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水稻种植在我国农业生产中起着举足轻重的作用,我国水稻种植主要采用育秧移栽方式。随着超级稻种植的推广,播种精度要求由原来每穴播种2～5粒提升到每穴1～2粒,人们对精密播种机的需求日益增长,因此研制高精度、高效率的精密播种机是当务之急。气吸振动式精密播种机具有对种子尺寸要求不高、不需精选分级、伤种率低、对种子适应性强、可靠性高、节约成本、能进行较高速度播种的优点,该类型播种机已经成为国内外播种装置的主要研究方向之一。本文在自行研制的精密播种机试验台上进行试验,分析了振动对于种群运动的影响,研究了振动种盘中种子的运动规律,得出影响吸种精度的主要因素为种盘的激振装置的振动参数以及吸种部件气流场分布。本文主要的研究内容如下:
(1)设计了影响播种机吸种性能的激振装置和吸种部件并对正负气压源等参数进行了选择。测量了超级稻种子的三轴尺寸、形状特征、刚度等参数,并建立超级稻种子的三维模型。建立了振动种盘力学模型并对其进行理论分析,运用ADAMS软件对激振种盘的曲柄滑块机构末端运动进行仿真,得出该机构末端近似为简谐运动。
(2)基于离散元法的基本思想,采用Hertz-Mindlin接触模型,运用EDEM软件对振动种盘中水稻种群运动进行模拟仿真。分析不同频率、振幅、种层厚度对种群空间分布密度的影响。对仿真区域垂直于种盘方向进行均匀分层,得到不同时间种群在每一层的分布情况,仿真结果表明:种盘振动频率为11～12Hz、振幅为12～13mm、初始种层数为3～5时,种群在振动种盘中的空间离散程度较为理想。
(3)在自行研制的播种机试验台上进行试验验证,选取种盘振动频率、振幅、种层数、吸种距离为试验因素进行正交试验,得出振动频率为11Hz、振幅为12mm、初始种层数约为4、吸种距离为30 mm时吸种效果理想,播种机1～2粒吸种率超过93％,为气吸振动式播种机振动种盘参数设计和吸种盘吸种定位装置设计提供了理论基础。