白蘿卜氣吸式精量排種器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

岳海霞　譚波　魏松　謝紅

摘要：為滿(mǎn)足白蘿卜機(jī)械種植要求，解決我國(guó)西南地區(qū)缺乏相關(guān)種植機(jī)械問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種氣吸式精量排種器。通過(guò)計(jì)算與理論分析，設(shè)計(jì)了排種器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)；對(duì)充種、攜種和投種階段種子受力進(jìn)行分析，確定了影響播種性能的主要因素。利用Fluent軟件仿真模擬不同型孔尺寸參數(shù)對(duì)負(fù)氣壓室氣流影響，確定了最佳型孔直徑參數(shù)，其型孔直徑范圍為2.079～2.178 mm。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化得到最佳參數(shù)組合為：排種盤(pán)直徑200 mm、型孔分布直徑160 mm、型孔個(gè)數(shù)16 個(gè)、型孔直徑2.2 mm。排種性能臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明，在工作轉(zhuǎn)速為30.54 r·min-1，負(fù)氣壓室氣壓為6.58 kPa，排種器單粒合格指數(shù)95.61%，漏播指數(shù)為0.64%，重播指數(shù)為2.04%。該研究結(jié)果有助于提高播種器性能，為白蘿卜精量播種機(jī)器設(shè)計(jì)與制造提供可靠參考。

關(guān)鍵詞：白蘿卜；氣吸式排種器；精量播種；仿真

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0233

中圖分類(lèi)號(hào)：S223.2+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10080864（2024）05012009

白蘿卜是我國(guó)重要的蔬菜作物，其具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。在我國(guó)西南地區(qū)，白蘿卜種植普遍以人工為主，缺乏相關(guān)精量播種機(jī)械。精量播種機(jī)的核心部件為精量排種器，依據(jù)其工作原理分為機(jī)械式和氣力式2種：機(jī)械式排種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工，但對(duì)播種物料形狀要求高，易對(duì)物料造成損傷[12]；氣力式按照其氣體流通方式主要分為氣吸式[34]、氣吹式[56]和中央集排式[7]3種，其中氣吸式排種器不易損傷種子，并且還能滿(mǎn)足播種機(jī)高速作業(yè)而廣泛應(yīng)用[8]。近年來(lái)，學(xué)者對(duì)玉米、水稻和花生等大中粒徑種子氣吸式排種器做了大量研究。丁力等[9-11]針對(duì)氣吸式玉米排種器在充種、卸種和清種階段影響播種性能的因素分別進(jìn)行分析，對(duì)玉米氣吸式排種器進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，一定程度上提高了玉米精量播種水平。Wang 等[12]設(shè)計(jì)了內(nèi)充氣式玉米排種器，對(duì)重播問(wèn)題進(jìn)行了研究，確定了排種裝置的前進(jìn)速度和工作壓力是影響排種性能的主要因素。衣淑娟等[13]針對(duì)谷子穴播過(guò)程中因谷子種殼脫落堵塞型孔問(wèn)題，設(shè)計(jì)了“正負(fù)氣壓”型孔輪組合式排種器，用負(fù)壓輔助充種，正壓強(qiáng)制投種以及清除型孔雜質(zhì)。史嵩等[14]采用壓力梯度力算法對(duì)氣吸排種器進(jìn)行了性能測(cè)試評(píng)估，建立了顆粒軌道模型，為排種性能指標(biāo)提供一定的參考。石林榕等[1]利用彈性橡膠制造吸種材料，增強(qiáng)了排種器在攜種過(guò)程中的穩(wěn)定性，很大程度上提高了滾輪式排種器在地勢(shì)不平作業(yè)條件下播種性能。

綜上，大部分研究主要針對(duì)粒徑較大種子氣吸式排種器的研究，對(duì)白蘿卜等小粒徑種子排種器的研究較少。為此，本文基于西南地區(qū)冬季、早春干旱缺水白蘿卜需鋪膜種植的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種氣吸式滾輪排種器，并對(duì)排種器的重要參數(shù)進(jìn)行了理論分析和優(yōu)化，得到最佳工作參數(shù)，可為白蘿卜精量播種機(jī)的研發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 排種器結(jié)構(gòu)及排種盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排種器主要由左殼體、鴨嘴固定架、排種器主體、鴨嘴、氣管種、擋板、密封圈、種盤(pán)限位架、吸種盤(pán)、右殼體、種室隔板等組成，如圖1所示。

氣吸式排種器依靠正負(fù)兩室的氣壓差進(jìn)行工作，其吸種盤(pán)分為4個(gè)區(qū)：吸種區(qū)、清種區(qū)、攜種區(qū)和落種區(qū)。作業(yè)時(shí)，種子在重力作用下從入種口進(jìn)入排種器種室底部，吸種盤(pán)在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，正負(fù)兩氣室在風(fēng)機(jī)的抽氣作用下形成氣壓差，當(dāng)型孔經(jīng)過(guò)種室底部，種子被吸附在型孔上；當(dāng)型孔吸附有多余的種子時(shí)，種盤(pán)經(jīng)過(guò)清種區(qū)時(shí)，在重力和清種機(jī)構(gòu)的作用下清除多余的種子，實(shí)現(xiàn)單粒攜種，多余的白蘿卜種子掉入吸種區(qū)；經(jīng)過(guò)攜種區(qū)進(jìn)入落種區(qū)，壓力差清除，種子在重力作用下落至鴨嘴內(nèi)，鴨嘴隨著播種輪旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，當(dāng)鴨嘴觸地并插入一定的深度，鴨嘴打開(kāi)完成投種，播種輪繼續(xù)滾動(dòng)，鴨嘴結(jié)構(gòu)離開(kāi)地面，彈簧恢復(fù)原形，鴨嘴關(guān)閉。

1.1.1 白蘿卜種子三軸尺寸

供試白蘿卜品種為貴州省種植面積較大的‘白玉2號(hào)，由貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。種子的形狀和尺寸直接影響種子的流動(dòng)性，決定了播種裝置排種孔徑的尺寸大小[15]。隨機(jī)選取300粒白蘿卜種子，通過(guò)數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精度0.01 mm）測(cè)定白蘿卜種子三軸（長(zhǎng)、寬、厚）尺寸均值為4.23 mm×3.47 mm ×2.20 mm。

1.1.2 型孔直徑設(shè)計(jì)

白蘿卜種子的三軸尺寸是排種盤(pán)型孔結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)[16-18]，型孔直徑計(jì)算方式如下。

式中，0.64～0.66為系數(shù)，d 為型孔直徑，mm； b為種子平均寬度，mm； L 為種子長(zhǎng)，mm；W 為種子寬，mm；T 為種子厚，mm。

1.1.3 孔數(shù)的設(shè)計(jì)

排種盤(pán)型孔數(shù)量對(duì)排種器轉(zhuǎn)速和粒距影響[20]，型孔數(shù)量計(jì)算公式如下。

式中，Z 為型孔數(shù)量；D 為排種盤(pán)直徑，mm；Vc為播種機(jī)作業(yè)速度，m·s-1；δ 為變異系數(shù)（0.05～0.12），取0.10；VI 為白蘿卜種子脫落時(shí)的速度，m·s-1；k 為株距，m。

1.2 排種運(yùn)動(dòng)過(guò)程受力分析

1.2.1 充種階段種子受力

在種子吸附過(guò)程中，種子由靜止到被型孔吸附的過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的受力過(guò)程，將白蘿卜種子視為尺寸均勻的剛性橢球體，所受力均作用在質(zhì)心上。忽略播種作業(yè)時(shí)機(jī)具振動(dòng)的情況及種子吸附過(guò)程中的次要因素，對(duì)種子顆粒的受力情況進(jìn)行分析。由于種子從種箱被吸附到型孔上的時(shí)間很短，假設(shè)種子未發(fā)生運(yùn)動(dòng)，受力過(guò)程如圖2所示。其中，G 為白蘿卜種子重力，N；R 為型孔處離排種盤(pán)中心的半徑，mm；ω 為排種器吸盤(pán)旋轉(zhuǎn)角速度，rad·s-1。

對(duì)排種過(guò)程中盤(pán)剛吸附種子臨界狀態(tài)，建立平衡方程（式3）。

式中，fq為排種器與白蘿卜種子間的摩擦力，N；fz為種箱其他白蘿卜種子對(duì)研究對(duì)象種子的摩擦力，N；N1為排種器對(duì)白蘿卜種子的支撐力，N；N2為種箱其他白蘿卜種子對(duì)其的支持力，N；γ 為排種器與白蘿卜種子的摩擦角，（°）；δ 為種箱其他種子對(duì)研究對(duì)象白蘿卜種子的摩擦角，（°）。

種子在恰能被吸盤(pán)吸附時(shí)白蘿卜種子在型孔處達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)白蘿卜種子負(fù)壓吸附力（Fq）如下。

Fq = N1 - G sin α - N2 cos （α + β ） -fz cos （90 - α - β） （4）

式中，G為白蘿卜種子動(dòng)力，N；α 為白蘿卜種子吸附角度，（°）；β 為種箱其他種子對(duì)研究對(duì)象白蘿卜種子支持力與水平方向的角度，（°）。

在型孔處的負(fù)氣壓（P）如下。

P = Fq／S （5）

白蘿卜種子可以視為橢球體，白蘿卜種子厚度在三軸中最小，在厚度上的界面為圓，即在吸附截面為最小值。故在截面最小值（式6）時(shí)，種子恰能被吸附的負(fù)壓為臨界負(fù)氣壓強(qiáng)（式7）。

考慮播種機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)，種子在吸種過(guò)程中由于機(jī)具作業(yè)振動(dòng)，摩擦以及種子外形不規(guī)則擠壓等情況，需要引入相關(guān)工況系數(shù)和可靠系數(shù)。查閱農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，外界系數(shù)K1和排種器吸種可靠系數(shù)K2。故保證排種器正常吸種條件如下。

2.2 攜種階段種子受力

當(dāng)白蘿卜種子隨著排種盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)種子之間的相互影響，并且在攜種過(guò)程中排種器運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)壓值穩(wěn)定，此時(shí)種子受到吸附力、排種器對(duì)種子的支持力、摩擦力、慣性離心力和自身重力達(dá)到平衡，隨排種盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此階段白蘿卜種子受力如圖3所示。其中，R 為型孔處離排種盤(pán)中心的半徑，mm；ω為排種器吸盤(pán)旋轉(zhuǎn)角速度，rad·s-1。對(duì)攜種過(guò)程種子受力分析如下。

式中，fq 為排種器與白蘿卜種子間的摩擦力，N；Fq 為白蘿卜種子受到的負(fù)壓吸附力，N；Fl 為白蘿卜種子所受到的離心力，N；α 為白蘿卜種子所受重力與吸附力的夾角，（°）。

攜種過(guò)程中吸附力利用公式（10）進(jìn)行計(jì)算。

白蘿卜種子在攜種過(guò)程中，種子吸附姿態(tài)基本保持不變，此時(shí)所需最小負(fù)壓值（Pmin）計(jì)算如下。

1.2.3 投種階段種子受力分析

在排種過(guò)程中，排種盤(pán)攜帶種子轉(zhuǎn)出投種區(qū)，負(fù)壓作用消失，此時(shí)種子只受自身重力和慣性離心力，并且白蘿卜種子沿著排種盤(pán)切線方向做拋物運(yùn)動(dòng)，因白蘿卜種子體積較小，忽略空氣阻力的影響，對(duì)白蘿卜種子投種過(guò)程做運(yùn)動(dòng)學(xué)分析如圖4所示。

投種過(guò)程中白蘿卜種子受力分析如下。

式中，G 為白蘿卜種子重力，N；m 為白蘿卜種子重量，kg；Fl 為白蘿卜種子所受的離心力，N；α為白蘿卜種子投種夾角，（°）；ax 為水平方向的加速度，m·s-2；ay 為豎直方向的加速度，m·s-2。

排種過(guò)程中白蘿卜種子從投種點(diǎn)A 到著床點(diǎn)B 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析如下。

式中，VA為白蘿卜種子投種點(diǎn)A的速度，m·s-1；VAx為白蘿卜種子投種點(diǎn)的水平分速度，m·s-1；VB為白蘿卜種子著床點(diǎn)B 的速度，m·s-1；VBx為白蘿卜種子著床時(shí)的水平方向分速度，m·s-1；VBy 為白蘿卜種子投種點(diǎn)豎直方向分速度，m·s-1；S 為白蘿卜種子水平位移，m；h 為白蘿卜種子投種高度，m；g 為重力加速度，m·s-2；t 為白蘿卜種子完成投種過(guò)程的時(shí)間，s。

由上式可得白蘿卜種子到達(dá)著床點(diǎn)B 的速度。

1.3 基于Fluent 排種盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

排種器是氣吸式白蘿卜播種裝置的核心部件，其排種性能直接影響到播種機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。負(fù)氣室內(nèi)氣流分布情況直接影響到排種性能，而型孔尺寸對(duì)氣室的影響較大。因此本文利用Fluent軟件模擬型孔直徑對(duì)負(fù)壓氣流場(chǎng)的影響，分析不同型孔尺寸參數(shù)對(duì)負(fù)氣壓室氣流影響情況。

1.3.1 Fluent仿真模型建立

型孔形狀和型孔大小對(duì)排種過(guò)程影響較大[20]，本文選取不同型孔直徑對(duì)負(fù)壓氣流場(chǎng)模擬。為了便于觀察白蘿卜負(fù)氣壓室的流場(chǎng)情況，建立整個(gè)負(fù)壓區(qū)域的模型，如圖5所示。

利用三維軟件Solidworks建立不同直徑仿真模型，以x_t 格式文件保存。在 Workbench 中選擇 Geometry，將模型導(dǎo)入。由于本文流場(chǎng)仿真對(duì)象為負(fù)壓氣室，因此將型孔面設(shè)為壓力入口，模型導(dǎo)入后對(duì)仿真模型邊界命名為inlet；將空心軸連接風(fēng)機(jī)的一端設(shè)為壓力出口，命名為outlet 并退出。

1.3.2 流場(chǎng)模型網(wǎng)格劃分

將1.3.1 的Geometry導(dǎo)入模型，利用求解器Fluent自動(dòng)生產(chǎn)默認(rèn)網(wǎng)格。為了提高仿真精度對(duì)排種器型孔進(jìn)行網(wǎng)格密集細(xì)化處理，網(wǎng)格劃分如圖6所示，3種不同直徑網(wǎng)格數(shù)量如表2所示。設(shè)置邊界條件，將氣流入口壓力設(shè)置為0，出口設(shè)置為-5 000 Pa，殘差參數(shù)設(shè)為1×10-3，收精度為0.001，步數(shù)100。

1.3.4 排種器試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證白蘿卜種子氣吸式精量排種器的可靠性與可行性，采用本實(shí)驗(yàn)室自行搭建的排種器性能檢測(cè)裝置。試驗(yàn)臺(tái)主要由氣吸式排種器、雙福BDX-400 風(fēng)機(jī)、MIK-Y290-XM-1-P2-M1-T1-Z 數(shù)字氣壓表（測(cè)量范圍為±0.6MPa）、信達(dá)電機(jī)10 A直流調(diào)速器，中大力德220 V交流電機(jī)、US52交流調(diào)速器和機(jī)架等組成。

2 結(jié)果與分析

2.1 型孔直徑和孔數(shù)的選擇

利用式（1）得出型孔直徑范圍為2.079～2.178 mm。傳統(tǒng)氣吸式排種盤(pán)直徑一般在140～260 mm[19]，考慮白蘿卜種子粒徑小和排種器內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計(jì)排種盤(pán)直徑為200 mm，厚度為3 mm，型孔分布直徑160 mm。根據(jù)公式（2），一般排種器的線速度不高于0.35 m·s-1，選取白蘿卜種子脫落時(shí)的速度0.3 m·s-1，作業(yè)速度1.6～2.5 m·s-1，株距0.25～0.30 m，計(jì)算得出白蘿卜排種盤(pán)孔組數(shù)范圍為9.21～17.27。根據(jù)排種盤(pán)線速度越低便于吸種的原則選取孔數(shù)Z=16。

2.2 排種運(yùn)動(dòng)過(guò)程受力分析

吸種過(guò)程中，種子的半徑越小，型孔對(duì)種子吸附力越大；吸盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角速度越大，型孔對(duì)種子的吸附力越大；種子間摩擦角越大，型孔對(duì)種子的吸附力越大；種子質(zhì)量越大，型孔對(duì)種子的吸附力越大。說(shuō)明排種器在吸種過(guò)程中與白蘿卜種子物理特性、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速和氣流參數(shù)等因素有關(guān)。

在攜種過(guò)程中可以忽略白蘿卜種子摩擦力和空氣阻力，并且沒(méi)有種子間的相互碰撞和擠壓。白蘿卜種子受力平穩(wěn)，由充種和攜種2個(gè)過(guò)程所需最小負(fù)壓值可知，吸種區(qū)的負(fù)壓值遠(yuǎn)大于攜種區(qū)，故確定排種器所需真空度負(fù)壓依據(jù)吸種最小負(fù)壓值來(lái)設(shè)計(jì)。

當(dāng)白蘿卜種子到達(dá)著床位置時(shí)，可能會(huì)以一定的速度碰撞回彈，影響播種株距的準(zhǔn)確性，由式（15）可知，白蘿卜種子著床速度與種子脫落排種盤(pán)時(shí)的速度、播種機(jī)前進(jìn)速度和落種高度成正比。白蘿卜種子著床速度越大，種子碰撞回彈現(xiàn)象越嚴(yán)重，對(duì)株距穩(wěn)定性影響越大。

2.3 不同型孔直徑對(duì)負(fù)氣壓室流場(chǎng)的影響

2.3.1 不同型孔直徑對(duì)負(fù)氣壓室整體流場(chǎng)的影響

壓力分布情況是評(píng)判氣流分布的重要指標(biāo)，壓力的變化情況可以反映型孔內(nèi)是否存在湍流。型孔在吸附白蘿卜種子時(shí)，種子所受到的吸附力與氣流速度有關(guān)，氣流速度越大，氣流對(duì)種子的吸附力越大，越利于排種器充種；湍動(dòng)能會(huì)影響氣流分布均勻性。不同型孔直徑的整體負(fù)氣壓室氣流分布情況如圖7～9所示?？梢钥闯?，在3種不同型孔的負(fù)氣壓室，整體的壓力為-6.086×103～-6.307×103 Pa，其中型孔直徑為2.0 mm時(shí)，其負(fù)壓最大；由整體的速度云圖可以得出，最大流速均發(fā)生在型孔處，流速最小都發(fā)生在型孔最外沿處，其中型孔直徑2.5 mm的流速最大，達(dá)到86.46 m·s-1，型孔直徑2.5mm的流速最小，為6.176 m·s-1。

從整體流場(chǎng)壓力云圖（圖7）可以看出，吸種盤(pán)邊緣壓力最小，而最邊緣是離氣管接口最遠(yuǎn)，說(shuō)明離管道越遠(yuǎn)的地方壓力越小。但是從整體上看壓力分布變化不明顯，說(shuō)明不同直徑吸孔的改變不會(huì)影響氣室內(nèi)壓力的分布，只能改變壓力的大小。所以當(dāng)風(fēng)機(jī)供壓不穩(wěn)時(shí)氣室壓力分布才會(huì)有變化。

從整體流場(chǎng)速度云圖（圖8）可以看出，在不同直徑下，吸種孔內(nèi)的氣體流速分布不變，吸種孔直徑的不同只會(huì)影響孔內(nèi)流速大小，靠近氣室端的流速較大，與充種室相連的一端流速較小，并且充種室內(nèi)幾乎沒(méi)有氣體流動(dòng)。從吸種孔端面速度云圖可以看出，在不同直徑大小下，吸種孔內(nèi)氣體流速大小分布與氣室壓力大小分布相同，在管道處的型孔內(nèi)的流速較大，離管道最遠(yuǎn)端流速最小。在負(fù)壓值和排種軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，氣吸室內(nèi)部動(dòng)壓和速度云圖分布大致相同，均以吸孔為中心向周?chē)l(fā)散。由于孔徑取值較為接近，故吸孔附近流場(chǎng)分布狀況相似。

由整體流場(chǎng)湍動(dòng)能云圖（圖9）可以看出，孔徑改變并未影響氣吸室內(nèi)部動(dòng)壓分布，動(dòng)壓與速度云圖變化大致相同，數(shù)值隨著孔徑增大而降低，吸種孔內(nèi)部動(dòng)壓值和速度與孔徑成反比，故在滿(mǎn)足排種需求的前提下，應(yīng)減小排種盤(pán)孔徑，在保證內(nèi)部穩(wěn)定流場(chǎng)的同時(shí)，還可以提高吸孔內(nèi)部的吸附力。

2.3.2 不同型孔直徑對(duì)負(fù)氣壓室局部流場(chǎng)的影響

不同型孔直徑的局部流場(chǎng)分布如圖10～12所示，可以看出，負(fù)壓型孔在直徑為2.5 mm時(shí)出現(xiàn)湍急情況，氣壓分布不均勻，其余2 種直徑型孔湍急部分較小，壓力分布均勻；對(duì)比直徑2.0和2.2 mm型孔，后者湍流情況較小，氣流分布情況優(yōu)于其他2 種直徑型孔。故選取型孔直徑為2.2 mm。

不同氣孔直徑下的流場(chǎng)差異不大，通過(guò)型孔的氣流速度沒(méi)有很大的區(qū)別，氣流速度都是在型孔中心處取得最大值（圖10）；型孔處的氣流速度呈半球形分布，并且氣流流速的最大值出現(xiàn)在型孔中心，軸心處的氣流速度最小，往型孔方向氣流速度逐漸增大（圖11）；排種器工作時(shí)能夠保持較高的壓強(qiáng)，壓力主要分布在型孔附近，呈半球形分布，且型孔中心壓力最小，但壓力梯度不高（圖12）。

2.4 排種器驗(yàn)證結(jié)果分析

通過(guò)大量預(yù)試驗(yàn)確定了白蘿卜氣吸式排種器最佳工作的轉(zhuǎn)速為30.54 r·min-1，負(fù)氣壓室氣壓為6.58 kPa，由臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn)得出：排種器單粒合格指數(shù)95.61%，漏播指數(shù)為0.64%，重播指數(shù)為2.04%。根據(jù)實(shí)際工作情況，選擇負(fù)氣壓室氣壓6.50 kPa，排種器轉(zhuǎn)30 r·min-1，在此工作參數(shù)下再次進(jìn)行排種器排種性能測(cè)試，在相同條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次，得到平均單粒合格指數(shù)為94.10%，漏播指數(shù)為1.75%，重播指數(shù)為0.78%，表明本研究設(shè)計(jì)的排種器滿(mǎn)足白蘿卜精量播種要求。

3 討論

目前，市場(chǎng)上的氣吸式型孔形狀大多數(shù)采用倒角型，李金鳳[20]利用Fluent對(duì)氣吸式小粒徑排種器直筒型型孔、空竹型型孔、倒角型型孔、錐角型型孔和沉頭型型孔5種型孔的氣室流場(chǎng)特征對(duì)比，得出倒角型型孔動(dòng)靜氣壓分布均勻，效果最佳。并對(duì)倒角型型孔不同倒角角度進(jìn)行氣室流場(chǎng)分析，得出60°倒角效果最佳。故本文型孔形狀選擇倒角型，倒角為60°。由于不同種子形狀大小不一，其型孔直徑差異較大。型孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于排種器能否實(shí)現(xiàn)精量排種起著至關(guān)重要的作用，其型孔直徑太大，無(wú)法保障單粒播種，重播率增大；型孔直徑過(guò)小，導(dǎo)致型孔負(fù)壓不足，使漏播率增大。

基于國(guó)內(nèi)外已有氣力式排種器發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)我國(guó)小粒徑氣吸式精密排種器具裝備上存在的通用性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、合格率低等主要問(wèn)題，本文基于Fluent軟件通過(guò)改變孔徑來(lái)研究排種器內(nèi)部流場(chǎng)變化，確定了排種性能較好情況時(shí)的型孔直徑，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)確定了負(fù)氣壓室氣壓、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速等作業(yè)參數(shù)，并借助臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證排種器可靠性，表明優(yōu)化后的小粒徑白蘿卜種子氣吸式精量排種器作業(yè)效果顯著提升。該排種器克服了傳統(tǒng)排種器作業(yè)速度低、作業(yè)效率低及浪費(fèi)種子等問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，大大提高了排種器的通用性，對(duì)于提高精量播種機(jī)作業(yè)性能和促進(jìn)播種機(jī)械化生產(chǎn)具有重要的意義。實(shí)際作業(yè)中，影響排種性能的因素較多，后續(xù)有待進(jìn)一步研究吸孔直徑，排種器結(jié)構(gòu)、排種器轉(zhuǎn)速等因素對(duì)排種性能的影響，以期提高小粒徑播種效率；同時(shí)，通過(guò)計(jì)算耦合模型，并考慮白蘿卜種之間的相互作用以及白蘿卜種與排種器壁面的摩擦等因素，使得數(shù)值模擬與實(shí)際情況更接近。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：溫小杰）

基金項(xiàng)目：重慶市教委教育委員會(huì)科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃青年項(xiàng)目（KJQN202103509）。