氣吸式免耕播種機(jī)排種裝置的振動(dòng)試驗(yàn)分析

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1、2015年4月農(nóng)機(jī)化研究第4期氣吸式免耕播種機(jī)排種裝置的振動(dòng)試驗(yàn)分析1a，21b1a345劉月琴，劉漢濤，趙滿全，李鋒，黃鵬飛，胡永文(1．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)a．機(jī)電工程學(xué)院;b．食品工程學(xué)院，呼和浩特010018;2．內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，呼和浩特010070;3．內(nèi)蒙古雙奇藥業(yè)，呼和浩特010010;4．西安西京學(xué)院，西安710123;5．公安海警學(xué)院機(jī)電管理系，浙江寧波315801)摘要:排種裝置作為氣吸式免耕播種機(jī)的關(guān)鍵部件，其由免耕地表引起的振動(dòng)對(duì)排種性能具有一定的影響。為此，對(duì)氣吸式免耕播種機(jī)排種裝置進(jìn)行了振動(dòng)分析和基于響應(yīng)面法的振動(dòng)排種優(yōu)化試

2、驗(yàn)。通過(guò)振動(dòng)模型簡(jiǎn)化和理論分析，由種子振動(dòng)受力分析得出臨界吸附力和臨界真空度的計(jì)算式。在田間振動(dòng)測(cè)試與理論分析的基礎(chǔ)上，利用精密排種試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了排種性能試驗(yàn)?；陧憫?yīng)面法分析的試驗(yàn)結(jié)果表明，影響氣吸式免耕播種機(jī)排種性能指標(biāo)的因素次序:合格指數(shù)主次順序?yàn)檎駝?dòng)頻率、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速、真空度;漏播指數(shù)主次順序?yàn)檎婵斩?、振?dòng)頻率、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速?？紤]到各因素之間的交互作用和農(nóng)藝要求，玉米排種的最優(yōu)參數(shù)是真空度為3～3．5kPa，種盤(pán)速度為25～30m/s，振動(dòng)頻率為55～65Hz。該結(jié)論為免耕播種機(jī)氣吸式排種裝置的性能優(yōu)化和免耕振動(dòng)機(jī)理的深入研究奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:排種裝

3、置;免耕;氣吸式;振動(dòng);響應(yīng)面法+中圖分類(lèi)號(hào):S223．26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003－188X(2015)04－0145－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.0350引言1振動(dòng)測(cè)試分析精密播種作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一直試驗(yàn)利用2BM－11型免耕播種機(jī)在內(nèi)蒙古自治受到人們的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其做了較多的研區(qū)武川縣上禿亥鄉(xiāng)保護(hù)性耕作項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行。選擇玉［1－3］究。氣吸式免耕播種機(jī)是將免耕播種技術(shù)與精密米茬子地作為試驗(yàn)地，頻譜信號(hào)分析采用漢寧窗調(diào)制播種技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一種現(xiàn)代化精密播種機(jī)。氣吸函數(shù)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻率主

4、要分布在1000Hz以?xún)?nèi)，設(shè)定的［16］式排種裝置是保證排種質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)精密播種的重要部分析頻率范圍為0～800Hz。從分析結(jié)果中選擇一［4－6］件。排種裝置的工作過(guò)程是:風(fēng)機(jī)抽吸使真空室個(gè)有代表性的加速度頻譜圖，去噪后形成頻譜包絡(luò)線產(chǎn)生負(fù)壓，種子被吸附在排種盤(pán)吸種孔上;當(dāng)通過(guò)刮如圖1所示。圖1中橫坐標(biāo)為頻率、縱坐標(biāo)為加速種板時(shí)，多余的種子被剔除掉;當(dāng)吸孔轉(zhuǎn)離真空室時(shí)，度。其中，單位為μU、1U所代表的加速度值是經(jīng)放2種子靠自重下落，經(jīng)導(dǎo)種管落入種溝，完成一個(gè)工作大倍數(shù)計(jì)算得到的數(shù)值，單位為m/s，縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)［7－9］循環(huán)的排種。氣吸式精密播種機(jī)播種質(zhì)量

5、的影坐標(biāo)。響因素主要有排種盤(pán)轉(zhuǎn)速、真空壓力、導(dǎo)種管形式、投種高度和投種速度等。對(duì)于免耕地表作業(yè)，還有一些［10－12］其他因素的影響，如排種器的振動(dòng)、沖擊、充種［13－15］時(shí)種子群的拖帶及種粒之間的碰撞等。本文通過(guò)免耕地表實(shí)測(cè)排種器的振動(dòng)特性、振動(dòng)頻譜圖分析及對(duì)免耕播種機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化后進(jìn)行理論分析，獲得圖1振動(dòng)模態(tài)頻譜免耕播種機(jī)的振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，同時(shí)在振動(dòng)排種試驗(yàn)臺(tái)Fig．1Thespectrumofvibrationmode上進(jìn)行試驗(yàn)，利用響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)排種參數(shù)。［17］由于地面凹凸不平，沒(méi)有一定的規(guī)律性。從圖1振動(dòng)的模態(tài)頻譜圖可以看出，這些特征頻率

6、與免耕收稿日期:2014－05－14基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51365034)地面有密切關(guān)系。所以，可以認(rèn)為該波為地面激振引作者簡(jiǎn)介:劉月琴(1977－)，女，內(nèi)蒙古察右前期人，博士研究生，(E－起的一個(gè)特征波形，從頻譜圖的包絡(luò)線可以判斷該振mail)liuyueqin103@126．com。動(dòng)為隨機(jī)振動(dòng)。當(dāng)然，圖1中的加速度是激振器選型通訊作者:趙滿全(1955－)，男，內(nèi)蒙古土右旗人，教授，博士生導(dǎo)師，［18］(E－mail)nmgzhaomq@163．com。的一個(gè)重要的參數(shù)。·145·2015年4月農(nóng)機(jī)化研究第4期圖4為在振動(dòng)條件下種子在

7、吸孔上的受力狀況。2振動(dòng)條件下種子的受力分析圖4(a)中，在吸附力的作用下，J為種子隨排種盤(pán)旋氣吸式免耕播種機(jī)排種單體結(jié)構(gòu)如圖2所示。其轉(zhuǎn)引起的離心慣性力，其方向隨轉(zhuǎn)角α而改變;F為由切茬圓盤(pán)刀、施肥輪、播種開(kāi)溝器、播種管、鎮(zhèn)壓輪、種子隨排種盤(pán)旋轉(zhuǎn)引起的切向慣性力;Ff1為種子間的排種器和種箱等主要部件構(gòu)成。摩擦力。當(dāng)排種盤(pán)經(jīng)過(guò)種子堆時(shí)出現(xiàn)Ff1，離開(kāi)種子堆后此力不存在。Fz為種子受到的振動(dòng)慣性力，即Fz=m0az(1)其中，az為種子加速度，m0為種子質(zhì)量?！鷄z=aτ+an+ay(2)其中，aτ為振動(dòng)切向加速度，an為振動(dòng)法向加速度，ay為排種

8、器在鉛垂方向的振動(dòng)加速度。它們分別······2··由aτ=lθ、an=lθ、a