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【6h】

Design and Test Design of a Pneumatic Precision Metering Device for Wheat

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文摘

英文文摘

List of tables

List of figures

List of abbreviations

CHAPTER Ⅰ:INTRODUCTION

CHAPTER Ⅱ:LITERATURE REVIEWS

CHAPTER Ⅲ:MATERIALS AND METHODS

3.1.Objective of the research

3.2.Equipment and Instruments Used in the Experiments

3.2.1.Test stand with camera system

3.2.2.The 2BFQ-4 combined planter

3.2.3.Physical characteristics of wheat kernels

3.2.4.Determination of angle repose

3.3.Modification of the Pneumatic Metering Device for Rapeseed

3.3.1.The rapeseed metering device

3.3.2.Operating principle of the rapeseed metering device

3.3.3.Modifications of the rapeseed metering device to suit wheat

3.3.4.Determination of theoretical and practical seed spacing

3.3.5.Suggested seed plates for wheat

2.3.6.Testing a new seed plates

3.3.7.New shield and plates for the modified rapeseed metering device used for wheat

3.3.8.Field experiment with modified seeder

3.4.Introduction to ANSYS-CFX

3.5.Simulation process

3.6.The results of ANSYS simulation

3.6.1.Simulation of designed pressure inlet and seed plate under different levels of negative pressure

3.6.2.Comparison between cylindrical and revolved pressure inlet using a seed plate with 1.8mm under 2.5 kPa negative pressure

3.6.3.Simulation of different pressure inlets and different seed holes with 2.5 kPa negative pressure

3.7.Design of the Precision Metering Device for Wheat

3.7.1.Structure of the wheat seeder

3.7.2.Operating principles

3.8.Determination of seed holding ratio

3.9.Dynamic and kinematic analysis

3.10.The deficiency of the seed inlet and seed tube

3.11.Results of the vertical seed tube

3.12.Reducing the size of the cut-off device and designing a new shield with hooked seed tube

3.12.1.Laboratory testing using the new shield with hooked seed tube

3.12.2.Determination of QFI,MULI,MISI and KPM

3.12.3.Field experiment using the new shield with hooked seed tube

CHAPTER Ⅳ:RESULTS AND DISCUSSION

4.1.The results of laboratory testing using the test stand with camera system

4.1.1.The effect of rotating speed(RS)and negative pressure(NP)on quality of feed index(QFI),multiple index(MULI)and miss index(MISI)

4.1.2.The relationship between QFI,MULI,MISI,RS and NP

4.1.3.The effect of rotating speed(RS)and negative pressure(NP)on number of kernels per meter(KPM)

4.1.4.The significance and correlations between QFI,MULI,MISI,KPM RS and NP

4.2.The results of field experiment

CHAPTERV:CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS

5.1.Conclusions

5.2.Recommendations

Acknowledgements

REFERENCES

APPENDICES

Appendix A

Appendix B

Appendix C

Appendix D

Appendix E

Appendix F

Appendix G

Appendix H

Appendix I

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摘要

小麦是重要粮食作物,小麦排种器也是人们研究的重点,为了克服传统小麦播种所带来的缺点和不足,本文主要目标是研制一种气吸式小麦精量排种器,旨在解决小麦播种时破损、漏播和播种均匀性问题。该气吸式小麦精量排种器样机在工程实训中心试制加工,并在实验室和田间完成排种器性能测试试验,主要性能指标有合格指数、重播指数、漏播指数和单位长度播种量。性能试验安排在JPS-12精密播种试验台上完成,通过机器视觉系统来检测在不同工况下小麦气吸式排种器工作性能,最后将排种器安装在播种机上进行田间试验验证排种器性能。
   为了从理论上分析排种器结构参数对性能的影响,在排种过程的三个阶段建立动力学和运动学方程,分别是吸种阶段、护种阶段和投种阶段;最后采用流体仿真软件ANSYS/CFX对排种器负压气室模拟仿真,优化气吸式小麦排种器参数。
   试验结果表明排种器转速、负压以及它们的交互作用对排种性能有极其显著影响。当排种盘转速达到19转/分,负压为2.5kPa时,排种器合格指数达到最高92.98%,重播指数为2.01%,漏播指数为5.09%,单位长度播种量比精播量小。当排种器转速达到34转/分,负压为4.5kPa时,单位长度播种量达到53颗时,满足亩播量要求,排种器的合格指数为89.11%,重播指数为9%,漏播指数为1.88%,试验结果表明该气吸式排种器可以达到精量播种的要求。
   通过排种过程动力学和运动学分析并在实验室条件下进行试验验证,试验分析表明排种器排种性能受负压和转速的影响显著。当负压增大时,排种器合格指数增加,重播指数和漏播指数降低;当排种器的转速增大时,合格指数降低,漏播指数增加。通过对排种器进行动力学分析,当增加排种盘摩擦系数tanαg,可以增加排种器的吸种性能,我们可以通过选择具有较大摩擦角材料来提高排种器吸种性能;同时增大排种盘型孔孔径可以增加吸附力,提高排种器的吸种性能。
   将气力式小麦精量排种器安装在播种机上完成田间播种,田间试验表明:气力式小麦精量排种器能实现小麦精量排种,排种均匀性较好。小麦出苗后测量其粒距,统计分析其平均粒距为62mm,跟试验室条件下测试粒距64mm基本一致,田间试验排种器平均合格指数为72.25%,此次数据测量重复十次,其中单次最高合格指数可达85.7%。
   采用流体软件ANSYS模拟在不同负压条件下,分析排种器负压区气室内压强变化云图,仿真试验表明:当负压值为2.5kPa、3.5kPa和4kPa时,负压气室内云图跟实际接近,且气室内压强云图较均匀,仿真结果与试验结果一致。在实验室条件下对排种器性能试验研究表明:负压为2.5kPa、3.5kPa和4kPa时,在不同的转速下气力式小麦精量排种器合格指数均较高。

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