基于离散元法的磁吸式精密排种器充种颗粒运动仿真及试验研究

• 作 者: 邵秀平
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 精密排种器 离散元法 仿真试验 凹穴结构 颗粒运动

离散元法是一种计算散粒体力学行为的有效数值方法,可以分析颗粒群的运动规律,以及颗粒与机械部件之间的相互作用。本文以永磁体磁吸滚筒式精密排种器为研究对象,采用离散元法对排种器工作过程中种群的颗粒运动进行仿真模拟及试验研究,研究工作如下:　　
1.以磁粉包衣丸粒化油菜种子为测试对象,统计分析了种子的几何尺寸及分布规律,测定了种子的力学特性参数,包括种子与种子、种子与排种器之间的摩擦系数、碰撞恢复系数和种子的弹性性模量,为排种颗粒运动离散元建模分析提供技术支撑。　　
2.以大型商用离散元软件EDEM为平台,利用VC++软件对颗粒体力模块进行二次开发,通过分析吸种条件,建立吸种时的磁力模型,利用EDEM API接口实现磁力在仿真模型中的动态加载,解决EDEM软件本身不能加载磁力的技术性难题。　　
3.对排种器的充种过程进行仿真分析,通过分析吸种时的种子运动轨迹,发现光滑外壁排种器吸种时存在种子在永磁体端面摆动现象,提出了排种轮外壁吸种部位带有凹穴的结构,通过比较光滑外壁和有凹穴外壁两种排种器种子的摆动幅度,结果显示有凹穴排种器能明显降低种子的晃动幅度,保证了吸种稳定性。　　
4.以排种轮转速、永磁体端面磁场强度、种箱位置角为仿真实验因素,对两种排种器充种性能进行仿真比较,分析得出无凹穴排种器适用于永磁体端面磁场强度较小时的低速排种,有凹穴排种器适用于永磁体端面磁场强度较大是的高速排种,并确定出两种排种器工作的最佳匹配参数；研究种箱振动频率对种箱供种状况的影响,分析种群的运动规律并确定最佳供种状况下种箱的振动频率。　　
5.对排种器进行台架试验,利用高速摄像技术跟踪单粒种子的运动轨迹,分析比较了排种器充种性能以及单粒种子运动轨迹的仿真值与试验值,结果显示仿真值与试验值基本吻合,此结论为排种器的研究提供了一种集设计、仿真试验和性能分析评价于一体的精密排种器优化设计新方法。