/min时获得。此条件下总排量稳定性变异系数为2.38%,播种均匀性变异系数为18.2%,破碎率为0.32%。 (4)排种器的结构改进及工作过程的仿真分析。对排种器的结构以及排种器的动力方案进行了改进设计。采用Pro/E软件构建了离心式排种器的三维模型,并采用EDEM软件对排种器工作过程进行了仿真分析,明确了排种器工作过程中油菜籽的运动规律,得出了油菜籽平均速度和平均位移的曲线拟合方程,仿真分析的结果与理论分析和试验结论基本相吻合。 (5)离心式油菜联合直播机的设计及田间试验。在排种器试验改进的基础上,加工出一台离心式油菜联合直播机并进行了田间播种试验,田间试验表明,该离心集排式油菜精量排种器出苗平均株距为80.49mm,满足油菜种植农艺要求。


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