气流分配式排种系统的设计与试验

作     者：邹翌 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何瑞银

授予年度：2017年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：气流分配 水稻直播 EDEM-FLUENT 数值模拟 试验 

摘      要：水稻是我国第一大粮食作物,在保障粮食安全方面有着举足轻重的地位。随着农村劳动力缺失造成供求矛盾日益深化,水稻直播技术愈发受到关注。播种作为水稻直播技术中最重要的一环,其质量直接决定了水稻产量。本课题旨在针对水稻种植大省——江苏省,研制出一套适合江苏稻麦轮作地区水稻直播排种系统,以期提高作业质量与效率。在总结大量国内外气流分配播种技术的研究现状前提下,结合水稻水直播农艺要求,针对现有水稻直播机效率低下、伤种率高、结构臃肿等问题,按照轻简化设计原则,完成整体系统的设计。本次设计的气流分配排种系统可以适应稻麦等小粒径的谷物直播,最大亩播量11kg/亩,最大前进速度9km/h,排种行数12行,整个系统由种子定量器、供料器、分配器以及输送管道四部分组成。利用EDEM-FLUENT耦合软件对主要工作过程进行数值模拟,根据模拟结果优化参数设计。利用3D打印技术加工各关键部件,在排种性能试验台上进行试验。主要结论如下:(1)本次设计的气流分配式排种系统各行排量一致性变异系数、排种均匀性变异系数均随着播量增加而减少,随着排种轴转速的增大而减小;当播量处于9～9.5kg、排种轴转速在30～35r/min之间时,排种效果最佳。(2)影响供料器供种能力的主次因素为:DT/DN比值射流长度s排种轴转速,最优方案是DT/DN=1.85,s=103mm,转速为35r/min,最大排种量为1728.08g/min。(3)密封锥角为25°、30°时,排种均匀性与各行排量一致性取得最优值;前进速度仅对排种均匀性有比较明显的影响,前进速度为7～8km/h时,排种均匀性变异系数介于17.85%～34.16%之间。(4)褶皱管对各行排量一致性变异系数影响显著,变异系数随着褶皱管长度的增加而逐渐降低,在250mm处取得极小值,变异系数为3.59%。(5)综合试验得出影响排种均匀性的主次因素为:风速分配器结构褶皱管长度机具前进速度排种轴转速DT/DN比值;影响排量一致性变异系数的主次因素为:风速褶皱管长度DT/DN比值分配器结构排种轴转速机具前进速度;各参数对伤种率的影响都比较小,且所有的试验条件下伤种率均满足国标要求。最优的参数组合下排种均匀性变异系为17.13%,各行排量一致性变异系数为3.45%,伤种率为0.85%。