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种肥穴播器是课题组提出的覆膜穴播机的核心部件,本文对种肥穴播器作了系统的理论分析,使用虚拟样机技术对穴播器进行了仿真分析,确定了穴播器主要结构参数的设计方法,并在台架和土槽试验中得以验证。
研究了穴播器鸭嘴打开机构、成穴原理及种肥分区穴播原理。提出了一种新的鸭嘴凸轮强制开启机构,即凸轮—曲柄连杆开启机构,建立了该机构中凸轮升程的参数方程,分析了各参数对凸轮升程的影响,优化了机构参数;优化设计了凸轮的合理安装位置和凸轮的结构参数,使鸭嘴具有不堵土、不夹土、不夹膜的优点;研究了穴播器的成穴原理,分析出影响穴孔大小的因素;分析种肥分区穴播原理,得到种子(肥料)按时落入鸭嘴的条件。
将虚拟样机技术应用于穴播器的设计与研究中。建立虚拟样机模型,对比鸭嘴两种凸轮强制打开方式的特点,验证了凸轮升程数学模型;为研究鸭嘴入土深度和滑移率两因素对穴孔大小的影响,进行了二元方差仿真试验;对影响穴播器最大转速的因素分别进行了正交试验和单因素试验。仿真试验表明,鸭嘴入土深度、滑移率均对穴孔大小有显著影响,穴孔大小随鸭嘴入土深度的增大而增大,随滑移率的增大先减小后增大;影响穴播器播种性能的主次因素依次是:落种角、输种管与轮盘盖的夹角、输种管高度、输种管在落种口处倾角,四个因素的较优值分别为90°、600mm、30°和55°。为提高穴播器的作业速度,增设了斜块,当斜块斜度取35°、中心角取20°时,穴播器的最大可靠作业速度可以达到1.0m/s。
多次台架和土槽试验,测得当穴播器工作速度为1.0m/s时,穴播器的穴粒数合格率为91.6%,穴距合格率为95.4%,播深合格率为97.1%。