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基于DEM-MBD耦合算法的振动深松土壤扰动过程分析 被引量：18
1
作者 董向前 苏辰 +5 位作者 郑慧娜 韩瑞球 李永磊 万里鹏程 宋建农 王继承 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期34-43,共10页
为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析。采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DE... 为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析。采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DEM建立耕作土壤的离散元模型,考虑土壤颗粒的黏性、弹性和塑性,采用非线性粘结弹性塑形(Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion,EEPA)接触模型分析振动作用下全方位深松铲对土壤的扰动作用。仿真结果表明:作业过程中土壤扰动分界面与铲尖运动轨迹重合;在入土行程阶段铲尖对土壤扰动形成新月形扰动区域;在振动频率f为5 Hz且前进速度v为0.56 m/s条件下,振动作业阶段土壤颗粒速度呈现出低速0~0.1 m/s、中速0.1~0.3 m/s和高速0.3~0.5 m/s分布,依此将铲尖附近区域划分为过渡区、回填区和扰动区,各个区域随时间周期规律性变化和循环;深松铲在空间范围内对土壤的扰动主要聚集在铲体结构内部,扰动范围取决于全方位深松铲的最大横截面积,通过土槽试验验证了土壤扰动截面轮廓形状与仿真结果具有一致性。研究结果直观呈现了振动深松机对土壤的扰动过程及土壤颗粒的速度分布情况,可为定性解释全方位深松铲对土壤的扰动情况提供参考。 展开更多
关键词 离散元法 振动 深松 多体动力学 耦合算法
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点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机设计与试验 被引量：7
2
作者 刘彩玲 李方林 +3 位作者 姜萌 黄嵘彪 戴磊 郜占鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期20-29,共10页
针对目前蔬菜机械化播种精度低的问题,该研究设计了一种点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机。通过对蠕动泵胶装置、棘轮点胶装置、排种装置的机构分析,确定了各机构的结构参数,并以导种管长度、导种管截面角度以及窝眼轮转速为试验因... 针对目前蔬菜机械化播种精度低的问题,该研究设计了一种点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机。通过对蠕动泵胶装置、棘轮点胶装置、排种装置的机构分析,确定了各机构的结构参数,并以导种管长度、导种管截面角度以及窝眼轮转速为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行导种管优化试验。结果表明,当导种管长度为56 mm,截面角度为35°、排种轮转速为30r/min时,纸带上有效区种子占比达57.23%。以泵胶装置辊子转角和预胶化淀粉与水混合物质量比为试验因素,对直径为1.5~2.0 mm的上海青605种子进行粘附试验。结果表明,当辊子转角为10°,预胶化淀粉与水混合物质量比为1:6时,单粒种子粘附率达97.4%。开展整机对不同品种小粒径蔬菜种子的适应性试验,结果表明,在0.5~1.5m/s作业速度下,上海青605和四季小白菜的播种单粒率均大于95%,株距变异系数均小于10%。与现有电控锥盘式蔬菜播种机相比,单粒率提高了3.53%,工作效率提高了50%,满足NY/T1143-2006规定的精密播种性能指标要求,该研究可为小粒径种子蔬菜精密播种机的结构设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 蔬菜 播种机 精密播种 小粒径 点胶 纸带
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小麦精少量播种播量检测系统研制 被引量：11
3
作者 姜萌 刘彩玲 +3 位作者 都鑫 戴磊 黄嵘彪 袁昊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期50-58,共9页
针对小麦精少量播种存在种子相互重叠、播种量准确检测难的问题,该研究以小麦宽苗带精少量播种施肥机为载体,基于红外检测原理,开发了内插式播种量检测传感器。根据种子通过传感器的运动过程,确定系统采样频率为1×103Hz。分别对1、... 针对小麦精少量播种存在种子相互重叠、播种量准确检测难的问题,该研究以小麦宽苗带精少量播种施肥机为载体,基于红外检测原理,开发了内插式播种量检测传感器。根据种子通过传感器的运动过程,确定系统采样频率为1×103Hz。分别对1、2和3粒种子通过检测区域时的传感器电压进行采样,并通过传感器电压峰值和均值2种方法,确定了区分1粒与2粒、2粒与3粒种子的判定阈值。以衡观35、济麦22和存麦11为对象进行静态试验,结果表明2种方法的平均绝对百分比检测误差分别为7.08%和8.87%,不同品种间最大检测误差分别为0.72%和1.18%。为进一步提高检测精度,对峰值检测法进行修正,修正系数为7.08%。田间试验结果表明,系统的绝对检测误差范围为1.12%~5.63%,平均绝对百分比误差为3.12%,所研制的播种量检测系统具有较高的检测准确率,满足播种量120~180 kg/hm2、作业速度2.5~4.6 km/h条件下的播量检测要求,且具有较好的抗日光和粉尘干扰性能。 展开更多
关键词 农业机械 传感器 小麦 播种量监测 田间试验
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宽苗带勾型窝眼轮式小麦精量排种器设计与试验 被引量：40
4
作者 刘彩玲 魏丹 +3 位作者 都鑫 姜萌 宋建农 张福印 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期75-84,共10页
为解决宽苗带小麦精密播种排种器排种均匀性差的难题,结合小麦精量排种技术提出一种勾型窝眼轮式宽苗带小麦精量排种器,使种子行内分布均匀,行间种子不散乱。对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了种层厚度调节板水... 为解决宽苗带小麦精密播种排种器排种均匀性差的难题,结合小麦精量排种技术提出一种勾型窝眼轮式宽苗带小麦精量排种器,使种子行内分布均匀,行间种子不散乱。对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了种层厚度调节板水平距离、窝眼布置形式、窝眼个数、窝眼倾角、种箱底板倾角对充种性能影响的单因素试验。在此基础上以勾型窝眼轮转速、种层厚度调节板垂直高度和窝眼长度为试验因素进行了多元二次回归旋转正交组合试验并应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验数据进行分析,得到回归模型和因素对指标影响关系,确定了影响单粒率重要性大小依次为窝眼长度、种层厚度调节板垂直高度和排种轮转速,排种轮转速与窝眼长度间交互作用不可忽视;影响合格率重要性由大到小依次为种层厚度调节板垂直高度、排种轮转速和窝眼长度。基于回归模型进行多目标参数优化,结果表明:排种轮转速为23. 05 r/min、窝眼长度为7. 00 mm、种层厚度调节板垂直高度为25. 00 mm时,合格率为98. 59%。对该优化参数组合下的排种器进行充种性能和排种性能台架试验,结果表明:充种合格率为98. 01%,试验验证结果与仿真优化结果相吻合,验证了仿真优化结果的可靠性,此时排种器4行间充种合格率变异系数仅为1. 20%,宽苗带各行间变异系数较小;排种合格率为90. 03%,行间排种合格率变异系数为1. 50%,行内均匀性变异系数达到16. 54%,排种性能明显优于常用外槽轮排种器。 展开更多
关键词 小麦 宽苗带 勾型孔式排种器 离散元法
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锥面导流水平盘式小麦精量排种器设计与试验 被引量：12
5
作者 刘彩玲 都鑫 +3 位作者 张福印 马拓 张皓瑒 黎艳妮 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期56-65,共10页
为实现小麦低播量精密播种,提高小麦精密排种器播种精度,提出了一种锥面导流水平盘式小麦排种器,对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了导条型式、型孔个数、锥盘转速、锥盘锥角对充种性能影响的单因素试验。在此基... 为实现小麦低播量精密播种,提高小麦精密排种器播种精度,提出了一种锥面导流水平盘式小麦排种器,对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了导条型式、型孔个数、锥盘转速、锥盘锥角对充种性能影响的单因素试验。在此基础上以锥盘转速、种层厚度和型孔长度为试验因素进行了多元二次回归旋转正交组合试验并应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验数据进行分析,得到回归模型和因素对指标影响关系,确定了对单粒率影响由大到小依次为锥盘转速、型孔长度和种层厚度;对合格率影响由大到小依次为锥盘转速、种层厚度和型孔长度,转速和种层厚度、种层厚度和型孔长度间存在交互作用。基于回归模型进行多目标参数优化并对最优组合参数进行排种性能的台架试验验证,结果表明,在转速19 r/min、型孔长度8 mm、种层厚度为8 mm时排种合格率为90. 13%、漏充率为9. 87%、单粒率为49. 50%,与仿真优化结果相吻合,验证了仿真优化结果的可靠性。与原锥盘排种器的性能对比试验表明,设计的锥面导流水平盘式排种器在速度为3、4、5 km/h时,合格率分别提高了3. 4、2. 1、1. 9个百分点,3 km/h时破碎率降低了0. 2个百分点,无论排种性能还是破碎率指标均优于原锥盘排种器。 展开更多
关键词 小麦 排种器 渐开线导条 离散元法 设计 试验
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小麦宽苗带精量播种施肥机设计与试验 被引量：20
6
作者 姜萌 刘彩玲 +3 位作者 魏丹 都鑫 蔡培原 宋建农 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期53-62,共10页
为解决小麦宽苗带播种均匀性差和开沟阻力大的问题,设计了一种窝眼轮式精量排种、内四等分输种管间隔输种的小麦宽苗带精量播种施肥机。对关键部件进行了理论分析,并对旋耕覆土过程进行了离散元仿真研究,在此基础上进行了排种器台架试... 为解决小麦宽苗带播种均匀性差和开沟阻力大的问题,设计了一种窝眼轮式精量排种、内四等分输种管间隔输种的小麦宽苗带精量播种施肥机。对关键部件进行了理论分析,并对旋耕覆土过程进行了离散元仿真研究,在此基础上进行了排种器台架试验和整机田间试验。台架试验结果表明,窝眼轮转速为35 r/min时,行内播种均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数、种子破碎率分别为9.31%、2.30%和0.38%。田间试验结果表明,窝眼轮式排种器配套内四等分输种管提高了种子在苗带上的分布均匀性,播种均匀性变异系数为11.55%,苗带平均宽度为8.2 cm,正转旋耕装置能有效清理苗带、避免秸秆杂草堵塞;利用旋耕抛土原理能够实现对种、肥的分层覆土,播种和施肥平均深度分别为3.2 cm和9.4 cm,种肥深度垂直间距平均值为6.2 cm,变异系数分别为4.15%、2.97%和5.48%,较好地实现了种肥分层,整机设计满足大田播种农艺要求。 展开更多
关键词 小麦 播种机 宽苗带 旋耕 试验
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