【摘 要】
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中国蚕豆种植面积和产量均居世界第一,2019年种植面积和产量分别为91万公顷和191万吨,约占全球的35%。蚕豆富含蛋白质、矿物质和维生素,在食品加工行业发展迅速。作为粮食、蔬菜和肥料兼用型作物,蚕豆种植面积逐年增加,但蚕豆种植大多数采用人工点播的方式,机械化水平低,劳动强度大,人工生产成本过高,严重阻碍了蚕豆产业的健康发展,推广蚕豆机械化种植势在必行。排种器作为播种机械的核心部件,是保证播种质量
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中国蚕豆种植面积和产量均居世界第一,2019年种植面积和产量分别为91万公顷和191万吨,约占全球的35%。蚕豆富含蛋白质、矿物质和维生素,在食品加工行业发展迅速。作为粮食、蔬菜和肥料兼用型作物,蚕豆种植面积逐年增加,但蚕豆种植大多数采用人工点播的方式,机械化水平低,劳动强度大,人工生产成本过高,严重阻碍了蚕豆产业的健康发展,推广蚕豆机械化种植势在必行。排种器作为播种机械的核心部件,是保证播种质量的重要手段。本文根据蚕豆种子的物料特性,设计了一款适合气吸式蚕豆播种的排种器,主要研究内容如下:(1)以云豆147为研究对象,测量分析蚕豆种子三轴尺寸、千粒重、密度等物理参数,测定蚕豆种子的参数和其与接触材料间的接触参数;采用逆向工程,基于组合球模型在EDEM中建立蚕豆种子颗粒模型,对比台架试验标定蚕豆种子颗粒与排种器所用材料ABS和铝合金以及蚕豆种子颗粒之间的接触参数。(2)结合蚕豆种子的物理特性,对排种器工作过程进行动力学分析,明确排种过程吸附单粒种子的临界条件,为排种器的设计提供理论基础,结合理论计算和经验公式确定气吸式蚕豆排种器的主要结构参数,并通过Solidworks软件对气吸式蚕豆排种器整体进行三维建模,确定其整体结构。(3)基于离散元软件EDEM软件对蚕豆排种器进行仿真分析,探究排种盘搅种结构的最佳结构和数量;基于FLUENT软件对蚕豆排种器的负压腔流场进行仿真分析,探究排种器负压腔的合理结构参数。(4)为验证气吸式蚕豆排种器的排种性能,在JPS-12计算机视觉排种器性能检测试验台开展排种器试验研究。对EDEM中仿真分析得出的最佳搅种结构和数量进行台架试验验证;通过改变排种盘气吸孔个数进行排种试验,确定当吸孔个数为10时合格指数较高;分别对气吸孔负压,气吸孔直径和排种盘转速进行单因素试验,得出三个因素的较优取值范围;以气吸孔负压、气吸孔直径、排种盘转速为试验因素,以合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标,对蚕豆排种器进行三因素二次回归正交旋转组合试验,试验结果表明:影响吸种合格指数的因素先后顺序为吸孔负压、排种盘转速和吸孔直径,在吸孔直径为11mm时,吸孔负压为1950~2080Pa,排种盘转速为45~53 r/min时,可获得合格指数大于88%,重播指数小于6%,漏播指数小于6%,通过对试验优化结果进行验证,试验结果与优化结果大致相同,为气吸式蚕豆播种机的研制提供理论基础和参数依据。
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