利用高速摄像及仿真分析立式浅盆型排种器工作特性.pdf

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1、第32卷2016证第2期1月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV

2、01．32No．2Jan．201613利用高速摄像及仿真分析立式浅盆型排种器工作特性刘宏新，徐晓萌，刘俊孝，王晨(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要：为直观准确观察排种器的工作特性以及种子在其容腔内部的运动状态，利用高速摄像技术拍摄立式浅盆型排种器在不同转速下的工作过程，同时结合离散元仿真软件EDEM(engineeringdis

3、creteelementmethod)进行仿真，利用其后处理模块中的影像技术标记种子并对工作区间进行分析。采用高速摄影技术和离散元仿真分析软件EDEM分析得出：为了保证清种的可靠性，种盘的折边倾角应在67。～900之间；同时，为了防止清种过程中带种导致的伤种现象的发生，种层高度应保证种面与护种板之间保留3～4倍种子直径的距离；投种过程中，为了保证排种的均匀性、减小株距变异，在保证型孔的光洁度的同时，投种口的尺寸应选取16mmx30mm。该研究为完善立式浅盆型排种器的设计、补充修正相关结构参数提供

4、了参考。关键词：农业机械；计算机仿真；种子；排种器；工作机理；高速摄影doi：10．119750．issn．1002-6819．2016．02．003中图分类号：$223．2+3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一02—0013—07刘宏新，徐晓萌，刘俊孝，王晨．利用高速摄像及仿真分析立式浅盆型排种器工作特性[J]．农业工程学报，2016，32(2)：13—19．doi：10．11975巧．issn．1002—6819．2016．02．003http：／／www．tcsae．

5、orgLiuHongxin，XuXiaomeng,LiuJtmxiao，WangChen．Workingcharacteristicsofvegicalshallow-basintypeseed-meteringdevicebasedonhigh—speedphotographyandvirtualsimulation[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，3

6、2(2)：13—19．(inChinesewithEnglishabs仃acOdoi：10．11975，j．issn．1002—6819．2016．02．003http：／／www．tcsae．org0引言立式浅盆型排种器是一种利用复合充填力进行充种的机械式精密排种器，在对其充种机理进行研究的基础上，通过离散元仿真软件(engineeringdiscreteelementmethod，EDEM)和物理样机试验验证了立式浅盆型排种器在高速作业时具有良好的作业性能【11。但在已有的研究中存在一定的模

7、型假设，如理论分析时，力学模型存在简化与假设，同时，在EDEM模拟仿真时，也存在颗粒体模型的假设【2‘3】，以及EDEM仿真中不存在实际工况下由于机具的振动引发的嗑种现象等问题，因此需要观察实际工况下排种器的工作情况用以分析立式浅盆型排种器的工作机理。国内外将影像技术应用在排种器的研究已陆续被报导，其中高速摄影技术被广泛应用在排种器试验领域中降熨。Karayel掣6】使用高速摄像系统拍摄种子下落时的位置关系进而推算其株距信息；Kocher等【_7】采用光电方式检测直径大于4nlna种子播种株距的

8、均匀性；国内的专家学者也相继利用高速摄影技术检测各类排种器的工作性能以及排种的均匀性为改善排种器的结构参数提供依据【8。21。王在满等【¨。141利用高速摄影技术对型孔轮式排种器的充收稿日期：2015．08—22修订日期：2015-12-10基金项目：国家自然科学基金项目(51275086)作者简介：刘宏新，男，教授，博士生导师，研究方向为现代农业装备、数字化设计，CAD&CAE，哈尔滨东北农业大学工程学院，150030。EmaihLcc98@neau．edu．e11种和排种过程进行拍摄，并分析

9、其在排种器内部的种子流动规律和排种轨迹，据此改进排种器的结构参数；袁月明等[15-17】和金汉学㈣在研究水稻排种器时引入了高速摄像技术，就不同转速、孔数、孔径和真空度对排种器充种、投种性能的影响进行了探索性研究；同时，EDEM后处理的影像技术也逐渐应用到排种器的研究中，如ParafiniukP等f19】利用离散元法对油菜籽在筒仓内的流速进行测量，并进行物理样机验证；沈阳理工大学[20-2i】利用EDEM模拟勺式精密排种器的工作过程，据此明确了此类排种器的工作机理；胡建平等[22-24】利用EDE