王希英，王金武，唐漢，江東旋，李超，高軍偉

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150088）

勺式精量玉米排種器取種凹勺改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

王希英1,2，王金武1*，唐漢1，江東旋1，李超1，高軍偉1,2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150088）

為滿(mǎn)足精密播種作業(yè)，以勺式精量玉米排種器為研究載體，建立充種過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，分析工作轉(zhuǎn)速對(duì)種勺持種性能影響，設(shè)計(jì)一種組合曲面式取種凹勺。以工作轉(zhuǎn)速、種勺長(zhǎng)度、種勺高度和種勺包角為試驗(yàn)因素，排種合格指數(shù)和變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，進(jìn)行EDEM正交虛擬排種試驗(yàn)。結(jié)果表明，影響排種器排種性能因素依次為：工作轉(zhuǎn)速、種勺包角、種勺長(zhǎng)度、種勺高度。排種器工作轉(zhuǎn)速20 r·min-1、種勺長(zhǎng)度14 mm、種勺高度13.5 mm、種勺包角19°時(shí)，排種質(zhì)量最優(yōu)，合格指數(shù)為92.35%，變異系數(shù)為11.23%。通過(guò)臺(tái)架驗(yàn)證性試驗(yàn)，結(jié)果顯示，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與虛擬仿真基本一致，排種器作業(yè)質(zhì)量隨工作轉(zhuǎn)速增加而降低，合格指數(shù)最大誤差為4.9%。

排種器；取種凹勺；設(shè)計(jì)；試驗(yàn)；EDEM

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間2015-12-25 13:11:02[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20151225.1311.040.html

王希英,王金武,唐漢,等.勺式精量玉米排種器取種凹勺改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,46(12):79-85.

Wang Xiying,Wang Jinwu,Tang Han,et al.Improve design and experiment on spoon of spoon precision seed metering device[J].Journal of Northeast Agricultural University,2015,46(12):79-85.(in Chinese with English abstract)

精密排種器是實(shí)現(xiàn)精量播種核心部件，按其工作原理分為機(jī)械式和氣力式兩類(lèi)[1-2]。氣力式排種器具有通用性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高等問(wèn)題。現(xiàn)階段機(jī)械式排種器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉等特點(diǎn)被廣泛使用[3]。勺式排種器作為機(jī)械式排種器，是目前應(yīng)用最廣泛排種器之一。但作業(yè)過(guò)程存在作業(yè)性能不穩(wěn)定、難以適應(yīng)高速作業(yè)等缺點(diǎn)，無(wú)法滿(mǎn)足精密播種要求。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此類(lèi)排種器研究較多，以結(jié)構(gòu)形式創(chuàng)新居多。李成華等研制出傾斜圓盤(pán)勺式排種器，并對(duì)充種、清種及投種過(guò)程進(jìn)行理論分析，為其關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論[4]。孫士明等以4種不同形狀尺寸等級(jí)玉米種子為研究對(duì)象，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)研究勺式排種器播種適應(yīng)性[5]。曹成茂等將機(jī)械勺與氣吹兩種方式結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計(jì)適用于水稻直播氣吹輔助勺輪式排種器[6]。以上研究可見(jiàn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與創(chuàng)新提高機(jī)械式排種器性能潛力較大。

近些年隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，離散元素法（Discrete element method，DEM）及其數(shù)值模擬仿真軟件EDEM在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[7-10]，為研究顆粒群體運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供良好平臺(tái)與手段。本文以勺式精量排種器為研究載體，建立充種過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，分析玉米籽粒尺寸及工作轉(zhuǎn)速對(duì)種勺持種性能影響，設(shè)計(jì)一種組合曲面式取種凹勺。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用離散元軟件EDEM作正交排種虛擬試驗(yàn)，對(duì)排種器關(guān)鍵部件取種凹勺優(yōu)化改進(jìn)，并通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證仿真結(jié)果合理性。

1　排種器結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1主要結(jié)構(gòu)

如圖1a所示，排種器主要由充種殼體、取種凹勺、勺盤(pán)、導(dǎo)種輪、排種盤(pán)、導(dǎo)種護(hù)罩和排種軸等部件組成。其中取種凹勺是排種器核心部件之一，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸參數(shù)合理性直接影響機(jī)具作業(yè)質(zhì)量。取種勺盤(pán)由18個(gè)取種凹勺通過(guò)勺盤(pán)連接成組合件，與排種盤(pán)及導(dǎo)種輪依次固定于排種軸上。排種盤(pán)由鍍鋅鋼板制成，以增加玉米籽粒摩擦系數(shù)，其表面設(shè)有60°導(dǎo)種口，以便于清種與導(dǎo)種間過(guò)渡。導(dǎo)種輪上設(shè)有18個(gè)凹槽，與排種盤(pán)及導(dǎo)種護(hù)罩形成18個(gè)導(dǎo)種室。排種器后端蓋設(shè)有窺視孔，可實(shí)時(shí)對(duì)導(dǎo)種區(qū)監(jiān)測(cè)。

圖1　勺式精量玉米排種器Fig.1Spoon precision seed metering device

1.2工作原理

排種器工作過(guò)程主要分為充種、清種、導(dǎo)種和投種4個(gè)階段，如圖1b所示。正常作業(yè)時(shí)，玉米籽粒由種箱填充至充種室內(nèi)，機(jī)具行走輪通過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳至排種軸，并帶動(dòng)取種勺盤(pán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，玉米籽粒在取種勺盤(pán)旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)作用下分種，形成速度不等圓周種子層。在籽粒自身重力、籽粒間碰撞摩擦力及種勺支持力共同作用下進(jìn)入種勺凹孔內(nèi)，完成充種過(guò)程。當(dāng)種勺推送籽粒至排種器頂部時(shí)，由于力系方向變化，使懸于勺口多余種子在重力作用下滑落，完成清種過(guò)程。單粒玉米由導(dǎo)種口投入排種器背面導(dǎo)種室內(nèi)，導(dǎo)種輪與勺盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)，將單粒籽粒送入投種口投放，完成導(dǎo)種、投種過(guò)程，實(shí)現(xiàn)精量播種作業(yè)。

2　關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

2.1取種凹勺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

取種凹勺是排種器關(guān)鍵部件之一，其結(jié)構(gòu)形狀及尺寸參數(shù)直接影響排種器充種、清種及導(dǎo)種效果。本文以玉米籽粒幾何參數(shù)為設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)充種、持種過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)一種組合曲面式取種凹勺。

如圖2所示，組合曲面式取種凹勺主要工作部位為三段不同功能凹曲面，即側(cè)切弧面、過(guò)渡弧面和支撐弧面。側(cè)切弧面由傾斜圓柱體與種勺頂部斜交形成曲面，其傾斜角隨種勺深度增加而逐漸增大，曲面轉(zhuǎn)過(guò)單位角度，其徑向開(kāi)口寬度相同，在充種推送過(guò)程中，對(duì)籽粒切向分種，以平衡排種盤(pán)產(chǎn)生摩擦力。過(guò)渡弧面是由三維空間曲線組成，此區(qū)域種勺深度較大，平衡籽粒自身重力，以提高種勺持種過(guò)程流暢性，增強(qiáng)籽粒重力清種作用。支撐弧面為光滑圓角曲面，推送過(guò)程中支撐籽粒，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)，減少充種過(guò)程對(duì)籽粒損傷。取種凹勺頂端曲面、三維空間曲面、經(jīng)過(guò)曲面開(kāi)口邊與種子作用平行平面及排種盤(pán)平面共同組成空間持種區(qū)間。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括種勺長(zhǎng)度L、種勺高度H和種勺包角θ。

為提高取種凹勺持種性能，減少充種室內(nèi)種群對(duì)種勺碰撞及摩擦作用，防止出現(xiàn)傷種現(xiàn)象，種勺外表面為光滑過(guò)渡設(shè)計(jì)。種勺結(jié)構(gòu)參數(shù)主要與玉米籽?？傮w尺寸有關(guān)。種勺持種空間過(guò)大不利清除多余籽粒，出現(xiàn)重播現(xiàn)象；空間過(guò)小持種推送過(guò)程中易發(fā)生籽粒脫落、滑移，出現(xiàn)漏播現(xiàn)象。曲面包角與玉米籽粒自然堆積角關(guān)系密切，直接影響充種持種作用，角度過(guò)大，種勺對(duì)籽粒把持作用增強(qiáng)，出現(xiàn)多粒籽粒同時(shí)穩(wěn)定存在現(xiàn)象；角度過(guò)小，種勺對(duì)籽粒把持作用減小，在充種階段可順利充種，但運(yùn)動(dòng)至導(dǎo)種口時(shí)籽粒易回落充種區(qū)內(nèi)。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循：

圖2　取種凹勺結(jié)構(gòu)Fig.2Diagram of seed metering spoon

為提高取種、種勺、持種適應(yīng)范圍，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，本文選取黑龍江地區(qū)種植范圍較廣3種玉米品種（德美亞1號(hào)、綏玉7號(hào)和佳禾158），測(cè)量籽粒外形尺寸及自然堆積角。根據(jù)式（1）、式（2）及玉米籽粒物理參數(shù)，設(shè)計(jì)取種種勺長(zhǎng)度L=（13～18）mm，種勺高度H=（6～14）mm，種勺包角θ=（17～28）°。

2.2充種過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析

充種持種過(guò)程是排種器最重要工作環(huán)節(jié)之一，在此過(guò)程中種子自身重力、籽粒間碰撞摩擦力及種勺支持力組成相互平衡力系，以保證種勺與籽粒平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。圖3為充種持種過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析，以玉米籽粒為研究對(duì)象，分析工作轉(zhuǎn)速與持種穩(wěn)定性關(guān)系，具體如下：

圖3　持種運(yùn)動(dòng)過(guò)程受力分析Fig.3Diagram of the force applied to the moving seed

由于種勺持種進(jìn)入導(dǎo)種階段位置固定，即充種持種角為定值，因此種勺旋轉(zhuǎn)角（φ+ωt）隨排種盤(pán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不斷變化，但始終保持在（0，π）范圍內(nèi)，根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，將平衡力系沿徑向及切向分解

式中，G-玉米籽粒所受重力（N）；（φ+ωt）-種勺旋轉(zhuǎn)角（°）；ω-種勺運(yùn)動(dòng)角速度（rad·s-2）；at-玉米籽粒切向加速度（m·s-2）；FN1-種勺過(guò)渡弧面對(duì)籽粒支持力（N）；FN2-種勺側(cè)切弧面對(duì)籽粒推送力（N）；Fs-玉米籽粒與排種盤(pán)間摩擦力（N）；Fe-玉米籽粒所受離心力，其值為（mRω2，N）；μ-籽粒與排種盤(pán)間摩擦因數(shù)。PN-排種盤(pán)面對(duì)籽粒支持力（N）；F'N-種勺側(cè)切弧面對(duì)籽粒護(hù)種壓力（N）。

對(duì)式（3）中徑向力分解，并二階求導(dǎo)得

式（5）中sin（φ+ωt）恒大于零，因此可判斷其二階導(dǎo)數(shù)小于零，即種勺過(guò)渡弧面支持力函數(shù)以凸曲線趨勢(shì)變化，分析可知，隨工作轉(zhuǎn)速逐漸增加，種勺對(duì)玉米籽粒作用力先增大后減小。

3　EDEM排種仿真虛擬試驗(yàn)

為優(yōu)化取種凹勺結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高排種器充種持種性能和穩(wěn)定性，以工作轉(zhuǎn)速、種勺長(zhǎng)度、種勺高度和種勺包角為試驗(yàn)因素，排種合格指數(shù)和變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，運(yùn)用離散元仿真軟件EDEM進(jìn)行正交排種虛擬試驗(yàn)。

3.1幾何模型建立

為便于仿真模擬及計(jì)算，應(yīng)用三維軟件Pro/E對(duì)排種器建模，以igs.格式導(dǎo)入EDEM軟件中，如圖4所示。設(shè)定種勺材料為鋁合金，泊松比0.42，剪切模量1.7×1010Pa，密度2 700 kg·m-3。排種盤(pán)材料為鋼，泊松比0.3，剪切模量7×1010Pa，密度7800kg·m-3[11]。

3.2玉米籽粒離散模型建立

以德美亞1號(hào)玉米籽粒外形尺寸為參考依據(jù)，按長(zhǎng)、寬、厚頻率分布均值建立三維模型[12]，在EDEM軟件中通過(guò)多球面組合方式填充，模擬顆粒狀態(tài)見(jiàn)圖5。根據(jù)文獻(xiàn)設(shè)置玉米顆粒泊松比0.357，剪切模量2.17×108Pa，密度1 250 kg·m-3[11]。

圖5　EDEM玉米種子模型Fig.5EDEM model of corn grain

3.3其他參數(shù)設(shè)定

由于玉米種子表面無(wú)黏附作用，因此選擇Hertz-Mindlin無(wú)滑動(dòng)模型為虛擬試驗(yàn)接觸模型[10]。根據(jù)充種殼體內(nèi)實(shí)際情況，設(shè)置EDEM顆粒工廠以800個(gè)·s-1速率生成初速度為0 m·s-1玉米種子模型，總量為1 200粒，生成顆?？倳r(shí)間為1.5 s，以保證充種區(qū)內(nèi)有足夠量顆粒模型用于仿真。

3.4排種虛擬仿真過(guò)程

為保證仿真連續(xù)性，設(shè)置固定時(shí)間步長(zhǎng)為4.2×10-6s，Rayleigth時(shí)間步長(zhǎng)10%，總時(shí)間為20 s（前1.5 s為充種過(guò)程）。每次模擬后在投種口處設(shè)置網(wǎng)格單元體，以便計(jì)算排種性能相關(guān)指標(biāo)。

如圖6所示，為排種器虛擬作業(yè)過(guò)程。圖中彩色顆粒不同顏色變化表示其運(yùn)動(dòng)速度變化，通過(guò)分析即可清楚表示玉米顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為便于觀察仿真過(guò)程中充種、清種及導(dǎo)種狀態(tài)，設(shè)置排種器后側(cè)導(dǎo)種室為虛隱狀態(tài)，圖6b和6c為虛隱后排種器工作狀態(tài)。

3.5試驗(yàn)因素和指標(biāo)

為檢測(cè)取種凹勺作業(yè)性能，確定較優(yōu)種勺結(jié)構(gòu)參數(shù)，選取工作轉(zhuǎn)速、種勺長(zhǎng)度、種勺高度和種勺包角為影響因素。根據(jù)GB/T6973-2005《單粒（精密）播種機(jī)試驗(yàn)方法》，選取合格指數(shù)和變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

式中，N-理論排種數(shù)；n1-單粒排種數(shù)；σ-排種標(biāo)準(zhǔn)差；S-合格指數(shù)；C-變異系數(shù)。

通過(guò)改變?nèi)》N凹勺參數(shù)化模型，進(jìn)行虛擬正交仿真試驗(yàn)。根據(jù)理論分析和實(shí)際作業(yè)轉(zhuǎn)速要求，進(jìn)行單因素預(yù)試驗(yàn)，以合理控制因素變化范圍，因素水平編碼如表1所示。

圖6　EDEM排種仿真Fig.6EDEM simulation process of seed metering

3.6試驗(yàn)方案與結(jié)果分析

考慮試驗(yàn)因素間交互作用相對(duì)較小，可忽略其影響，根據(jù)正交試驗(yàn)“盡可能選用小號(hào)正交表”原則，選用L9（34）正交表，試驗(yàn)方案和結(jié)果見(jiàn)表2。

分析可知，排種合格指數(shù)越大，表明取種凹勺充種持種性能最好，排種作業(yè)性能越高；排種變異系數(shù)越小，表示排種作業(yè)性能越穩(wěn)定。由試驗(yàn)結(jié)果可知，影響合格指數(shù)S各因素主次順序?yàn)楣ぷ鬓D(zhuǎn)速A＞種勺包角D＞種勺長(zhǎng)度B＞種勺寬度C，較優(yōu)因素水平組合為A1B1C3D2。影響變異系數(shù)C各因素主次順序?yàn)楣ぷ鬓D(zhuǎn)速A＞種勺長(zhǎng)度B＞種勺包角D＞種勺寬度C，較優(yōu)因素水平組合為A1B3C2D2。以高合格指數(shù)低變異系數(shù)為原則，確定影響取種凹勺持種性能因素主次順序?yàn)楣ぷ鬓D(zhuǎn)速A＞種勺包角D＞種勺長(zhǎng)度B＞種勺寬度C，較優(yōu)因素水平組合為A1B1C3D2。在此基礎(chǔ)上虛擬驗(yàn)證試驗(yàn)，即排種器工作轉(zhuǎn)速20 r·min-1、種勺長(zhǎng)度14 mm、種勺高度13.5 mm、種勺包角19°時(shí)，得到虛擬合格指數(shù)92.35%，變異系數(shù)11.23%。

4　試驗(yàn)

為驗(yàn)證仿真試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行排種器臺(tái)架試驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)排種性能實(shí)驗(yàn)室。試驗(yàn)品種選取德美亞1號(hào)玉米籽粒，通過(guò)分級(jí)清選處理，保證種子間形狀尺寸基本一致。試驗(yàn)樣機(jī)為勺式精量玉米排種器，根據(jù)仿真優(yōu)化結(jié)果，制造取種凹勺結(jié)構(gòu)參數(shù)為：種勺長(zhǎng)度14 mm、種勺高度13.5 mm、種勺包角19°。試驗(yàn)儀器采用黑龍江省農(nóng)業(yè)工程科學(xué)研究院研制JPS-12型排種器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)過(guò)程中排種器固定不動(dòng)，種床帶相對(duì)于排種器反向運(yùn)動(dòng)，種子從排種口落至涂有油層種床帶上，通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)圖像采集處理裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)，以準(zhǔn)確測(cè)定各項(xiàng)排種性能指標(biāo)[13]，如圖7所示。

表2　試驗(yàn)方案和結(jié)果Table 2Results and design of tests

圖7　排種性能試驗(yàn)臺(tái)Fig.7Test bench of seeding performances experiments

試驗(yàn)過(guò)程中，分別以15、20、25、30、35、40、45 r·min-1工作轉(zhuǎn)速排種，保證每組試驗(yàn)測(cè)定玉米種子取種量為1 200粒，設(shè)定鏈輪傳動(dòng)比為1∶1.4，其他各項(xiàng)參數(shù)保持恒定。

參考GB/T6973-2005《單粒（精密）播種機(jī)試驗(yàn)方法》選取合格指數(shù)和變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，3次重復(fù)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)處理數(shù)據(jù)取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，如圖8所示。

圖8　排種質(zhì)量變化趨勢(shì)Fig.8Trend diagram of seeding performances

根據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與EDEM虛擬仿真對(duì)比可見(jiàn)，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與虛擬仿真基本一致，合格指數(shù)隨工作轉(zhuǎn)速增加而降低，變異系數(shù)隨工作轉(zhuǎn)速增加而增加。工作轉(zhuǎn)速（20 r·min-1）時(shí)，優(yōu)化后取種凹勺排種合格指數(shù)為88.03%，變異系數(shù)為12.57%，臺(tái)架試驗(yàn)與虛擬仿真最大誤差為4.9%，造成誤差主要原因可能是實(shí)際作業(yè)環(huán)境、機(jī)具作業(yè)狀態(tài)及種子形狀差異與理想狀態(tài)存在差距，但誤差在可接受范圍內(nèi)。

5　結(jié)論

a.以勺式精量玉米排種器為研究載體，建立充種過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，分析玉米籽粒尺寸及工作轉(zhuǎn)速對(duì)種勺持種性能影響，設(shè)計(jì)組合曲面式取種凹勺。

b.以工作轉(zhuǎn)速、種勺長(zhǎng)度、種勺高度和種勺包角為試驗(yàn)因素，排種合格指數(shù)和變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，以EDEM正交排種虛擬試驗(yàn)。結(jié)果表明，影響排種器排種性能因素依次為：工作轉(zhuǎn)速、種勺包角、種勺長(zhǎng)度、種勺寬度。排種器工作轉(zhuǎn)速20 r·min-1、種勺長(zhǎng)度14 mm、種勺高度13.5 mm、種勺包角19°時(shí)，排種性能最優(yōu)，其合格指數(shù)為92.35%，變異系數(shù)為11.23%。

c.臺(tái)架驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果表明，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與虛擬仿真基本一致，排種器作業(yè)質(zhì)量隨工作轉(zhuǎn)速增加而降低；工作轉(zhuǎn)速20 r·min-1時(shí)，合格指數(shù)為88.03%，臺(tái)架試驗(yàn)與仿真結(jié)果合格指數(shù)最大誤差為4.9%。

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Improve design and experiment on spoon of spoon precision seed metering device

WANG Xiying1,2,WANG Jinwu1,TANG Han1,JIANG Dongxuan1,LI Chao1, Gao Junwei1,2(1.School of Engineering,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China; 2.School of Engineering,Heilongjiang Vocation Institute of Agricultural Engineering,Harbin 150088,China)

In order to meet the requirements of precision planting,with spoon precision seed metering device as the study carrier,the dynamical filling-seed model of spoon was established,and then analyzing the influence of rotational speed to improve seeding performance.The optimal design of structural parameters of spoon was conducted based on the analysis of the working principle.The discrete element method(DEM)model of spoon precision seed metering was established.The orthogonal seeding performance experiments of numerical simulation were carried out with the rotational speed,the length of spoon,the width of spoon and the wrap angle of spoon as the experiment factors,the seeding qualified index and the seeding coefficient as the experimental indexes.The simulation results showed that the primary and secondary order of the effects of every factor was the rotational speed,the wrap angle of spoon,the length of spoon and the width of spoon.The rotational speed was 20 r·min-1,the length of spoon was 14 mm,the width of spoon is 13.5 mm and the wrap angle of spoon was 19°,and the seeding qualified index was 92.35%,the seeding coefficient was 11.23%.In the same condition,the bench test was done.The test results showed that with the increaseof rotational speed,the seeding quantity had a decreasing trend,and the maximum error of the qualified index was 4.9%,this paper could provide the guidance and direction for the research of mechanical precision seed-metering device and its key components.

metering device;spoon;design;experiment;EDEM

S223.2

A

1005-9369（2015）12-0079-07

2015-09-09

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2014BAD06B04）

王希英（1982-），女，博士，講師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。E-mail:wxy_820221@163.com

王金武，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘镩g機(jī)械及機(jī)械可靠性。E-mail:jinwuw@163.com