型孔輪式排種器排種性能的仿真分析_基于離散元法

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1、2015年10月農(nóng)機(jī)化研究第10期型孔輪式排種器排種性能的仿真分析—基于離散元法1,21,21,2楊文敏,吳明亮,何騰飛(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,長沙410128;2.湖南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)研究中心,長沙410128)摘要:為探明偏心型孔輪式排種器適宜的工作轉(zhuǎn)速、降低試驗成本,建立型孔輪式排種器的離散元模型,對5種型孔輪轉(zhuǎn)速下排種器中油菜籽的運(yùn)動過程進(jìn)行仿真分析。同時,錄制籽粒囊種-清種-護(hù)種-投種的運(yùn)動軌跡,探究種子箱中活動籽粒的分布規(guī)律,研究排種器的排量、排種均勻性、各行排量一致性和型孔輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。仿真結(jié)果表明:

2、型孔輪攪動的籽粒主要集中在靠近型孔輪表面的內(nèi)面3層;排種器每分鐘的排種量隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大,單圈排種量隨著轉(zhuǎn)速的增加反而減小;型孔輪轉(zhuǎn)速為20~60r/min時,排種均勻性變異系數(shù)為14%~31%,3行排種的一致性變異系數(shù)為2.94%~4.6%;轉(zhuǎn)速超過80r/min后,開始出現(xiàn)漏播。該研究為確定播種器的工作參數(shù)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:排種器;離散元法;數(shù)值模擬;油菜中圖分類號:S223.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-188X(2015)10-0034-06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.

3、007對離心式排種器和水平圓盤排種器的排種性能進(jìn)行了仿0引言[4-5]真分析。心男基于EDEM-FLUENT耦合對氣吹[6]排種器是播種機(jī)的核心部件,其排種性能直接影式排種器工作過程進(jìn)行了仿真分析。本文基于離響播種作業(yè)的質(zhì)量。研究排種器的排種性能一般采散元法對偏心型孔輪式油菜排種器排種過程進(jìn)行仿用理論分析和試驗方法。油菜種子是生物質(zhì)材料,個真分析,研究種子箱中活動籽粒的分布規(guī)律,測定、考體間的機(jī)械特性呈各向異性,理論分析時一般將油菜查排種均勻性和各行排量一致性等性能參數(shù),探明排種子視為各向同性剛體,研究的結(jié)果存在一定的誤種量隨

4、型孔輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,并進(jìn)行試驗驗證。差。試驗研究時,需要制造出排種器樣機(jī)和試驗裝1型孔輪式排種器的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)置,特別是研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對排種性能的影響時,勢必要制作一系列的排種器,試驗成本較高、周期長。隨型孔輪式排種器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。著計算機(jī)軟件技術(shù)和硬件水平的提高,近年來有學(xué)者采用計算機(jī)輔助設(shè)計和分析技術(shù)(CAD/CAE)對排種器的工作性能進(jìn)行研究。劉俊峰在建立排種器各工作過程數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,用VisualBasic編程,對排[1]種器工作過程中種子的運(yùn)動進(jìn)行動態(tài)模擬。于建群、付宏等將AutoCAD與離散元法結(jié)合開發(fā)出

5、精密排種器的集成分析設(shè)計系統(tǒng),并運(yùn)用該系統(tǒng)對玉米、大[2]豆等排種器進(jìn)行設(shè)計研究。紀(jì)玉杰通過對Auto-CAD二次開發(fā),對玉米精密排種器工作過程進(jìn)行離散[3]元仿真分析。廖慶喜、石林榕采用EDEM軟件分別1.種量調(diào)節(jié)板2.內(nèi)齒型孔輪3.清種毛刷4.殼體5.卸種板6.轉(zhuǎn)軸收稿日期:2014-10-01基金項目:“十二五”國家科技支撐計劃項目(2010BAD01B06,圖1偏心型孔輪式排種器三維實體模型2011BAD20B08);現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-Fig.13Dentitymodelofeccentricro

6、undhole-wheelseedmeter13);國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目(2011GB2D200001);湖工作時,轉(zhuǎn)軸經(jīng)小齒輪帶動內(nèi)齒型孔輪轉(zhuǎn)動,種南省政府重大專項(湘府閱[2014]35號)作者簡介:楊文敏(1986-),男,湖南慈利人,副教授,(E-mail)xyh1968@子箱中的種子在重力、相互擠壓力及型孔輪的攪動綜tom.com。合作用下,充到型孔中并隨型孔輪一起運(yùn)轉(zhuǎn);清種毛·34·2015年10月農(nóng)機(jī)化研究第10期刷刷掉型孔外沿外面多余的種子,充填到型孔中的種5.2s時間,依次設(shè)定型孔輪以轉(zhuǎn)速20、40、

7、60、80、子隨型孔輪運(yùn)轉(zhuǎn)到護(hù)種環(huán)下部開槽處時,靠自重落下100r/min運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)行排種仿真。仿真的時間步長一般[10]投種。型孔輪上有3圈型孔,沿軸向均勻分布,每圈取理論最大步長TR的20%~40%。本模型仿真計12個。型孔呈圓柱型,內(nèi)徑為5mm,主要用于油菜籽算的時間步長取35%TR,采用4CPU并行計算。仿真播種。完成,進(jìn)行后處理。2排種器的離散元模型的建立油菜籽是散粒物料,在播種作業(yè)中表現(xiàn)出復(fù)雜的運(yùn)動和力學(xué)行為,適宜用離散元法來求解。油菜籽粒表面光滑、無粘附力、流動性好,形態(tài)為球形,在仿真計算中將其簡化為硬球模型。排種

8、作業(yè)時,籽粒和籽粒之間、籽粒和實體邊界之間有接觸和分離兩種狀態(tài)。籽粒之間的物理機(jī)械特性呈各向異性,從統(tǒng)計意義上看在特定范圍內(nèi)呈正態(tài)分布。籽粒之間、籽粒與圖2離散元仿真模型殼體和型孔輪之間的接觸模型,選用Hertz-MindlinFig.2DEMmodeloftheseedme

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