李洪昌 高芳

摘要：針對(duì)氣吸式小麥排種器因充種效果不佳導(dǎo)致排種性能下降的問題，設(shè)計(jì)一種輔助托種、攪種種盤的小麥氣吸式精量排種器。該型排種器能夠利用型孔凸臺(tái)在充種過程擾動(dòng)種群，同時(shí)利用攪種板增加種群的離散度并提高充種性能；在攜種區(qū)種子更易在型孔凸臺(tái)的托持作用下穩(wěn)定吸附，減小種子所需吸附的負(fù)壓。運(yùn)用EDEM對(duì)4種不同設(shè)計(jì)的排種盤進(jìn)行種群離散元仿真，分析各排種盤的種群平均速度和種群法向應(yīng)力跳動(dòng)量的變化規(guī)律。以轉(zhuǎn)速、氣室壓強(qiáng)和攪種板傾斜角為因素，對(duì)所設(shè)計(jì)的最佳排種盤進(jìn)行正交臺(tái)架試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果的方差分析，確定各試驗(yàn)因素對(duì)排種性能指標(biāo)的擬合優(yōu)度及回歸方程。最后，采用試驗(yàn)因素的多目標(biāo)尋優(yōu)，以合格指數(shù)最大，重播、漏播指數(shù)最小為尋優(yōu)條件，得出所設(shè)計(jì)排種器的最佳性能參數(shù)：排種盤轉(zhuǎn)速為36.7r/min，氣室壓強(qiáng)為-3.6 kPa，攪種板傾斜角為26.2°。對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果誤差小于5%。該研究可為小麥氣吸式精量排種器優(yōu)化改進(jìn)提供參考。

關(guān)鍵詞：小麥；氣吸式排種器；離散元法；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：S223

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：20955553 （2023） 07000908

Parametric design and experiment of air suction precision metering device for wheat

Li Hongchang1， 2， Gao Fang1

（1. College of Vehicle Engineering， Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology， Changzhou，

213164， China; 2. Institute of Agricultural Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， 212013， China）

Abstract： Aiming at the problem of reduced seeding performance of the air-suction wheat seed metering device due to poor seed filling， a wheat air-suction precision seed metering device that assists in seeding and stirring the seed tray is designed. This type of seed metering device can use the hole boss to disturb the population during the seed filling process and at the same time， use the stirring plate to increase the dispersion of the population and improve the filling performance. In the seed-carrying area， the seeds are more easily stabilized and absorbed by the hole boss， reducing the negative pressure required for seed adsorption. EDEM was used to simulate the discrete element population of 4 different design seeding discs， and the variation of the average population velocity and the normal stress beating of the population of each seeding disc was analyzed. Taking the speed， air chamber pressure and the inclination angle of the stirring plate as factors， the orthogonal bench test was carried out on the optimal seeding plate designed. Through the variance analysis of the test results， the goodness of fit and regression equation for each test factor combination of the seeding performance index were determined. Finally， the multi-objective optimization of experimental factors was adopted， with the optimal conditions being the largest qualified index and the smallest replay and missed index. The best performance parameters for the designed seed metering device were obtained： the seed metering disk speed was 36.7 r/min， the air chamber pressure was -3.6 kPa， and the inclination angle of the stirring plate was 26.2°. The optimized results were tested and verified， and the error between the bench test results and the theoretical calculation results was less than 5%. This research can provide a reference for the optimization and improvement of wheat suction precision metering devices.

Keywords： wheat; air suction seed metering device; discrete element method; orthogonal test

0 引言

小麥?zhǔn)且环N世界各地廣泛種植的禾本科植物，是歐洲、亞洲各國(guó)家以及中國(guó)北方地區(qū)熟悉的主食，目前產(chǎn)量位于世界糧食作物總產(chǎn)量前三。保證小麥的高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)在提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益、保障糧食安全等方面具有重要意義［14］。近年來，隨著精量播種技術(shù)的日趨完善，逐漸將精播技術(shù)用于傳統(tǒng)的條播作物，小麥精密播種相較于傳統(tǒng)的密集條播作業(yè)可減少基本苗，具有節(jié)省良種、降低成本、提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的作用，同時(shí)可以為后續(xù)機(jī)械化收割提供相應(yīng)條件［58］。

精量播種技術(shù)的核心部件是排種器［914］。由于小麥具有非圓紡錘狀外形，因此對(duì)精密排種器提出了更高要求。目前，我國(guó)小麥的播種形式主要為散播、條播和寬苗帶播種，種子間的株距無法統(tǒng)一。市面上的小麥播種機(jī)多采用機(jī)械式排種器，主要類型為外槽輪式，該型排種器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維修和制造成本低，但播種均勻性和穩(wěn)定性受排種器轉(zhuǎn)速和播量的較大影響，同時(shí)屬于機(jī)械式排種器，種子破損率也較高，無法滿足小麥生產(chǎn)對(duì)精密播種的要求［1519］。

為提高小麥精量排種器的播種精度，本文設(shè)計(jì)了一種能提高小麥播種機(jī)播種質(zhì)量、減少種子機(jī)械損傷、增強(qiáng)種子充種效果、具有輔助充種、托種作用的小麥氣吸式精量排種器。通過對(duì)種盤關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，設(shè)計(jì)種盤型孔凸臺(tái)以擾動(dòng)種群并起到輔助托種作用，設(shè)計(jì)攪種板以提高種群的離散度。利用EDEM仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)排種盤的優(yōu)越性，并采用正交臺(tái)架試驗(yàn)確定各試驗(yàn)因素對(duì)排種性能指標(biāo)的擬合優(yōu)度及回歸方程，最后通過多目標(biāo)優(yōu)化方法，得出所設(shè)計(jì)排種器的最佳性能參數(shù)，以期為小麥精量播種技術(shù)的研究和發(fā)展提供參考。

1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理

攪種托種型小麥氣吸式精量排種器主要由型孔凸臺(tái)、攪種板、排種盤，清種鋸齒、氣室等部件組成，如圖1所示。排種器正常工作時(shí)，小麥種子首先通過進(jìn)種口流入充種室，隨后在氣室負(fù)壓和型孔凸臺(tái)的共同影響下，克服種群間摩擦力附著在排種盤的型孔上，之后穩(wěn)定存在于型孔凸臺(tái)上多余的種子在清種鋸齒的作用下回落，僅存于型孔上的單粒種子繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，最后，當(dāng)種子到達(dá)氣室末端時(shí)，氣流被阻斷，負(fù)壓消失，在重力、離心力和型孔凸臺(tái)推動(dòng)力的共同作用下，種子從投種口處投出，落入播種機(jī)開溝器形成的穴孔之中，實(shí)現(xiàn)精量播種作業(yè)。

2 排種盤關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 型孔凸臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證排種器穩(wěn)定高效的排種性能，排種盤的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種輔助托種結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)參數(shù)主要有型孔凸臺(tái)間距l(xiāng)、型孔直徑d、型孔凸臺(tái)厚度δ。為了確定以上參數(shù)，測(cè)定中國(guó)黃淮海地區(qū)常種植的小麥種子外形尺寸平均值：小麥長(zhǎng)、寬、厚平均尺寸為6.32mm、3.41mm、3.27mm，最大尺寸分別為7.22mm、4.08mm、3.91mm，排種盤型孔凸臺(tái)示意圖如圖2所示。

其中型孔凸臺(tái)間距l(xiāng)應(yīng)保證最大尺寸的小麥種子能完全進(jìn)入托種區(qū)，并避免多粒種子同時(shí)進(jìn)入，因此需滿足關(guān)系式（1）。

D1≤l≤2D2

（1）

式中：

D1——種子長(zhǎng)度最大尺寸，mm；

D2——種子長(zhǎng)度最小尺寸，mm。

根據(jù)小麥種子測(cè)量數(shù)據(jù)可知，D1為7.22mm，D2為5.56mm，因此，選取型孔凸臺(tái)間距l(xiāng)=10mm。

型孔凸臺(tái)厚度δ決定種子所受托持力的大小，隨著型孔凸臺(tái)厚度δ的增大，排種器對(duì)氣室負(fù)壓的要求相應(yīng)減小，但隨著型孔凸臺(tái)厚度δ的進(jìn)一步增大，會(huì)造成排種器的清種性能下降，數(shù)學(xué)分析可得δ最大不能超過小麥種子厚度的50%，因此，設(shè)置δ=1.5mm。氣吸式小麥排種器的型孔直徑取種子等效直徑的（0.6～0.7）倍，因此本文中型孔直徑d取3.0mm。

2.2 型孔數(shù)和排種盤直徑確定

小麥種植株距為35～50mm，因此氣吸式小麥排種器與其他常用氣力式排種器相比需要有更高的排種頻率，播種機(jī)作業(yè)速度與排種盤型孔數(shù)滿足式（2）。

v=3.6ZSn60×103

（2）

式中：

v——播種機(jī)前進(jìn)速度，km/h；

S——小麥種子種植株距，mm；

Z——型孔數(shù)；

n——排種器轉(zhuǎn)速，r/min。

式（2）表明，當(dāng)作業(yè)速度、株距一定時(shí)，型孔數(shù)Z與排種器轉(zhuǎn)速n成反比，即型孔數(shù)Z越多轉(zhuǎn)速n越低，種子所需的吸種負(fù)壓越低，但型孔數(shù)并非越多越好，應(yīng)在株距一定的條件下，適當(dāng)提高其排種頻率。本文結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、小麥種子等效直徑和型孔尺寸并考慮排種器的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，最終選定40個(gè)型孔作為排種盤型孔數(shù)。

排種盤弧長(zhǎng)示意圖如圖3所示，排種盤每?jī)蓚€(gè)型孔間夾角θ=360°/40=9°，其中OAB為等腰三角形，lAB由型孔凸臺(tái)間距l(xiāng)和型孔凸臺(tái)寬度w組成，由于小麥種子的質(zhì)量很小，因此設(shè)定型孔凸臺(tái)寬度w為1.2mm，則lAB=11.2mm，通過正弦定理可以求得lOA=71.37mm，即型孔中心所在圓直徑為142.74mm。為了保證型孔處于氣室范圍內(nèi)且留有足夠的外邊緣，最終選定排種盤直徑為170mm。

2.3 攪種板

在排種器作業(yè)過程中，位于充種區(qū)的種子速度對(duì)排種器的充種率有很大影響，種子運(yùn)動(dòng)速度越劇烈，有利于縮短種子的填充時(shí)間，在保證較高排種頻率的前提下，型孔越容易吸附種子。如圖4所示，當(dāng)排種器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，排種器充種區(qū)的種群呈現(xiàn)半月形的運(yùn)動(dòng)軌跡。按照種群顆粒速度的大小和方向可以將其劃分為四個(gè)主要區(qū)域：上升區(qū)、塌陷區(qū)、相對(duì)靜止區(qū)和回流區(qū)。在上升區(qū)種群的整體速度較高，這是因?yàn)樾涂淄古_(tái)有力地?cái)_動(dòng)底部種群。在相對(duì)靜止區(qū)，種群運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較低且速度方向呈現(xiàn)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)。在塌陷區(qū)，種群運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后，由于受力方向發(fā)生變化，未被填充的其他種子都將迅速下落。在回流區(qū)，回落的種子在自身重力作用下向上升區(qū)的相反方向移動(dòng)，并再一次進(jìn)入上升區(qū)。

型孔凸臺(tái)在穿過種群時(shí)只與上升區(qū)的種子接觸，所以種子的填充過程只發(fā)生在上升區(qū)。為了提高排種器的充種率，應(yīng)同時(shí)加速上升區(qū)和相對(duì)靜止區(qū)的種群運(yùn)動(dòng)。為此，設(shè)計(jì)一種新型攪拌板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與排種盤同步旋轉(zhuǎn)。攪拌板應(yīng)安裝在相對(duì)靜止區(qū)，使該區(qū)種子向上運(yùn)動(dòng)至上升區(qū)，這有助于擴(kuò)大上升區(qū)，縮小相對(duì)靜止區(qū)，且利于提高上升區(qū)的上升速度和回流區(qū)的回流速度。通過離散元仿真預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)攪拌板的角度會(huì)顯著影響種群的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同的安裝角度會(huì)改變攪種板作用在種群上的受力方向，導(dǎo)種上升區(qū)種群數(shù)量和離散程度的不同，如圖5所示，后續(xù)將采用二次正交臺(tái)架試驗(yàn)確定最佳的攪種板角度設(shè)計(jì)。

3 排種盤輔助充種性能仿真分析

種盤在充種區(qū)的擾動(dòng)強(qiáng)度是決定排種器充種性能的關(guān)鍵，小麥種子重量輕，在排種盤轉(zhuǎn)速較快的情況下，種子與型孔的接觸時(shí)間較短，在充種區(qū)種子容易漏吸。為解決上述關(guān)鍵問題，本文采用離散元法對(duì)4種不同設(shè)計(jì)的小麥氣吸式排種盤進(jìn)行種群擾動(dòng)強(qiáng)度分析，研究4種設(shè)計(jì)的排種盤結(jié)構(gòu)對(duì)排種器擾動(dòng)性能的優(yōu)劣，分析得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

3.1 排種盤結(jié)構(gòu)

鑒于氣室負(fù)壓對(duì)排種器內(nèi)種群顆粒有著一定的氣流擾動(dòng)影響，為了排除該因素，使4種不同排種盤的氣流通過面積和相應(yīng)的試驗(yàn)條件保持不變。其中A盤為原始盤，型孔周圍無任何凸起；B盤型孔周邊有圓臺(tái)形凸起，凸起高度1mm；C盤型孔周邊有圓形凹槽，凹槽直徑和深度分別為4.5mm和0.75mm；D盤型孔周圍有型孔凸臺(tái)，凸臺(tái)高度為1.5mm。各排種盤型孔外形如圖6所示。

3.2 小麥顆粒建模及離散元運(yùn)動(dòng)仿真

小麥種子的球形率較低，因此本文在EDEM中以多球組合的方式生成小麥種子仿真模型，組成球的數(shù)目越多，則仿真模型與實(shí)際的小麥種子形狀越接近，相應(yīng)的計(jì)算精度越高［20］。但過多的組成球?qū)@著提高計(jì)算成本，因此，綜合考慮后選擇基于5球建立的小麥顆粒仿真模型，如圖7所示。

為了提高仿真模擬計(jì)算速度，將排種器無關(guān)仿真精度的相應(yīng)部件進(jìn)行簡(jiǎn)化并導(dǎo)入EDEM軟件中。仿真采用的材料力學(xué)特性如表1所示。

離散元仿真采用Hertz-MindLinbuilt-in無滑動(dòng)接觸模型，設(shè)置生成1200粒種子模型，為保證EDEM仿真連續(xù)性，設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)為瑞麗時(shí)間步長(zhǎng)的16%，仿真計(jì)算時(shí)間為12s（0～1s用于形成1200個(gè)小麥顆粒仿真模型），計(jì)算網(wǎng)格尺寸為2R，即最小組成顆粒半徑的2倍，排種盤仿真過程如圖8所示。

3.3 仿真結(jié)果分析

通過前期仿真預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，位于種層上部的種子較種層下部種子更容易隨排種盤脫離種群，因此仿真后處理重點(diǎn)對(duì)種層下部區(qū)域結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從不同排種盤種層下部同一位置框選區(qū)域，導(dǎo)出每個(gè)時(shí)間步的種群平均速度和種群平均法向應(yīng)力，數(shù)據(jù)從仿真3s后開始導(dǎo)出，在仿真后的8s結(jié)束。

以排種盤轉(zhuǎn)速為52r/min為例進(jìn)行仿真，用EXCEL繪制各排種盤的種群平均速度v隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，如圖9所示。圖9表明，種群平均速度隨時(shí)間的推移出現(xiàn)無規(guī)律波動(dòng)，其中D盤波動(dòng)最明顯，其次為B盤、C盤和A盤，說明選擇D盤的排種器種群擾動(dòng)強(qiáng)度最好，種子更容易在自身重力和種子間相互沖擊力的作用下被型孔吸附，從而實(shí)現(xiàn)充種過程。

框選區(qū)域中每顆種子在任意時(shí)刻所受到的平均法向應(yīng)力為

fτq=Fτq×NcgNag

（3）

式中：

fτq——

q時(shí)刻框選區(qū)域中每顆種子受到的平均法向應(yīng)力；

Ncg——q時(shí)刻的接觸總數(shù)；

Nag——q時(shí)刻的種子總數(shù)；

Fτq——

q時(shí)刻的接觸法向應(yīng)力平均值。

為了定量描述顆粒間的波動(dòng)情況設(shè)定法向應(yīng)力跳動(dòng)量ξ，其函數(shù)表達(dá)式為

ξ=1U-1∑8q=3fτq-∑8q=3fτqU2

（4）

式中：

U——輸出數(shù)據(jù)總數(shù)。

圖10顯示了4種排種盤在不同速度條件下對(duì)種子法向應(yīng)力跳動(dòng)量ξ的影響。

從圖10可以看出，隨著排種盤轉(zhuǎn)速的增大，各個(gè)排種盤的種子法向應(yīng)力跳動(dòng)量ξ整體呈現(xiàn)不規(guī)則變化趨勢(shì)。數(shù)值上，D盤的種群法向應(yīng)力跳動(dòng)量ξ顯著大于其他三種類型的排種盤，4種排種盤的ξ大小關(guān)系為：D盤>B盤>C盤>A盤。

排種器的充種性能主要取決于種群的擾動(dòng)強(qiáng)度，而較大強(qiáng)度的擾動(dòng)會(huì)使種子在豎直方向上出現(xiàn)跳動(dòng)，種子的法向應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)劇烈、無規(guī)則的跳動(dòng)，表征到ξ值上會(huì)使該值增大，較大的種子法向應(yīng)力跳動(dòng)量ξ使種子更容易被氣流壓力壓附在型孔上，提高其充填的概率，從而驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的型孔凸臺(tái)結(jié)構(gòu)具有輔助充種的優(yōu)勢(shì)。因此，后續(xù)選擇D盤進(jìn)行排種器臺(tái)架優(yōu)化試驗(yàn)。

4 臺(tái)架試驗(yàn)與分析

為優(yōu)化排種器的設(shè)計(jì)和工作參數(shù)，在2020年11月按照仿真試驗(yàn)所采用的模型參數(shù)3D打印試制了所設(shè)計(jì)的排種盤，如圖11所示。試驗(yàn)地點(diǎn)在常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程院樓，排種檢測(cè)裝置為黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的JPS-12型多功能排種試驗(yàn)臺(tái)。

4.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以排種盤轉(zhuǎn)速、氣室壓強(qiáng)和攪種板角度為正交試驗(yàn)因素，進(jìn)行三因素正交試驗(yàn)，因素水平編碼如表2所示。

4.2 正交試驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)性分析

試驗(yàn)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)參考GB/T 6973—2005《單粒播種機(jī)試驗(yàn)方法》，以小麥籽粒每次從投種口投出的種子數(shù)為參照，定義合格指數(shù)QUI、重播指數(shù)MUL和漏播指數(shù)MIS為

MUL=n1N×100%

（5）

MIS=n2N×100%

（6）

QUI=100%-MUL-MIS

（7）

式中：

N——理論排種數(shù)；

n1——2粒及以上排種數(shù)；

n2——單粒排種數(shù)。

根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)，每組試驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)三次，取各項(xiàng)排種性能評(píng)價(jià)指標(biāo)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，A、B、C分別為排種盤轉(zhuǎn)速、氣室壓強(qiáng)、攪種板角度的編碼值。

采用SPSS 24.0中的方差分析計(jì)算各因素及其相互作用對(duì)合格指數(shù)、重播試指數(shù)和漏播指數(shù)的影響，以確定各試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的擬合優(yōu)度及其回歸方程，如表4所示。排種盤轉(zhuǎn)速、氣室壓強(qiáng)和攪種板傾斜角對(duì)排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)均有顯著影響。此外，排種盤轉(zhuǎn)速與氣室壓強(qiáng)間的交互作用對(duì)合格指數(shù)有顯著影響，氣室壓強(qiáng)與攪種板傾斜角間的交互作用對(duì)重播指數(shù)有顯著影響。

根據(jù)表4的方差分析，對(duì)各試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行回歸擬合，將不顯著因素提出后，得到各試驗(yàn)指標(biāo)的回歸方程。

QUI=

-77.67+1.77A+6.14B+0.19C-

0.02AB-0.01BC-0.03A2-0.06B2

（8）

MUL=

87.56-0.73A-3.33B-0.04C+

0.01BC+0.02A2+0.03B2

（9）

MIS=

61.67-1.87A-4.79B+0.06C+

0.03AB-0.01BC+0.02A2+0.07C2

（10）

各回歸方程可決系數(shù)R2分別為0.979、0.929、0.913，表明回歸方程高度顯著，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)的變化規(guī)律。

4.3 試驗(yàn)因素影響效應(yīng)分析與目標(biāo)優(yōu)化

根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果，依據(jù)中國(guó)小麥排種器田間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定，排種器合格指數(shù)大于80%，重播指數(shù)小于15%，漏播指數(shù)小于8%，并以合格指數(shù)最大，漏播和重播指數(shù)最小為尋優(yōu)條件，結(jié)合各因素邊界范圍，建立參數(shù)化模型如式（11）所示。

根據(jù)Matlab的尋優(yōu)算法優(yōu)化求解可得最佳性能參數(shù)組合排種盤轉(zhuǎn)速為36.7r/min，氣室壓強(qiáng)為-3.6kPa，攪種板傾斜角為26.2°。對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，得出在最佳性能參數(shù)組合下，臺(tái)架試驗(yàn)合格指數(shù)為94.2%，理論合格指數(shù)為98.7%，誤差為4.5%；臺(tái)架試驗(yàn)漏播指數(shù)為1.5%，理論漏播指數(shù)為0.3%，誤差為1.2%，臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果與理論計(jì)算優(yōu)化結(jié)果基本一致。

Fmax=QUI-MUL-MIS

s.t.

QUI≥80%

MUL<15%

MIS<8%

30r/min≤A≤60r/min

-2kPa≤B≤-4kPa

-30°≤C≤30°

（11）

5 結(jié)論

1）? 針對(duì)氣吸式小麥排種器因充種效果不佳導(dǎo)致排種性能下降的問題，設(shè)計(jì)了一種輔助托種、攪種種盤的小麥氣吸式精量排種器。該排種器利用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的型孔凸臺(tái)和攪種板擾動(dòng)種群，增大了種群的離散度，進(jìn)而提高排種器充種性能。對(duì)不同排種盤設(shè)計(jì)的排種器充種性能進(jìn)行離散元仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的排種器具有最佳的充種性能。

2）? 對(duì)所設(shè)計(jì)的最佳種盤進(jìn)行轉(zhuǎn)速、氣室壓強(qiáng)和攪種板傾斜角的二次正交臺(tái)架試驗(yàn)，并對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，確定了各試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的擬合優(yōu)度及回歸方程。最后，采用試驗(yàn)因素的多目標(biāo)尋優(yōu)，以合格指數(shù)最大，重播、漏播指數(shù)最小為尋優(yōu)條件，得出所設(shè)計(jì)排種器的最佳性能參數(shù)組合：排種盤轉(zhuǎn)速為36.7r/min，氣室壓強(qiáng)為-3.6kPa，攪種板傾斜角為26.2°，理論計(jì)算優(yōu)化結(jié)果與臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果誤差均小于5%。

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