文|浮生talk
编辑|浮生talk
«——【·前言·】——»
由于种子离开种子盘的初始速度过高，它们在种子导管内壁碰撞和弹跳，导致玉米在12公里/小时以上高速播种时播种质量很差。
因此本研究明确了影响种子收种稳定性和种子进入种子腔的准确性的主要因素，建立了种子夹持、运输、释放的动态模型。
收种机器示意图
并研究了以种子收种系统为研究对象的带型高速玉米种子引导装置，提出了在手指表面添加人字纹线的改进方法。
利用电子数据处理软件，对种子接收性能进行了虚拟实验，并研究了一系列实验。该研究结果可作为一种带型高速玉米种子引导装置优化试验的理论基础。
机器装置横截面
«——【·种子引导装置相关简介·】——»
这个实验主要讨论了玉米种植中的种子引导装置以及利用离散元法进行模拟研究的重要性。玉米是一种广泛种植的作物，种植面积大且种植期短，因此种子引导装置的设计对于高产量的播种至关重要。
引导装置使用带式种子输送带，可以减少种子之间的碰撞，确保高速、精确的播种。然而，种子接收机制还未得到充分研究，不清楚哪些变量会影响种子的接收情况。
滚轮平面图
离散元法是一种用于研究玉米播种技术的方法之一，通过模拟种子微粒与种植设备之间的相互作用，可以获取有关种子轨迹、速度和撞击力等信息。这些信息通常难以通过传统实验方法获得。
因此，使用基于离散元法的模拟方法可以研究种子间距、种子深度和种子取向等玉米种植的各个方面。
角度图
这一些研究利用EDEM软件进行模拟和优化精密播种机的种子放置过程，这包括种子尺寸和形状对种子流动特性的影响，弯曲种子管对播种准确性的影响，种子计量装置的设计对计量准确性的影响等。
通过EDEM软件的应用，可以建立种子接收过程的动态模型，并确定影响种子接收性能的主要因素。
种子接受过程
综上所述，EDEM软件成为精密种植机种子放置过程建模和完善的有力工具。通过建立模型和进行仿真研究，可以深入了解种子接收系统中玉米种子的行为，并验证仿真结果的有效性。
种子接收系统
«——【·实验的材料与方法·】——»
1.带式玉米种子引导装置的结构及工作原理
实验的整个装置的主要部件是种子保护罩、种子引导皮带壳、送料轮、投种板、预紧弹簧、种子清洗爪、驱动滑轮、驱动滑轮、电动机和种子清洗爪。
这三个步骤构成了它的工作过程：接收种子、运输种子和抛撒种子。
工作步骤演示
种子引导装置连接在种子计量装置的种子排放口。原送料轮和辅助送料轮在离开送料盘前旋转夹紧后，将种子送至输送带的种子腔。
平均工作速度可达到16公里/小时，因为种子在种子输送带旋转下被转移到撒种地点，并沉积到种子沟中。
2.种子接收系统分析
滚轮示意图
带式高速玉米种子引导装置的种子接收系统主要由下列组件组成：一个主送料轮、一个辅助送料轮、一个种子清洗爪、一个齿轮轴、一个齿轮箱、一个马达和一个后盖。
实验数据
其中，主、辅助送料轮是种子接收系统的重要组成部分，种子引导装置的稳定性和精度直接影响着它们的性能。
橡胶送料轮有一个倾斜弧形结构的手指，在其外表面均匀间隔。主送料轮有17个手指，辅助送料轮有15个手指。
种子清洗爪内部
主饲料轮下面是一个种子清洗爪，爪尖和指是分开的，以防止种子被抓住之间的手指和干扰种子接收过程。
种子接收系统的操作过程有三个阶段:夹持种子、运输种子和释放种子。在哪里v0前播速度在M/S中；ω1是主要的送料轮的旋转角速度；ω2是辅助送料轮的旋转角速度，ω2=1，7·ω1。
滚轮
在播种过程中，电动机使主送料轮和辅助送料轮发生相反的旋转。主送料轮和辅助送料轮通过旋转和夹持来采摘“种子”，当种子盘将种子运送到接收端口时，这个工作过程就是夹持种子。
种子的运输是由于夹持种子在主和辅助给料轮下的夹紧而发生的。在此工作过程中，这些种子随后被送料轮释放到种子输送带的种子腔中。
种子物理特性
通过这种“采摘”然后“释放”种子的方法，种子可以从种子计量装置稳定、均匀地移动到种子输送带的种子腔内。
为了研究种子接收系统的稳定性和种子进入种子腔的准确性，本文研究了种子在三个阶段中的动力学变化，即夹持、运输和通过送料轮释放。
种子接触特性
3.送料轮改进方案
根据上述分析，在夹持、运输和释放的三个阶段中，给料轮对种子施加的应变，增加给料轮与种子之间的摩擦系数，可以显著提高给料轮对种子的夹持力。因此，在本研究中，利用大摩擦系数、良好的防滑性能和引导。
已知主和辅助送料轮的中间距离和人字形线的加入对种子的接收效果有影响，而指指变量和送料轮速度对种子进入种子腔的速度有影响。
为了研究添加人字纹线、车轮中心距离、手指长度、饲料轮速度对进入种子腔的旋转玉米种子的力和速度的影响。
不同时间对比
4.种子接收模拟与分析
现时，多球模型主要用于模拟形状不规则的粒子，以产生更接近模拟粒子表面轮廓的平面群。
使用此技术产生的微粒由许多球组成，并由电子技术确认为独立粒子，一百"德梅亚号。以1英寸玉米种子为研究对象，测量了其三轴尺寸。
玉米种子的长度尺寸大于其宽度和厚度尺寸，长度尺寸差异大于宽度和厚度尺寸差异。
接收模拟
对玉米种子三轴粒径进行了KS试验，结果表明，其显著长度、宽度和厚度指标均大于0.05，表明其大致符合正态分布。
根据玉米种子的外部尺寸，将其分为大平、中平、低平三个等级。
用德国的GOMATOS核心-MV185扫描仪扫描了玉米种子，结果得出的玉米种子三维模型保存了STL格式。
三个时间对比
几何模型是模拟中微粒接触的种子计量装置和接收系统的组成部分。
玉米种子、种盘、主、次送料轮、传动轮、输送带是本研究所采用的种子计量装置和种子接收系统简化模型的六个组成部分。在创建了UG的几何模型后，它作为STL文件导出并导入到EDEM中。
几何模型数据
种子盘是用聚氨酯塑料制成的，种子输送带是用聚氨酯制成的，种子接收系统的送料轮是用橡胶制成的。
根据颗粒厂混合种子的百分比，共生产了200个中型平种子、100个大型平种子和50个小型平种子。瑞利时间步进率为15%，固定时间步进率为1，95×10−2为了保证仿真的连续性，将模拟时间定为10秒，
实验过程
«——【·最终的实验结果证明】——»
1.玉米种子胁迫分析
给料轮表面添加人字纹线，可直接增加种子上手指的摩擦系数。通过对人字形支承轮与无人字形支承轮的比较模拟实验，研究了饲料轮对玉米种子夹持力的影响。以玉米种子的应力为指标，对饲料轮对玉米种子的夹紧力进行了评价。
通过改变主、辅助送料轮的轮中心，直接影响了给料轮对玉米种子的夹持力。
夹持力
在一定范围内，给料轮对种子的支持力随着车轮中心距离的减小而增加，这反过来又增加了给料轮对种子的夹紧力。
为了测量饲料轮对种子的夹持力，可以使用夹持玉米种子的应力。较强的夹紧力有利于饲料轮夹紧种子，但随着车轮中心距离持续缩小，对种子的冲击和弹跳效应将会增加。种子盘的转速设置为低转速，种子盘的转速确定为20R/分钟，为了降低种子计量装置转速对种子在送料轮夹中平均应力的影响。我们发现主轮与辅助送料轮之间车轮中心距离的范围为35-39毫米。
玉米
最后，通过车轮中心距离为35、37和39毫米的单因素试验确定。这样做是为了减少给料轮与种子之间的碰撞，同时也考虑到给料轮对种子接收的影响。玉米种子随时间的变化而受到的压力曲线图单因素试验以车轮的中心距离35、37和39mm确定。
2.种子腔进入速度分析
玉米
研究结果表明，在种子引导装置中，饲料轮速度和手指长度对玉米种子进入种子腔的速度有着重要的影响。当饲料轮速度增加时，种子进入种子腔的速度普遍上升，但速度波动也增加。
较慢的饲料轮速度可以减少种子与种子腔壁的碰撞，但速度较慢。在合适的饲料轮速度下，种子可以以良好的速度进入种子腔，并保持稳定的速度。
玉米
此外，通过调整手指长度也可以改变种子进入种子腔的速度。较短的手指长度可以提高种子的稳定性和输送准确性，而较长的手指长度可以加快种子进入速度，但可能导致速度波动和不稳定性增加。
因此，通过调整饲料轮速度和手指长度，可以优化种子接收系统的操作参数，提高种子的稳定进入和输送性能。
3.核实试验
玉米
以种子接收系统的轮心距离、送料轮速度和手指长度为试验因素，以种子接收系统的种子接收率和种子输送带种子空腔间距的变化系数为性能评价指标，验证了仿真结果。采用三维透明打印方式，对种子计量装置的部分壳体、种盘和橡胶密封圈进行了打印，直观地反映了送料轮的运动状态。
我们用高速摄像机记录玉米种子的位移曲线，用种子位移曲线的平滑性和波动性来计算种子的接收率。为了观察种子通过饲料轮进入种子腔的分布情况，种子输送带的外壳处理为透明，通过计算每组种子种子的种子空腔间距的变化系数，测量种子进入种子空腔的准确性。
玉米粒
实验地点为一所农业大学播种实验室。根据该测试装置主要由一个JPS-16计算机视觉种子计量测试台、一个PCO，DMAS3高速摄像机、一个空气打印玉米种子计量装置和一个带式的高速玉米种子引导装置组成。
种子接收系统性能检测测试设备则是由，气爆玉米种子计量装置、种子计量驱动电机、带型高速玉米种子引导装置、种子床带、计算机、种子测试控制器、LED照明、高速摄像头组成。
每组实验重复三次，将统计处理数据的平均值作为测试结果，
玉米
台架试验下种子接收率和种子空腔间距变化系数的结果。我们比较实验结果与/无人字纹线；测试指标随车轮中心距离的变化试验指数随送料轮速度的变化；测试食指随手指长度的变化。
在低播速度下，带人字形线和无人字形线的送料轮之间的种子接收率和种子空腔间距的变化系数无明显差异。当播种速度在13-16公里/小时之间时，人字形支线的种子接收率和种子空腔间距的变化系数明显高于无人字形支线支路的变化规律。
玉米粒
就像随车轮中心距离的增加，种子接收率先增加后降低，种子空腔间距的变化系数先减小后增加，与模拟中不同轮中心距离的送料轮的应力变化规律相同。
这表明，种子接收率随送料轮速度和手指长度的增加而增加，而种子空腔间距的变化系数先减小后增加，遵循与不同送料轮速度和手指长度的送料轮相同的变化规律。
玉米粒
«——【·笔者观点·】——»
以带种子接收系统的带带高速玉米种子引导装置为研究对象，对种子接收系统进行了分析，建立了进料轮夹持、运输、释放过程中种子的动力学模型，提出了在指面上添加人字骨的改进方法。
明确了影响种子接收稳定性和进入种子腔的准确性的主要因素是车轮中心距离、送料轮速度，以及手指长度。
玉米
通过仿真技术对种子接收过程进行了仿真，研究结果表明，通过在饲料轮上添加人字纹线，可以明显增加种子的压力。种子的平均应力值在轮心距离37mm时最高。
饲料轮速度为560R/分钟时，种子进入种子腔的稳定性和速度波动性较好。指长为12mm时，种子进入种子腔的波动速度和稳定性较好。
玉米
实验台试验结果与虚拟仿真结果基本一致，可用于模拟和检验带型高速玉米种子引导装置种子接收系统的功能。
«——【·参考文献·】——»
1.卡拉耶勒，《沙拉斯基斯阿克塔什螺旋形种子管的设计与实验》。
2.卡普姆，《封闭沟渠中玉米种子无损检测技术和种植深度测量的综合研究》。
3. 卡特菲尔德《非晶不规则形状千分尺颗粒的数学模拟》。
