气吸滚筒式精密排种器的优化说明书[带图纸].doc

编号（学号）：12254002毕业论文（设计）（2012届本科）题目：气吸滚筒式精密排种器的优化学院：工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：王晋军指导教师：张祖立（教授）完成日期：2012年6月7日目录摘要.1ABSTRACT.2第一章绪论.31.1研究小颗粒种子精播技术的目的和意义.31.2国内外气力式精密排种器的发展概况.31.2.1国外气力式排种器的发展概况.41.2.2国内气力式排种器的发展概况.41.3本文研究的内容.5第二章气吸滚筒式精密排种器的优化设计.62.1排种器结构及工作原理.62.1.1总体结构.62.1.2工作原理.72.2.1排种滚筒上吸孔的设计.82.2.2排种滚简内部正负压腔的设计.82.3排种装置的优化设计.102.4本章小结.11第三章气吸滚筒式精密排种器的理论分析.123.1种子所受吸附力及吸种高度的确定.123.1.1吸附力及其影响因素.123.1.2吸种高度及影响因素.133.2气吸滚筒式精密排种器吸种过程及其影响因素的分析.163.2.1种子从种箱到被吸孔吸附过程分析.173.2.2种子被吸附到滚筒上并随之运动的条件.193.3气吸滚筒式精密排种器的排种过程分析.203.3.1排种误差.203.3.2种子落地碰撞角和碰撞速度.233.3.3排种过程影响因素分析.243.4本章小结.24第四章气吸滚筒式精密排种器气流场的计算机仿真.254.2ANSYS仿真初始边界条件的设定.264.2.1吸孔的结构形状及初始化条件.264.3仿真结果.284.3.1吸孔形状对吸种性能的影响.284.3.2吸孔导程对吸种性能的影响.314.3.3吸孔孔径大小对吸种性能的影响.324.3.4吸种滚筒内部负压区气流场仿真.344.3.5吸种滚筒内部正压区气流场仿真.364.4本章小结.38第五章总结与展望.39参考文献.41致谢.43沈阳农业大学学士学位论文1摘要世界各国都很重视精量播种技术，精密播种可以节约大量的种子，节省田间间苗定苗用工，增加作物产量。本文在对国内外现有的气吸滚筒式精密排种器深入研究的基础上，对原有的设计进行了改进并制造了一种新型的气吸滚筒式精密排种器。该排种器具有以下的特点:首先，对主轴结构进行了优化设计，采用了一根主轴形成两个压腔的设计方法，既保证了同轴度又减少了轴承的磨损，大大延长了轴承的使用寿命。其次，由于采用了弹簧结构，在隔气板与滚筒内壁接触转动的过程中，减少了因摩擦而导致的磨损漏气的问题。第三，对种箱进行了激振，使种子在种箱中形成“沸腾”状态，更有利于滚筒的吸种。结合该气吸滚筒式精密排种器，本文主要开展了以下几个方面的研究工作:1.对气吸滚筒式精密排种器的吸种及排种过程进行了理论分析，得到了吸附力、吸种高度、排种误差、碰撞角和碰撞速度等数学模型，并对影响吸排种效果的因素进行了分析。2.运用ANSYS有限元分析软件对吸孔及正负压腔的气流场进行了建模与仿真试验，结果表明:直孔的吸种性能比锥形孔和沉孔好:孔径越大，吸种能力越强；吸孔导程对吸种性能无显著影响；滚筒壁上的吸孔靠近正负压腔气流大的地方，受到气流的影响也较大。通过对气吸滚筒式精密排种器的理论分析和计算机仿真，得到了一些规律，为其实际应用奠定了基础。关键词:精密播种；气吸滚筒式精密排种器；有限元分析；理论分析；气吸滚筒式精密排种器的优化2ABSTRACTPrecisionseedingisattachedimportancetobyallovertheworld,foritcansavealotofseedsandmuchtimetoplantthemandincreasetheoutput.Basingonresearchingdomesticandforeignair-suctioncylinderprecisionseeder,anewtypeofair-suctioncylinderprecisionseederwasdesignedandmanufactured.Therearesomemeritsoftheseeder:First,themainshaftwithtwocavumswasoptimizedwhichreducedtheabrasionandprolongedthelifeofthebearings.Second,thespringstructurewasadopted,sothegasleakagebetweentheplasticboardandtheseederswallwaseliminatedbecauseoffriction.Third,theseedsboxwasvibratedthatavailedpickingupseeds.Basingontheair-suctioncylinderprecisionseeder,theresearchwasdoneasfollows:1.Seedpickupandseedejectionweretheoreticallyanalyzedandmathematicalmodelsofpickupforce,pickupdistance,releaseerror,impactangleandimpactvelocitywerededuced.2.ANSYSfiniteelementanalysissoftwarewasusedtodevelopthemodelandsimulatetheairflowdistributionofthesuckingholes,positiveandnegativecavums.Theresultsshowedthattheperformanceofstraightholeswerebetterthanconicalholesandcountersunkholes；thebiggerofthediameteroftheholes,thebetteroftheirsuckingeffect,butthedistanceofairtravelinghadnearlynoinfluencetosuckingeffect；theholeswhichwereclosetotheairflowinthewallofthedrum-seederwereinfluencednotably.Throughcomputersimulationandtheoreticalanalysis,somelawsusefulforpracticalapplicationwerefound.KEYWORDS:Precisionseeding；Air-suctioncylinderprecisionseeder；Finiteelementanalysis；Theoreticalanalysis；沈阳农业大学学士学位论文3第一章绪论1.1研究小颗粒种子精播技术的目的和意义世界各国都很重视精量播种技术，发达国家已基本实现大、中粒作物的精量播种，节本增效显著，但对油菜、谷子等小颗粒作物的精播技术有待进一步的研究【1】。本文以油菜种子为例，探讨了小颗粒种子的精播问题。油菜是世界上重要的油料作物之一，成熟的油菜籽多为球形或近似球形的小颗粒，其直径为1.27-2.05【2，3】。油菜在我国常年种植面积约为800万公顷，其种子含油量为30%-50%，是我国重要的油料作物。长期以来，我国油菜种植面积和总产量均居世界第一，占世界油菜种植面积和总产量的30%左右。根据资料显示，1996年以来，菜籽油占我国食用植物油消费量的近35%。当前我国油菜产业的种植面积大、总产量高，市场需求量和发展潜力都很大。2000年全国油菜种植面积扩大到800万公顷，产量达到1013万吨。随着人们生活水平的提高，对植物油的消费也日益增长，加工能力膨胀对油料需求加大，我国从1999年开始进口油菜籽，1999年以来每年进口油菜籽250万吨左右，特别是近几年来，进口油菜籽产品的数量有呈现大幅度上升的趋势【4】。自20世纪80年代以来，我国双低油菜发展迅速，但油菜播种基本为开沟人工溜种，播量较大，不但浪费种子，劳动强度大，而且播种质量难以保证，遇干早缺苗严重，遇雨涝出苗过稠，间苗、定苗费工，并易形成高脚弱苗，影响产量。因此对优质油菜种子进行精密播种迫在眉睫。精密播种优越性有如下几点:1.精密播种可以节约大量种子。2.节省田间间苗定苗用工。精密播种苗齐苗壮，不拥挤，可提高田间间苗定苗工效，甚至可以取消间苗定苗工作。3.可增加作物产量。精密播种的苗分布均匀，透风透光性好，能充分利用土壤中的水分营养。苗期发育好，苗齐苗壮，可增产10%-30%。本课题根据油菜种子的特性，对其精密播种部件一滚筒气吸式精密排种器开展研究工作，为推进精播小颗粒种子的机械化进程开创一条新路。1.2国内外气力式精密排种器的发展概况精密排种器按其工作原理可分为机械式和气力式。气力式排种器包括气吸式、气吹式、气压式三种；机械式主要有窝眼轮式、圆盘式、指夹式等。气力式排种器具有对种子适应性强，损伤轻等优点。