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三七是我国名贵中药材,种植面积已达到60万亩,现行的播种方式主要以手工点播为主,劳动强度大,播种质量不一致,尚无配套的精密播种机。针对此现状,本文开展了三七精密播种机的关键部件排种器的研究。分析当前国内外现有精密排种器现状,设计一种能有效解决现气吸式排种器结构复杂,正负压交换相干扰的气吸滚筒式三七精密排种器。在测定了不同含水率下三七种子物理机械特性的基础上,利用离散元软件EDEM中建立种子模型;对该排种器进行理论分析,流场分析和试验研究。具体开展的研究内容如下:(1)开展了三七种子的物理机械特性试验。测定了种子的三轴尺寸,平均直径为5.62mm,球度为90.86%,表明三七种子近似为球体。种子密度随含水率下降逐渐减小;种子内摩擦角、休止角、滑动摩擦角随含水率下降呈现先减小,后增大再减小的趋势;种子漂浮速度随含水率下降而减小,且呈线性相关。(2)以试验测量的三七种子基本参数为依据,在离散元软件EDEM中,建立三七种子模型,模拟仿真了三七种子的休止角并与试验测得数据相对比,得试验测得的休止角为31.5°,仿真结果为31.7°,表明仿真结果与试验值之间的误差较小。介绍了在EDEM中利用Bonding模型粘结键的方法建立三七种子模型,以适应较小网格的流固耦合仿真。(3)以流体动力学绕流阻力原理为基础,对吸种、携种、投种以及过渡四个过程进行力学建模分析,计算所需吸附力的大小;确定了精密排种器的基本结构和相应的参数,利用CATIA软件对所有部件进行三维建模、虚拟装配和干涉分析。(4)利用ANSYS ICEM CFD软件建立滚筒负压腔的三维几何模型,划分非结构性网格;采用Fluent中的标准k-ε湍流模型及壁面函数,对排种器中的气流场进行数值模拟计算。仿真结果表明,半空心轴与滚筒半径比超过0.35时,壁面吸孔负压的均匀性下降;通孔与轴端口的面积比大于1时,随着面积比的增加对流场的均匀性影响不再显著;比值小于1时,吸附孔的负压值降低,吸附效果下降。(5)在自制的播种试验台上,对排种器的性能进行试验研究。试验设计采用三因素五水平二次正交旋转组合试验方法,以真空度、前进速度以及吸种角度作为影响因素,以播种的合格指数、重播指数以及漏播指数为目标函数。建立了各因素与目标函数之间的数学模型,分析了各因素对目标函数的影响规律,优化得出了真空度、前进速度和吸种角度的最佳参数组合,即真空度在660-720Pa时,前进速度在0.72-0.76m/s时,可获得合格指数大于90.2,漏播指数小于4.9,重播指数小于5.3。本文所得结论可以为三七气吸式精密播种机械研究的继续开展提供理论基础和参数依据。