水稻种群振动离散运动规律研究.docVIP

  水稻种群振动离散运动规律研究# 赵湛，李耀明，龚智强* （江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江 212013） 5 10 15 20 25 30 35 摘要：根据水稻籽粒的物理特性建立了椭球体颗粒模型，采用离散元法模拟了振动种盘内种 群的三维运动过程，结果表明，种群的离散程度主要取决于种子的数量和种盘振动参数，种 层越厚，种群离散越困难，种群的离散程度和质心运动速度均随振动强度的增加而增大。在 气吸振动式排种器性能试验台上进行了吸种性能试验，结果表明，水稻种层厚度为 10mm、 种盘振动频率 11Hz、振幅 10mm 附近，排种器的吸种精度最高达到 92%。 关键词：水稻种群；振动种盘；离散运动；数值分析 中图分类号：S223.2 Discrete motion law of paddy seeds in a vibration bed ZHAO Zhan, LI Yaoming, GONG Zhiqiang (Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology, Ministry of Education, Jiangsu University, Zhenjiang 212013) Abstract: An ellipsoid particle model was established according to the physical properties of paddy seed and the seeds motion in a 3-dimensional vibration seeder bed was simulated using discrete element method (DEM). The results indicated that the discrete stage of seeds was primarily depended on the number of seeds and the vibration parameters of bed. With the increasing of seeds initial thickness, it became difficult for seeds to separated from each other. The discrete level and the motion velocity of seeds both increased with the increasing of vibration strength. Experiments were carried out on the vacuum-vibration precision seeder and the maximum pickup ratio of 92% was received with the seeds initial thickness of 10mm, bed vibration frequency of 11Hz and amplitude of 10mm. Key words: paddy seeds; vibration bed; discrete motion;numerical analysis 0 引言 精密播种是现代化农业发展的一个重要方向，精密排种器是实现穴盘机械化育苗的核心 部件。目前，国内外精密排种器主要以气吸式和机械式为主，其中机械式排种器结构简单， 但对种子外形尺寸要求较严，一般需对种子进行筛选或丸粒化处理，且排种时易伤种。气吸 式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好和适应性强的特点，可以大大提高 播种速度，是一种较为先进的排种装置，成为当前农业机械研究的热点[1-5]。 种群为散粒体物料，在种盘中自然堆积时相互之间存在复杂的挤压和摩擦作用力，不利 于实现精确吸种。特定物料的内摩擦系数基本是常数，要想在不改变其物态的情况下改变内 摩擦系数是不可能的，因此，为了增加流动性，普遍采用的方法是对种盘施加振动，使种子 产生向上的抛掷运动而相互分离，形成“准流体”状态，以减小籽粒间的摩擦力，提高吸种 精度[6-8]，本文主要运用了离散元法(discrete element method，DEM)对水稻种群的振动离散运 动规律开展研究。 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20103227120010） 作者简介：赵湛，（1978－），男，副研究员，主要研究方向：现代农业机械设计及理论. zhaozhan@ujs.edu.cn -1-   40 45 50 55 60 65  1 种群振动离散运动的数值模拟 离散元法经