指夾式精量玉米排種器改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

1、指指夾式精量玉米排種器改進(jìn)設(shè)計(jì)夾式精量玉米排種器改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)與試驗(yàn) 1 排種器結(jié)構(gòu)與工作原理 1. 1 主要結(jié)構(gòu) 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。2 排種器關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)2. 1 取種指夾其結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括指夾片長(zhǎng)度 L 1 、 寬度 L 2 和尾片間隙角 。取種指夾結(jié)構(gòu)參數(shù)主要與所夾持玉米總體尺寸有關(guān)， 其設(shè)計(jì)遵循 2b L 1 L 2 l 原則。其中， b 為玉米籽粒寬度， l 為玉米籽粒長(zhǎng)度。 為提高夾持取種適應(yīng)范圍， 優(yōu)化設(shè)計(jì)出指夾合理結(jié)構(gòu)參數(shù)， 選取種植范圍較廣且籽粒尺寸等級(jí)不同的 3 種類型玉米品種(東農(nóng) 253、 德美亞

2、1 號(hào)、 豐和 7 號(hào))為依據(jù)。 根據(jù)表 1 中玉米籽粒尺寸參數(shù)， 設(shè)計(jì)指夾片長(zhǎng)度 L 1 =20 mm， 指夾片寬度 L2 =11. 5 mm。 取種指夾的開(kāi)啟空間與排種器充種效果有直接關(guān)系分析可知， 厚度方向的夾持運(yùn)動(dòng)最穩(wěn)定且受力較均勻， 為理想夾持狀態(tài)。設(shè)計(jì)指夾開(kāi)啟間隙為8 mm， 尾片間隙角 約為30。 2. 2 充種控制機(jī)構(gòu)目前常規(guī)排種器多采用空間凸輪機(jī)構(gòu)與指夾盤(pán)配合的形式進(jìn)行控制充種，根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求， 將指夾盤(pán)圓周角分為指夾開(kāi)啟角、充種持續(xù)角、 指夾夾持角及指夾推送角 4 部分， 分別表示指夾工作的 4 個(gè)狀態(tài)， 如圖 4 所示。根據(jù)導(dǎo)種口位置及種群位置，設(shè)計(jì)指夾開(kāi)啟角為 20，

3、 充種持續(xù)角為 160， 指夾夾持角為 30， 指夾推送角為 150。 2. 3 充種夾持過(guò)程分析 圖 5 表示指夾夾持在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的 3 種狀態(tài)形式， 即閉合、 夾持和開(kāi)啟。對(duì)夾持狀態(tài)中的取種指夾進(jìn)行受力分析， 具體如下:若保證取種指夾及玉米籽粒平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)， 必須使指夾桿中心軸所受力矩平衡， 即 在此基礎(chǔ)上， 以玉米籽粒為研究對(duì)象， 研究工作轉(zhuǎn)速與取種壓力的關(guān)系， 如圖 6 所示。 2. 4 清種振動(dòng)區(qū)清種區(qū)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括凹面區(qū)長(zhǎng)度 k、 深度 h 和凹面圓弧角。清種凹面區(qū)長(zhǎng)度由指夾片長(zhǎng)度確定， 凹面區(qū)深度由籽粒厚度確定， 其設(shè)計(jì)遵循根據(jù)指夾片尺寸及測(cè)得玉米幾何數(shù)據(jù)， 設(shè)計(jì)第二振動(dòng)凹面長(zhǎng)度k

4、 2 =28 mm， 第一振動(dòng)凹面長(zhǎng)度 k 1 =24 mm， 振動(dòng)凹面深度 h 1 = h 2 =8 mm。正常工作時(shí)， 排種器的工作轉(zhuǎn)速 n 為 15 35 r/min， 測(cè)量玉米籽粒千粒質(zhì)量及動(dòng)摩擦因數(shù)， 得出 m = 0. 27 g， = 0. 12 0. 15， 確定振動(dòng)凹面圓弧角 (2. 7， 7)， 同時(shí)振動(dòng)凹面上坡應(yīng)平緩些， 有利于籽粒的推出， 下坡應(yīng)陡峭些， 有利于籽粒的清種分離。 2. 5 導(dǎo)種帶導(dǎo)種帶結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括導(dǎo)種葉片間距離 S 和葉片傾斜角 。設(shè)定導(dǎo)種帶輪半徑 1 為 50 60 mm， 導(dǎo)種帶輪半徑 2為 100 110 mm， 投種點(diǎn)旋轉(zhuǎn)圓周角 為 55 65

5、， 將以上參數(shù)代入式(12)中可得葉片傾斜角 22. 3。 3 試驗(yàn)由充種過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析可知， 工作轉(zhuǎn)速和彈簧夾持力是影響排種器充種質(zhì)量的主要因素， 因此選取工作轉(zhuǎn)速和彈簧夾持力為試驗(yàn)因素。采用二因素五水平二次旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)。試驗(yàn)方案與結(jié)果如表 3 所示。通過(guò)Design- Expert 6. 0. 10 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析， 進(jìn)行因素方差分析， 篩選出較為顯著影響因素， 進(jìn)而得出相應(yīng)的回歸方程， 其中 x 1 為工作轉(zhuǎn)速， x 2 為彈簧絲徑， y 1 為合格指數(shù)， y 2 為重播指數(shù)， y 3為漏播指數(shù)。 為直觀地分析試驗(yàn)指標(biāo)與因素間關(guān)系， 運(yùn)用Design- Expert 6. 0. 10 軟件得到響應(yīng)曲面， 如圖10 所示。 4 結(jié)論(1)通過(guò)夾持充種、 振動(dòng)清種及柔性導(dǎo)種等方式， 改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種指夾式精量玉米排種器， 對(duì)其工作原理進(jìn)行分析， 優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)參數(shù)， 滿足單粒率高、 高速均勻、 低破損的作業(yè)要求。(