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机械化精密播种,要求播种机能将确定数量的种子,按照确定的行距、粒距,播到确定深度的土壤中。精密播种机的核心工作部件就是排种器。排种盘的结构、运动条件直接影响播种的效果。围绕排种器的结构、形式,迄今已有大量研究,也形成了很多技术产品。就播小粒种子而言,意大利生产的SN-1-130气吸式精密播种机的工作性能较为理想,在其结构设计、制造技术及工艺组合有诸多独道之处。这些关键技术及其结构模型、运动模型以及流场内的模型偶合,国外对我国实行了技术封锁,致使引进此类设备价格十分昂贵。为此,本项研究选定SN-1-130机型进行反求设计,获取第一手设计技术基础数据,在分析SN-1-130气吸式排种器主要工作部件、组合面几何结构及其设计理论的基础上,进一步优化排种器的结构和加工工艺,开发具有自主知识产权的新产品。
通过反求分析,成功地设计出密封性能优良,结构合理的排种器壳体,大幅度简化了加工工艺。完成全部设计图纸和Pro/Engineer加工制作程序、制造出完整地气吸式排种器工作部件;建立真空流场的三维有限元模型;
在进行有限元分析时,发现排种器真空流场的输入压强与吸种孔处的平均压强呈线性增长关系。试验表明其流场的压力分布均匀,有利于排种器吸种;
在对吸种孔气力清理装置有限元分析中发现随着初始压强的增加喷射区域的气流速度也在增加。排种试验结果表明:增加气力清理装置的压强将提高排种性能;但继续增大压强对排种性能的提高无明显作用;
通过负压流场的试验,实物试验考证,证实通过属性体建立的真空流场三维有限元模型分析结果的正确性和研究的有限元分析方法的可行性;评估和论证了反求设计结果的正确性,设计理论的可靠性和开发出的新产品的实用性。
建立了排种盘受力模型,并通过ANSYS软件进行有限元分析,从理论和试验两个方面,证实气吸式精密排种器的工作扭矩与真空度有关。气吸式精密排种器工作扭矩在981~5884Pa的真空压力之间呈线性关系。
利用番茄种子,对排种器进行台架试验。试验表明:吸种孔直径为lmm的排种盘较适宜番茄播种;番茄播种时所需的真空度在2942~3923Pa之间,其株距合格指数较高,排种性能好,真空度太大时重播指数明显增加;而真空度太小时漏播指数将随之增加;在能够满足株距要求的情况下,应尽可能地降低排种盘转速。