精密播种单体及其关键部件工作过程的试验研究与仿真分析
发布时间：2022-01-22 03:55
精密播种机工作时,始终存在着工作部件——开沟器、排肥器、排种器、覆土和镇压部件与散粒物料——土壤颗粒、肥料和种子的接触作用及散粒物料颗粒的流动过程,精密播种种子的最终位置,是由仿形机构、开沟器、排种器、覆土和镇压部件等综合作业的结果。由于精密播种过程的复杂性,到目前为止,国内外进行精密播种机的设计、性能分析和优化,大都依靠设计者的经验,或采用试验方法,或采用传统连续介质力学的分析方法,如牛顿力学、多刚体动力学和光滑粒子法等。但这些方法均不能很好地解决精密播种机性能分析和优化设计的问题。为此,本文首先采用试验的方法,研究了排种器的工作过程、排种器投种时种子与土壤的接触碰撞过程、投种后的覆土和镇压过程等,研究了各个因素的影响,在此基础上,采用离散元法和离散元法与多刚体动力学耦合的方法,从微观角度分析了排种器的工作过程、排种器投种时种子与土壤的接触碰撞过程、投种后的覆土和镇压过程等,并将试验结果与仿真分析结果进行对比,以检验采用离散元法和离散元法与多刚体动力学耦合的方法,分析精密播种单体及其关键部件工作过程的可行性和有效性,本文的主要工作及结论如下。（1）对土壤颗粒的物理力学属性进行测试分析...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Kinze指夹式排种器
1.2.1 精密播种机及其部件（1） 排种器排种器是精密播种机的核心部件，按照其工作原理可以分为，机械式（见图1.1 所示）和气力式（见图 1.2 所示）两类。其中机械式排种器主要有：垂直圆盘式排种器、水平圆盘式、窝眼轮式排种器、指夹式排种器、勺式排种器、孔带式排种器等。其工作原理是根据种子的形状和尺寸，利用型孔将种子从种群中分离出来，充种、清种、投种等环节都是依靠种子的自重或机械装置来完成。气力式排种器主要有：气吸式排种器、气吹式排种器和气压式排种器等。其工作过程是由拖拉机的动力输出带动风机产生空气吸力或压力,使种子按粒(单粒或多粒)附着在型孔上,充种和清种环节则靠气力来完成，既通过控制种子质量的方式来控制排种量。机械式排种器具有结构简单、成本较低、维护方便等优点，但是对种子尺寸的要求较为严格，作业速度较低。而气力式排种器具有良好的通用性和适应性、对种子尺寸的要求并不严格、易于实现单粒精播，但是其排种机理与结构相对复杂、成本较高。
d 锄铲式开沟器 e 船形铲式开沟器 f 滑刀式开沟器图 1.3 不同种类的开沟器仿形机构的作用是使与土壤接触的播种机工作部件随地形的变化而始终保持一定的工作深度，开出深浅一致的种沟。仿形方式分为两大类：①机械式弹簧仿形形式，是指在平行四连杆和弹簧的作用下，通过调节弹簧的预紧力，使得仿形轮贴着地表滚动并带动开沟器上下浮动，即使是在起伏不平的地表上也能很好地仿形，从而达到控制播深的目的，但是，该种方法不能实时检测并调制仿形轮对地面的压力，调整起来不太方便，并且在黏土土壤支撑能力差造成机体下陷。②电液式仿形形式，依靠传感器和反馈装置，通过液压装置执行机构的动作，，使得机体能够随地面起伏，实现精确仿形。一直以来，对于仿形机构的研究重点放在一、能否控制机体的下陷量；二、能否实现精确控制播深上。2010 年，张海玉对传统的播种机仿形机构进行改良，研发出一种能够自动精确控制播深的电子液压联合控制自动仿形系统[19]。2010 年，马永财等人设计具有电液自控仿形机构的播种单体与具有平行四杆仿形机构的播种单体，在仿形
本文编号：3601507
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Kinze指夹式排种器
1.2.1 精密播种机及其部件（1） 排种器排种器是精密播种机的核心部件，按照其工作原理可以分为，机械式（见图1.1 所示）和气力式（见图 1.2 所示）两类。其中机械式排种器主要有：垂直圆盘式排种器、水平圆盘式、窝眼轮式排种器、指夹式排种器、勺式排种器、孔带式排种器等。其工作原理是根据种子的形状和尺寸，利用型孔将种子从种群中分离出来，充种、清种、投种等环节都是依靠种子的自重或机械装置来完成。气力式排种器主要有：气吸式排种器、气吹式排种器和气压式排种器等。其工作过程是由拖拉机的动力输出带动风机产生空气吸力或压力,使种子按粒(单粒或多粒)附着在型孔上,充种和清种环节则靠气力来完成，既通过控制种子质量的方式来控制排种量。机械式排种器具有结构简单、成本较低、维护方便等优点，但是对种子尺寸的要求较为严格，作业速度较低。而气力式排种器具有良好的通用性和适应性、对种子尺寸的要求并不严格、易于实现单粒精播，但是其排种机理与结构相对复杂、成本较高。
d 锄铲式开沟器 e 船形铲式开沟器 f 滑刀式开沟器图 1.3 不同种类的开沟器仿形机构的作用是使与土壤接触的播种机工作部件随地形的变化而始终保持一定的工作深度，开出深浅一致的种沟。仿形方式分为两大类：①机械式弹簧仿形形式，是指在平行四连杆和弹簧的作用下，通过调节弹簧的预紧力，使得仿形轮贴着地表滚动并带动开沟器上下浮动，即使是在起伏不平的地表上也能很好地仿形，从而达到控制播深的目的，但是，该种方法不能实时检测并调制仿形轮对地面的压力，调整起来不太方便，并且在黏土土壤支撑能力差造成机体下陷。②电液式仿形形式，依靠传感器和反馈装置，通过液压装置执行机构的动作，，使得机体能够随地面起伏，实现精确仿形。一直以来，对于仿形机构的研究重点放在一、能否控制机体的下陷量；二、能否实现精确控制播深上。2010 年，张海玉对传统的播种机仿形机构进行改良，研发出一种能够自动精确控制播深的电子液压联合控制自动仿形系统[19]。2010 年，马永财等人设计具有电液自控仿形机构的播种单体与具有平行四杆仿形机构的播种单体，在仿形
本文编号：3601507
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