磁吸板式排种器充种性能离散元仿真.pdf

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1、2014年2月农业机械学报第45卷第2期doi：10．6041／j．issn．1000-1298．2014．02．016磁吸板式排种器充种性能离散元仿真冰胡建平周春健侯冲王静(江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013)摘要：论述了一种磁吸板式精密排种器结构及工作原理。以单列排种元件为研究对象，采用颗粒离散元法建立排种器仿真模型，分析了种箱移动速度、永磁体磁吸端面磁场强度和充种位置角对排种器充种性能的影响，得到各因素的最佳组合。仿真结果表明，影响排种器充种性能的主要因素是磁体端面磁场强度，其次是种箱移动速度。仿真及样机性能试验均表明，在永

2、磁体端面磁场强度为150mT、种箱移动速度为0．08m／s、充种位置角为110。条件下，排种器均具有较好的充种性能，其单播率仿真值为89．57％，实际试验值达87．93％，仿真与试验结果基本一致，证明离散元法仿真分析磁吸板式排种器的可行性，同时也表明磁吸板式精密排种器可用于小颗粒蔬菜种子的精密播种。关键词：磁吸板式排种器充种性能离散元法仿真分析中图分类号：$223．2文献标识码：A文章编号：1000·1298(2014)02—0094—05于蔬菜、花卉等小颗粒种子的精密播种。目前，磁吸引言式排种器主要有螺管式、摆杆式和滚筒式，其中磁吸精密排种器是精密播种机

3、的核心部件，其排种滚筒式排种器因能实现零气隙吸种、连续播种，其性性能直接影响到播种机质量。以往排种器设计参数能优于螺管式和摆杆式¨。然而，磁吸滚筒式排确定及优化大多依靠经验和实验方法，这些方法研种器只能实现单排连续播种，由于受充种时间的限发周期长、成本高，且不容易达到优化的目的。离散制，使滚筒工作转速难以提高，从而影响排种器工作元法(Distinctelementmethod，DEM)是用来计算散效率。为提高排种器工作效率，特设计一种磁吸板体介质系统(干散体、湿散体或两相悬浮体)力学行式排种器，如图l所示。磁吸板式精密排种器主为的一种数值方法¨。目前有学者

4、已开始采用离要由磁吸头安装板、播种板、转轴、播种板安装架、导散元法分析排种器各个参数对排种性能的影响，周杆、种箱和永磁体磁吸头组成。其中，播种板安装在德义等进行了散粒农业物料出流成拱的离散单元仿播种板安装架上，磁吸头安装板安装在播种板背面，真；于建群等采用离散元法开展了型孔轮排种播种板随播种板安装架上的转轴作旋转摆动；永磁器、组合内窝孔排种器、内充式排种器的排种过程及体磁吸头按照穴盘孔数和孔距固定在磁吸头安装板工作性能仿真分析，结合实际试验证明了离散元法上；种箱在齿轮齿条机构(图中未示出)驱动下可沿分析排种器的可行性；赵湛等以气吸振动式水导杆作上下滑移。磁

5、吸板式精密排种器主要依靠播稻排种器为研究对象开展了种群在种盘内的颗粒运种板的来回摆动、种箱沿导杆的上下移动以及磁吸动仿真分析，得到了满意结果。头安装板相对播种板的前后移动来实现充种和排本文基于磁吸式精密排种原理提出一种磁吸板式精密排种技术，并运用颗粒离散元EDEM对其种。当播种板处于图l所示充种位置时，种箱沿导排种性能进行仿真分析，以了解影响其排种性能的杆方向从最高位置向下滑移至最低位置，在种箱滑主要因素及参数取值范围，为样机试制及优化提供移过程中，种箱内的磁粉包衣种子在播种板上滚过依据。的同时吸附在磁吸头端面上；当播种板向下转动至水平位置，穴盘输送架上的

6、4个顶杆顶住磁吸头安1磁吸板式精密排种器结构与工作原理装板，使磁吸头磁吸端缩进播种板上的／J,~L内，吸附磁吸式排种依靠磁吸力实现精密排种，主要用在磁吸头端面的种子随之被强制清理掉落在穴盘孔收稿Et期：2013—02—17修回日期：2013—03—13江苏省高校自然科学基金重点资助项目(11KJA210001)、江苏省青蓝工程资助项目(苏教师(2010)27号)、江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏财教(2011)8号)和江苏省科技支撑(农业)资助项目(BE2011348)作者简介：胡建平，教授，博士生导师，主要从事农业机械设计研究，E-mail：hujp

7、@ujs．edu．cn第2期胡建平等：磁吸板式排种器充种性能离散元仿真95内，实现强制排种。与磁吸滚筒式排种相比，磁吸板种箱尺寸(长×宽×高)为40mm×30mm×30mm。式排种不仅能实现零气隙吸种，而且可实现一次充2．3种子仿真参数的确定种整盘播种，从而提高了排种器工作效率。选用铁粉质量分数为10％的磁粉包衣油菜种子为测试对象，测得裸种种子平均粒径为1．8mm，磁粉包衣丸粒化后的平均粒径为3．4mill，丸粒化种子颗粒尺寸按正态分布，方差为0．05。仿真时颗粒参数如表1所示，其中种子密度、剪切模量，恢复系数及摩擦因数由试验测得¨H。其次，仿真时间步长取

8、△=0．15AT，△为瑞利时间步长，是一个剪切波传过一个固体颗粒所