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棉花氣吸式排種機(jī)構(gòu)的優(yōu)化

2021-07-29 07:58:22馮洋洋陳金成陳學(xué)庚
關(guān)鍵詞:型孔排種孔數(shù)

馮洋洋 紀(jì) 超 陳金成 史 嵩 陳學(xué)庚,4*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,山東 青島 266109; 2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所,新疆 石河子 832000; 3.山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院,濟(jì)南 250100; 4.石河子大學(xué) 機(jī)械電氣工程學(xué)院,新疆 石河子 832000)

目前,我國棉花排種機(jī)構(gòu)以指夾式為主,驅(qū)動方式多為地輪驅(qū)動,其作業(yè)速度低,精度差,已不再適應(yīng)高速精密播種技術(shù)[1-3]的發(fā)展。由電機(jī)驅(qū)動的氣吸式排種機(jī)構(gòu)可避免因地輪打滑導(dǎo)致的排種精度不高的問題,已廣泛應(yīng)用于玉米、大豆等播種機(jī)具上,而適用于棉花播種的電機(jī)驅(qū)動氣吸式排種機(jī)構(gòu)鮮有報道。

國內(nèi)外對棉花排種機(jī)構(gòu)的研究主要集中在關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、流場模擬仿真分析[4-8]、作業(yè)性能試驗(yàn)探究等方面,已有研究對電驅(qū)氣吸式排種機(jī)構(gòu)的電控系統(tǒng)進(jìn)行分析編程和虛擬樣機(jī)仿真,初步實(shí)現(xiàn)了棉花精量播種的目的。國外Singh R C等[9]對氣吸式排種器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到較優(yōu)參數(shù)組合;美國Precision Planting公司研制的排種機(jī)構(gòu)在作業(yè)速度為16 km/h時仍有良好的排種性能[10-13],但購買成本較高,維修困難,在我國難以普及。國內(nèi)對電驅(qū)氣吸棉花播種的研究相對較少,康施為[14]采用FLUENT分析了滾筒式排種器流場分布及特性,得出滾筒負(fù)壓大小只影響型孔處的速度,型孔直徑大小對型孔處流體速度有一定影響;倪向東等[15]采用陣列吸孔吸種、側(cè)向氣吹清種等方式,對排種器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,可實(shí)現(xiàn)側(cè)向吸種與充種。綜上,國內(nèi)對棉花電驅(qū)氣吸式排種機(jī)構(gòu)的研發(fā)均在樣機(jī)開發(fā)階段,流場仿真及關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)參數(shù)仍需深入研究[16]。

本研究擬采用理論與流體仿真相結(jié)合的方法,對排種盤型孔類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以期為棉花電驅(qū)氣吸式排種機(jī)構(gòu)的設(shè)計提供理論支撐。

1 排種機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

電驅(qū)氣吸式排種器結(jié)構(gòu)主要由種室側(cè)外殼、擋種毛刷、清種刀、風(fēng)壓室軟帶、風(fēng)壓室側(cè)外殼、吸氣管、驅(qū)動軸、排種盤、落種調(diào)節(jié)板組成(圖1)。其中,吸種管通過螺栓固定在風(fēng)壓室側(cè)外殼上,風(fēng)壓室軟帶內(nèi)嵌在與之結(jié)構(gòu)相似的凹槽內(nèi),自身材料特性可保證封閉性,清種刀緊貼排種盤,并與種室側(cè)外殼通過螺釘固定,擋種毛刷安放在清種刀右下方,保證脫落種子不會被排出,排種盤與驅(qū)動軸通過3個圓孔定位,作業(yè)時同軸轉(zhuǎn)動。

1.種室側(cè)外殼;2.擋種毛刷;3.清種刀;4.風(fēng)壓室軟帶;5.風(fēng)壓室側(cè)外殼;6.吸氣管;7.驅(qū)動軸;8.排種盤;9.落種調(diào)節(jié)板;10.進(jìn)種口1.Seed shell; 2.Blocking brush; 3.Clear seed knife; 4.Wind pressure chamber; 5.Wind pressure shell; 6.Imported tube; 7.Drive shaft; 8.Seed disk; 9.Planting adjustment board; 10.Entrance into the seed圖1 棉花排種器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of cotton seed metering device

1.2 工作原理

排種機(jī)構(gòu)工作原理見圖2。按工作過程可分為充種、清種、排種和清孔過程[17-18],對應(yīng)的區(qū)域分別為充種區(qū)、清種區(qū)、排種區(qū)和清孔區(qū),排種盤邊緣齒輪與電機(jī)輸出齒輪相互嚙合,并隨電機(jī)驅(qū)動而順時針轉(zhuǎn)動。

Ⅰ.充種區(qū);Ⅱ.清種區(qū);Ⅲ.排種區(qū);Ⅳ.清孔區(qū)Ⅰ. Seed filling area; Ⅱ. Seed clearing area; Ⅲ. Seeding area; Ⅳ. Clearing hole area圖2 排種器工作原理圖Fig.2 Working principle diagram of seed metering device

充種過程:種子在進(jìn)入排種器種室后,受到排種盤的擾動以及風(fēng)壓吸力作用產(chǎn)生速度,當(dāng)種子進(jìn)入氣流控制范圍內(nèi),種子逐漸被吸附在排種盤型孔上。

清種過程:為實(shí)現(xiàn)單粒精量排種,吸附多粒種子的型孔在轉(zhuǎn)至清種區(qū)后,受到清種刀的阻礙,可使受力不穩(wěn)定的種子脫落,而單粒種子因受力均勻可以穩(wěn)定通過,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)完成清種作業(yè)后每個型孔只保留1粒棉花種子,同時在清種區(qū)末端,由清種刀尾部曲線矯正種子方向,使種子按照統(tǒng)一方向排出,以提高排種精度。

排種過程:種子進(jìn)入到排種區(qū)后,不在受到風(fēng)壓吸力作用,靠自身重力作用由排種口排出,完成1次有效排種。

清孔過程:完成1次排種后,部分型孔會被較小顆粒堵塞,若不及時清孔會造成下次難以充種,在清孔區(qū),微小顆粒在排種盤轉(zhuǎn)動及整體振動下自動脫落,以此完成清孔。

2 關(guān)鍵部件優(yōu)化與仿真分析

排種盤外圍由齒輪構(gòu)成,與驅(qū)動電機(jī)輸出軸齒輪相互嚙合,檢測系統(tǒng)通過傳感器檢測機(jī)具前進(jìn)速度,對驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而實(shí)時調(diào)節(jié)排種盤,達(dá)到精確穩(wěn)定排種的目的。排種盤是排種機(jī)構(gòu)核心部件[19],其型孔大小、型孔數(shù)、種盤大小以及風(fēng)壓等參數(shù)直接影響充種質(zhì)量,因此本研究對以上參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并對型孔流場進(jìn)行仿真。

2.1 型孔大小、總數(shù)及種盤直徑

型孔直徑大小影響型孔風(fēng)壓大小及吸種能力,直徑過小,風(fēng)壓不足,吸種困難,則漏播嚴(yán)重;直徑過大,壓力較大,會吸附多粒種子且清種困難,則重播率較高。一般情況下,型孔直徑為種子最小直徑0.6倍左右[20]。播種速度、排種盤轉(zhuǎn)速、型孔數(shù)和株距之間的關(guān)系為:

vs=npSZ

(1)

式中:vs為播種速度,m/s;np為排種盤轉(zhuǎn)速,r/s;S為株距,m;Z為型孔數(shù)。

由式(1)可以看出,當(dāng)播種速度恒定時,型孔數(shù)與排種盤轉(zhuǎn)速成反比,若轉(zhuǎn)速較高,則會使已吸附的種子受到較大離心力,導(dǎo)致吸附不穩(wěn)定的種子脫落,因此為避免種子在種盤上被甩出,應(yīng)盡量減小排種盤轉(zhuǎn)速,即增加型孔數(shù)。

相鄰型孔之間的轉(zhuǎn)角見圖3,可見排種盤直徑由型孔數(shù)目和型孔間距直接確定。相鄰型孔之間的轉(zhuǎn)角θ=360/Z,其中相臨兩個型孔中心距l(xiāng)應(yīng)大于種子最大尺寸。根據(jù)棉花種子特性[21],測量得到棉花種子的三軸尺寸為4 mm×5 mm×9 mm,所以l>9 mm,本研究取l=15 mm。由余弦定理可知:

式中:R為型孔與排種盤中心距,mm;l為相鄰型孔中心距,mm;θ為相鄰型孔轉(zhuǎn)角,(°)。

為保證少量種子有效充種,型孔中心與齒輪分度圓間距約為種子最短軸徑的2~3倍,本研究采用12 mm。最后確定,型孔吸種口直徑2.4 mm,型孔數(shù)45個,型孔中心到排種盤中心距離為71 mm,分度圓半徑為83 mm。

O為排種盤中心;M和N為兩相鄰型孔中心;R為型孔與排種盤中心距;l為相鄰型孔中心距;θ為相鄰型孔轉(zhuǎn)角。O is the center of the seeding disc; M and N are the centers of two adjacent holes; R is the center distance between the hole and the seeding disc; l is the center distance of adjacent holes; θ is the corner of adjacent holes.圖3 排種盤相鄰型孔位置和轉(zhuǎn)角示意圖Fig.3 Schematic diagram of the relationship between adjacent hole positions and angles one the plate

2.2 型孔類型及仿真分析

2.2.1型孔類型

當(dāng)風(fēng)壓相同,型孔吸種側(cè)軸徑相同情況下,不同類型的型孔導(dǎo)致不同壓力差,嚴(yán)重影響種子吸附狀態(tài)。本研究選用4種類型的型孔:A型孔為簡單圓柱型孔;B和C型孔為目前廣泛的圓錐型孔和圓柱與圓錐相結(jié)合型孔;D型孔為弧線狀型孔。為便于分析,分別以x軸作為型孔長度,y軸作為型孔軸徑建立xoy平面坐標(biāo)系,并通過坐標(biāo)以表達(dá)式的形式體現(xiàn)出來(圖4)。為保證出口氣壓相同,將4個型孔流體出口均勻連接到同一個風(fēng)壓室。

圖4 4種型孔曲線及表達(dá)式Fig.4 Four types of hole curves and expressions

以C型孔排種盤為例,在充種過程,種子受到多種力的共同作用,主要由自身重力、風(fēng)壓吸力、種盤對種子合力和種群干擾力(圖5)。隨著種盤的轉(zhuǎn)動,種群相對運(yùn)動,在型孔附近的種子會受到風(fēng)壓吸力作用,當(dāng)朝向型孔的合力大于其他作用合力時,種子逐漸加速向型孔靠攏,進(jìn)而被完全吸附。此時種子受力平衡,隨排種盤同步轉(zhuǎn)動,其力學(xué)方程為:

化簡得:

F吸=G+F合(cosβ-sinβ)+F種(cosα-sinα)

(2)

式中:G為種子自身重力,N;F合為排種盤對種子合力,N;F種為種子干擾力,N;α:種群擾動力與豎直方向的夾角,(°);β:排種盤對種子的合力與水平方向的夾角,(°)。

從式(2)可以看出,風(fēng)壓吸力與種子自身重力、種群干擾力和排種盤對種子合力相關(guān),若吸力過小則會導(dǎo)致種子失去平衡甚至脫落,因此風(fēng)壓吸力對充種至關(guān)重要。

1.種子;2.排種盤;3.型孔F吸,風(fēng)壓吸力;F種,種群擾動力;F合,排種盤對種子合力;G,種子重力;α,種群擾動力與豎直方向的夾角;β,排種盤對種子的合力與水平方向的夾角1. Seed; 2. Seeding tray; 3. HoleF吸, wind pressure suction; F種, population disturbance force; F合, the resultant force of the seeding plate on the seed; G, seed gravity; α, The angle between the population disturbance force and the vertical direction; β, The angle between the resultant force of the seeding plate on the seed and the horizontal direction圖5 吸附種子受力分析Fig.5 Force analysis diagram of adsorbed seeds

2.2.2仿真分析

根據(jù)已確定的型孔函數(shù)曲線,使用Solid Works建立型孔模型,并導(dǎo)入GAMBIT進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分,確定邊界條件為壓力進(jìn)口和壓力出口,并導(dǎo)出網(wǎng)格文件,如圖6所示。完成網(wǎng)格劃分后,將網(wǎng)格文件導(dǎo)入FULENT中進(jìn)行流體仿真分析。

圖6 4種型孔網(wǎng)格劃分圖Fig.6 Schematic diagram of meshing of four types of holes

仿真的主要目的是觀察不同型孔的壓力變化情況,并分析產(chǎn)生不同變化的原因,最終得出風(fēng)壓較優(yōu)的型孔。本仿真流體為不可壓縮非定常牛頓流體[22]。選擇層流或湍流的關(guān)鍵指標(biāo)是雷諾數(shù)Re[23],計算公式為:

式中:ν0為流體速度,本研究約為10 m/s(已通過流速檢測器檢測);d為型孔入口當(dāng)量直徑,0.024 m;μ為流體的動力粘度,本研究為1.8×10-5Pa·s;ρ為流體密度,本研究為1.24 kg/m3。

當(dāng)Re<2 000時為層流,Re>4 000時為湍流,2 000≤Re≤4 000時為過渡狀態(tài)。由計算可知Re約為13 423,遠(yuǎn)大于4 000,因此本研究流體為湍流模型。

在FULENT中選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型[24],忽略重力影響,流體為氣體,進(jìn)口邊界壓力為0,出口邊界風(fēng)壓力為-5 kPa,收斂精度設(shè)為1×10-4,進(jìn)行初始化,時間步長為1×10-3s,總的時間步為3 000,總時間t=3 s,最大收斂步數(shù)為100,進(jìn)行計算。

2.2.3仿真結(jié)果分析

取t=1.5 s時的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,在后處理程序中截取并顯示型孔縱向平面和風(fēng)壓入口平面壓力云圖(圖7)??梢姡?dāng)出口壓力一定時,A型孔壓力逐漸減小,B型孔、C型孔和D型孔壓力逐漸增大。對比發(fā)現(xiàn),A型孔入口和出口口徑一樣,孔壁阻尼造成壓力呈遞減趨勢;B型孔、C型孔和D型孔由于氣體出口口徑大于入口口徑,在出口壓力不變時,氣壓由出口到入口逐漸增大; B型孔壓力增加幅度最大,但入口壓力不均勻,易造成種子擺動幅度較大,甚至脫落;C型孔入口壓力相對均勻,但其轉(zhuǎn)折處壓力損失巨大,導(dǎo)致入口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于B型孔入口壓力;而D型孔結(jié)合B型孔和C型孔優(yōu)點(diǎn),既保證了較大的入口壓力,也保證了入口壓力的均勻性,具有明顯優(yōu)勢。

圖7 4種型孔截面壓力云圖Fig.7 Pressure cloud diagram of four types of hole section

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)材料及裝置

為驗(yàn)證不同型孔排種盤的充種性能,針對A型孔、B型孔、C型孔和D型孔排種盤展開臺架試驗(yàn)。試驗(yàn)材料為晉棉38號品種,千粒重105.43 g,含水率11.5%,橢球型,平均軸徑4 mm×5 mm×9 mm。

本研究使用山東農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院室內(nèi)試驗(yàn)臺(圖8),該試驗(yàn)臺采用調(diào)頻異步電機(jī),轉(zhuǎn)速100~1 400 r/min,風(fēng)機(jī)為渦流,風(fēng)壓范圍0~25 kPa。

1.已被吸附的種子;2.正在被吸附的種子;3.未被吸附的種子;4.排種盤1.Seeds that have been adsorbed; 2.Seeds that are being adsorbed; 3.Seeds that are not adsorbed; 4.Seed plate圖8 排種器性能檢測試驗(yàn)臺Fig.8 Seed metering device performance test bench

3.2 試驗(yàn)方法及指標(biāo)

由于播種速度與風(fēng)壓大小是影響播種質(zhì)量的關(guān)鍵因素,以兩者為試驗(yàn)因素對A型孔、B型孔、C型孔和D型孔排種盤充種性能分別進(jìn)行單因素試驗(yàn),播種速度使用目前較高速度10~14 km/h,風(fēng)壓采用常用負(fù)壓值3.5~5.5 kPa,共5個水平(表1)。對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,找出充種性能較優(yōu)的排種盤,并對其進(jìn)行二因素全水平試驗(yàn)。

表1 4種型孔排種盤作業(yè)性能單因素試驗(yàn)因素和水平Table 1 Single factor test factors and level of operationperformance of four types of hole metering discs

根據(jù)GB/T 6973—2013《單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法》,對每組試驗(yàn)進(jìn)行3次,取平均值進(jìn)行分析。使用高速攝影機(jī)拍攝清種刀前端,檢測轉(zhuǎn)過的吸附多粒棉籽的型孔數(shù)、未吸附棉籽的型孔數(shù)和總的型孔數(shù)。以多充率和漏充率為試驗(yàn)指標(biāo),計算公式為:

式中:Dc為棉籽多充率,%;Mc為棉籽漏充率,%;n1為吸附多粒棉籽的型孔數(shù);n2為未吸附棉籽型孔數(shù);Nc為檢測型孔總數(shù)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1單因素試驗(yàn)

針對A型孔、B型孔、C型孔和D型孔排種盤,對排種機(jī)構(gòu)充種性能進(jìn)行單因素試驗(yàn),以得到較優(yōu)播種速度與風(fēng)壓。當(dāng)播種速度為12 km/h時,調(diào)節(jié)風(fēng)壓為-3.5、-4.0、-4.5、-5.0和-5.5 kPa進(jìn)行試驗(yàn)探究,試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示:在試驗(yàn)水平內(nèi),4種型孔多充率和漏充率總體變化基本一致,多充率隨風(fēng)壓增大而增加,漏充率隨風(fēng)壓增大而減小。其中,A型孔多充率最低,漏充率最高,B和D型孔多充率均較高,漏充率較低,C型孔多充率和漏充率均位于中等。

A、B、C和D即為A型孔、B型孔、C型孔和D型孔,圖10同。A, B, C and D represent type A hole, type B hole, type C hole and type D hole respectively, the same as the Fig.10.圖9 4種型孔排種盤不同風(fēng)壓下的多充率(a)和漏充率(b)Fig.9 Multi-charge rate (a) and leakage rate (b) of four types of holes under different wind pressures

由于已漏充的型孔無法再次吸附種子,而吸附多粒種子的型孔可以由清種刀進(jìn)一步處理,因此漏充率更為重要,但多充率過高會導(dǎo)致清種刀負(fù)擔(dān)過大,易導(dǎo)致卡種現(xiàn)象。綜合考慮,本研究選用風(fēng)壓為-5 kPa,對4種型孔在播種速度為10、11、12、13和14 km/h時的充種性能進(jìn)行試驗(yàn)探究。試驗(yàn)結(jié)果見圖10:作業(yè)速度對多充率影響不明顯,對漏充率影響較為明顯,且隨作業(yè)速度的增加,漏充率逐漸降低。4種型孔排種盤的漏充率具有明顯差距,同一速度下,型孔A漏充率最高,C型孔位于中等;B和D型孔相對較低,但D型孔坡度較緩,適應(yīng)性較好,相對于B型孔具有一定優(yōu)勢,當(dāng)作業(yè)速度為10 km/h時,D型孔漏充率最低為2.9%。

圖10 4種型孔不同速度下的多充率(a)和漏充率(b)Fig.10 Multi-charge rate (a) and leakage rate (b) of four types of holes under different wind speed

綜合對比發(fā)現(xiàn),當(dāng)作業(yè)速度為10 km/h,風(fēng)壓為-5 kPa時,各型孔充種效果相對較優(yōu)。為進(jìn)一步檢測各型孔在較優(yōu)水平下的充種效果,本研究針對4種型孔對應(yīng)的排種盤,以較優(yōu)水平進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示,可見,各型孔多充率由大到小依次為:D型孔、B型孔、C型孔、A型孔;漏充率由大到小依次為:A型孔、C型孔、D型孔、B型孔,與前期試驗(yàn)結(jié)論基本相符。

表2 4種型孔充種性能單因素驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Single factor verification test results of four types ofhole filling performance %

3.3.2二因素全水平試驗(yàn)

針對D型孔排種盤的顯著優(yōu)勢,對D型孔排種盤充種性能進(jìn)一步探究,以播種速度(9、10、11和12 km/h)和風(fēng)壓(-4.0、-4.5、-5.0和-5.5 kPa)為試驗(yàn)水平,以多充率和漏充率為指標(biāo)進(jìn)行二因素全水平試驗(yàn),每組試驗(yàn)3次,試驗(yàn)結(jié)果見圖11。當(dāng)播種速度一定時,隨著風(fēng)壓的增加,多充率呈上升趨勢,漏充率呈下降趨勢,說明風(fēng)壓大小對多充率和漏充率具有顯著影響。當(dāng)風(fēng)壓值達(dá)到最大值-5.5 kPa時,D型孔不同作業(yè)速度下的多充率均取得最大值,漏充率均取得最小值;當(dāng)風(fēng)壓值為試驗(yàn)最小值-4 kPa時,D型孔不同作業(yè)速度下的多充率均取得最小值,漏充率均取得最大值。隨著播種速度的增加,D型孔相同風(fēng)壓下的多充率和漏充率變化趨勢不明顯,說明作業(yè)速度對多充率和漏充率影響能力較弱。

圖11 D型孔不同速度與風(fēng)壓下的多充率(a)和漏充率(b)Fig.11 Multi-charge rate and leakage rate of type D hole at different speeds and wind pressures

表3示出二因素試驗(yàn)方差分析結(jié)果,可見:速度和風(fēng)壓對多充率和漏充率的顯著性各不相同,其中速度對多充率一般顯著,對漏充率影響及其顯著,風(fēng)壓對多充率和漏充率影響均及其顯著,兩者交互作用對多種率和漏充率均一般顯著。

表3 二因素試驗(yàn)方差分析Table 3 Two-factor test analysis of variance table

充種過程中由于清種刀的作用,多吸附的種子可以被清除,但未吸附種子的型孔無法再次吸附,因此漏充率相對于多充率更為重要,為提高充種性能,應(yīng)保證漏充率足夠小,多充率盡量小。為探究D型孔對應(yīng)的最優(yōu)解,借助Design-expert優(yōu)化模塊對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,邊界條件為:

式中,Ps為播種所需風(fēng)壓,kPa。計算得出的較優(yōu)參數(shù)為:播種速度10.01 km/h,風(fēng)壓-5.23 kPa,該條件下多充率為10.12%,漏充率3.75%。

為探究優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性,對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)重復(fù)3次,每次計算150粒種子,最后取3次試驗(yàn)結(jié)果平均值:多充率為9.95%,漏充率3.62%,結(jié)果與理論值相近,滿足要求。

4 結(jié) 論

本研究針對現(xiàn)有棉花排種機(jī)構(gòu)作業(yè)速度低,精度不夠高等問題,對電驅(qū)氣吸式排種機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,重點(diǎn)對排種盤上不同型孔類型流場壓力的變化情況進(jìn)行仿真分析,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真的可行性,主要結(jié)論如下:

1)簡單圓柱型孔阻尼較大,入口風(fēng)壓最??;圓錐型孔入口風(fēng)壓最大,吸種口的中心及邊緣風(fēng)壓差較大;弧線狀型孔入口風(fēng)壓僅次于圓錐型孔,吸種口風(fēng)壓相對均勻;圓柱與圓錐相結(jié)合型孔風(fēng)壓相對較小,吸種口風(fēng)壓也相對均勻。

2)單因素試驗(yàn)結(jié)果表明,作業(yè)速度對多充率影響不明顯,對漏充率影響較為明顯,隨作業(yè)速度的增大,漏充率逐漸降低;風(fēng)壓對多充率和漏充率影響均明顯,多充率隨風(fēng)壓增大而增加,漏充率隨風(fēng)壓增大而減小。各型孔根據(jù)多充率由大到小排序?yàn)椋夯【€狀型孔、圓錐型孔、圓柱與圓錐相結(jié)合型孔、圓柱型孔;根據(jù)漏充率由大到小排序?yàn)椋簣A柱型孔、圓柱與圓錐相結(jié)合型孔、弧線狀型孔型孔、圓錐型孔,與前期試驗(yàn)結(jié)論基本相符。對弧線狀型孔充種性能的二因素全水平試驗(yàn)表明,當(dāng)播種速度為10.01 km/h,風(fēng)壓為-5.23 kPa時,對應(yīng)的多充率為9.95%,漏充率3.62%。

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