铲式玉米播种机播种过程的离散元仿真

铲式玉米播种机是由铲式成穴器和倾斜圆盘勺式排种器组成，利用铲式成穴器在土壤表层生成穴孔，并将勺式排种器投出的单粒玉米种子送入穴孔中，完成播种过程。本文以铲式玉米播种机为研究对象，基于离散元法进行了播种机的工作性能的仿真计算，进一步完善了铲式玉米播种机的设计。 首先根据对铲式玉米播种机结构特点和工作过程分析，采用AutoCAD建立排种器和成穴器的二维简化模型，并通过ObjectARX二次开发技术为其添加运动属性和材料特性，再基于Access数据库技术，以VC++软件为开发平台编制了播种机二维离散元仿真程序。根据土壤颗粒的结构特性，以线性接触刚度模型为基础，以滑移模型来反映土壤颗粒在接触点处的本构关系，以并行约束模型来表征土壤颗粒之间黏结力的作用，建立土壤颗粒力学模型。采用离散元分析方法，利用编制的播种机二维离散元仿真程序，仿真分析了成穴器成穴过程中对于土壤颗粒的动态破坏过程，揭示了打穴铲前端土壤颗粒的运动速度和土壤颗粒滑移破坏的规律。通过对排种器的投种过程进行理论研究，分析播种机工作速度和投种角度与工作性能之间的关系，并对排种器的投种过程进行二维离散元仿真，确定投种角度和播种速度的取值范围。最后以播种机的三维模型为研究对象，并运用离散元软件EDEM进行播种机工作过程的仿真计算，对该计算结果进行了颗粒接触、颗粒速度场及颗粒间的力链分析，并与二维离散元的仿真结果对比，验证了采用离散元法研究播种机工作过程的正确性。 研究表明，采用离散元法进行铲式玉米播种机工作过程的仿真分析，能够实现高质量、低成本的设计，为铲式精密播种机提供了一种新的研究方法。