大豆高速精密播種機凸勺排種器設計與試驗

陳玉龍 賈洪雷,2 王佳旭 王 奇 趙佳樂,2 胡 斌

(1.吉林大學生物與農業工程學院， 長春 130025； 2.吉林大學工程仿生教育部重點實驗室， 長春 130025；3.石河子大學機械電氣工程學院， 石河子 832003)

大豆高速精密播種機凸勺排種器設計與試驗

陳玉龍1賈洪雷1,2王佳旭1王 奇1趙佳樂1,2胡 斌3

(1.吉林大學生物與農業工程學院， 長春 130025； 2.吉林大學工程仿生教育部重點實驗室， 長春 130025；3.石河子大學機械電氣工程學院， 石河子 832003)

為滿足大豆高速精密播種作業要求，設計一種凸勺排種器，闡述了其基本結構和工作原理，利用數值計算方法對其主要部件進行結構設計。利用離散元軟件EDEM進行仿真試驗，通過單因素試驗確定凸勺半徑和凸勺傾角的較優取值范圍，并且對凸勺邊緣結構進行優化試驗，發現當凸勺邊緣為兩側傾斜時排種性能較優；設計二次正交旋轉組合試驗，運用Design-Expert 8.0軟件進行試驗數據處理，建立凸勺半徑、凸勺傾角與合格率和漏播率之間的回歸模型，獲得最優參數組合為凸勺半徑6.8 mm，凸勺傾角-9.4°，凸勺厚度2.2 mm，型孔長度14.1 mm，此時合格率達到95.1%，漏播率為0.6%。臺架試驗結果與仿真結果一致，播種機前進速度在6～12 km/h時，合格率高于93%，漏播率低于3%，滿足播種機高速精密作業要求。

大豆排種器； 凸勺； 離散元法

引言

大豆播種機排種器從原理上主要分為機械式和氣力式，氣力式排種器結構較機械式排種器更為復雜，價格昂貴，機械式排種器在國內仍然被廣泛使用。高速化和精量化是現代農業發展的一個重要方向，高速播種作業的工作速度要求達到10 km/h或更高[1-4]，由于大豆的株距較小，現有的機械式大豆播種機很難滿足高速作業要求[5-7]，因此研制一種滿足高速作業要求的機械式大豆排種器具有很大的應用價值。

研究人員對機械式排種器的高速化進行了大量研究，王業成等[8]設計摩擦式排種器，通過內外摩擦環增大種群摩擦力，提高排種器極限轉速；劉宏新等[3,9]結合立式圓盤排種器和內窩孔式排種器，設計了具有復合充填力的立式淺盆型排種器，提高了排種盤的有效轉速；史嵩等[4]設計機械氣力組合式排種器，在內窩孔式排種器上利用正壓充種，適應高速作業要求。

離散元法在19世紀70年代被提出，最初用于分析巖土的運動和力學行為[10-12]，近年來在排種器的研究上得到廣泛應用[13]，縮短了設計周期，可以觀察排種器內種子的運動過程[14-16]，為排種機理的研究和排種器的設計提供了新方法[17-20]。

本文設計一種凸勺排種器，利用離散元軟件進行仿真試驗，確定影響排種性能的主要因素及最優參數組合，并利用臺架試驗進行驗證。

1 排種器結構與工作原理

凸勺排種器結構如圖1a所示，主要由排種盤、中間隔板、導種輪、排種軸、法蘭和殼體組成，其中排種盤、導種輪和主軸固接在一起，在外力驅動下轉動；中間隔板夾在排種盤和導種輪之間，并且固接在殼體上。與傳統的垂直圓盤排種盤不同，該排種器的凸勺作為取種的功能結構，突出在排種盤外側，在取種時，種子沿排種盤切向進入凸勺。

圖1 凸勺排種器結構圖Fig.1 Spoon precision seed metering device1.殼體 2.排種盤 3.排種軸 4.隔板 5.法蘭 6.導種輪 Ⅰ.充種區 Ⅱ.清種區 Ⅲ.遞種區 Ⅳ.攜種區 Ⅴ.投種區

排種器工作過程主要分為充種、清種、遞種、攜種和投種5個階段，如圖1b所示。工作時，種子經殼體下面的進種口限量地進入排種器內的種子室，機具行走輪通過鏈、萬向軸或其他傳動裝置將動力傳至排種軸，排種盤和導種輪跟隨排種軸同步轉動，排種盤上的凸勺在轉過種子群時，種子在排種盤旋轉攪動作用下分種，形成速度不等圓周種子層，在籽粒自身重力、籽粒間碰撞摩擦力及凸勺支持力共同作用下進入凸勺內，完成充種過程；當凸勺攜帶種子離開種子群時，由于力系方向變化，使懸于勺口多余種子在重力作用下滑落，只留下凸勺內的一顆種子，完成清種；凸勺內種子繼續向上轉動，當來到隔板的遞種口處時，種子發生軸向側充，通過隔板上的遞種口落入與凸勺對應的導種輪上的攜種孔內，這一階段為遞種，導種輪與排種盤同步轉動，直到轉動至下方投種口，這一階段為攜種；在投種口處，種子在重力和離心力的作用下，脫離排種器落入種床內，完成投種，實現精量播種作業。

傳統的型孔式排種器充種方向如圖2a所示，型孔的開口方向沿排種盤徑向，種子充種運動速度VS1的方向與型孔開口方向一致，沿徑向充種，而型孔的轉動速度VP1的方向沿排種盤切向，導致排種器的最大轉速受種子充種極限速度的限制[21]。本文設計的凸勺排種器的凸勺開口方向沿排種盤切向，如圖2b所示，種子充種運動VS2的方向與型孔開口方向一致，沿切向充種，型孔的轉動速度VP2的方向同樣沿排種盤切向，充種時間與排種器轉速成反比，當排種器轉速增大時，充種時間減小，高速時仍能順利充種，充種時間不會限制排種器轉速，因此凸勺排種器能夠適應高速作業。

圖2 充種方向示意圖Fig.2 Diagrams of filling direction

2 關鍵部件結構設計

2.1 排種盤

排種盤完成排種器工作過程中的取種、清種和部分遞種作業，是排種器的核心部件，排種盤的結構設計對排種器的工作性能具有重要影響。

排種盤的結構如圖3所示，凸勺均勻分布在排種盤的邊緣，排種盤上凸勺內側開有型孔，型孔寬度等于凸勺內直徑，充種時，種子進入由凸勺和型孔組成的容種空間內。

圖3 排種盤結構示意圖Fig.3 Structure diagram of seed plate 1.圓盤 2.凸勺 3.型孔

2.1.1 凸勺結構尺寸

為了順利完成取種，種子必須能夠完全進入容種空間內，如圖4a所示，凸勺半徑R應不小于dmax(最大種子直徑)，凸勺上邊緣到型孔上邊緣距離L2應不小于dmax。為了避免重播，當種子進入容種空間后，必須能夠及時清除多余種子，只留下1顆，并且保證不會堵塞凸勺，若凸勺的總厚度L1過大，如圖4b所示，在第1顆種子進入容種空間之后，第2顆種子超過一半進入凸勺，則出現重播的幾率較大。當R=dmax時，如圖4c所示，L1最小接近于零，型孔長度L3最小接近dmax。若L3過大，在第1顆種子進入容種空間后，第2顆種子繼續進入凸勺，造成重播，如圖4d所示，因此必須保證2顆種子不能同時進入型孔，當R=0.5dmax，L1=0.5dmax時，L2和L3達到最大值。

圖4 凸勺尺寸示意圖Fig.4 Diagrams of spoon dimension

所以，凸勺的尺寸應滿足

(1)

2.1.2 凸勺分布

排種盤直徑是一個重要的設計參數，在維持相同的前進速度時，直徑越小所能分布的型孔越少，排種軸的轉速越大；直徑增大，則排種器結構增大、重量增加。根據設計經驗，排種盤直徑采用260 mm。

凸勺數目、轉速與播種機前進速度的關系為

(2)

式中v——播種機前進速度，km/hz——株距，本文取10 cmn——排種軸轉速，r/minm——凸勺數目

從式(2)可以看出，在保持相同的前進速度和株距的情況下，凸勺數目與排種軸轉速成反比。在排種盤直徑一定時，排種盤上分布的凸勺數目越大，排種軸轉速越小，有利于充種。若凸勺數目過多，將會使相鄰凸勺在充種時產生干涉，影響充種效果，因此必須確定順利充種前提下凸勺的最小間距和最大數目。

圖5 凸勺分布距離示意圖Fig.5 Diagram of spoon distribution distance

l≥S+0.5dmax

(3)

(4)

(5)

式中l——凸勺間距v0——排種盤線速度ω——排種盤角速度D——排種盤直徑

整理可得

(6)

從式(6)可以看出，型孔數目與排種盤直徑成正比，與排種軸轉速和種子粒徑成反比。

當凸勺外壁與相鄰型孔緊挨時，凸勺間距最小，凸勺數目最多，此時

(7)

(8)

整理得

(9)

v0t≤l

(10)

將式(4)代入式(10)得

(11)

在排種盤直徑為260 mm，最大種子直徑為8 mm時，由式(11)計算得轉速最大為53.3 r/min。在凸勺半徑為4、5、6、7、8 mm時，由式(9)計算得凸勺數目分別為44、42、41、41、41個，在播種機前進速度為10 km/h時，轉速分別為37.9、39.7、40.7、40.7、40.7 r/min，小于53.3 r/min，滿足設計要求。

2.1.3 凸勺傾角

當凸勺傾角發生變化時，對排種盤的取種及清種效果產生影響，規定凸勺中心線平行于排種盤切向時為0°，凸勺偏向排種盤中心時為正角度。當凸勺傾角為正時，如圖6a所示，凸勺的清種效果優于0°，清種起始角降低，但是充種時由于存在正偏角，將不利于充種。當凸勺傾角為負時，如圖6b所示，凸勺的充種效果優于0°，但是不利于清種，將增大清種起始角，具體的凸勺傾角需要通過試驗獲得。

圖6 凸勺傾角示意圖Fig.6 Diagrams of spoon inclination angle

2.2 隔板

凸勺內的種子通過隔板上的遞種口進入導種輪，遞種口的起始角決定了種子側充的起始角，遞種口的跨度決定能否順利清種。為避免種子在種群中提前側充形成重播，遞種口應位于種群外，同時遞種口起始角不宜過大，避免種子在側充完成前進入清種區造成漏播。前期通過高速攝像進行試驗，發現在10 km/h時種群傾角約為27°，如圖7所示，傾角隨著速度增加出現小幅增大。種群跨度約為130°，如圖8所示，種群上邊緣約為3°，因此遞種口的起始角設為5°，終止角設為90°，遞種口跨度85°，保證種子有足夠的時間完成側充。

圖7 種群傾角Fig.7 Inclination angle of seed group

圖8 隔板結構示意圖Fig.8 Structure diagram of baffle plate

3 試驗材料與方法

3.1 離散元仿真參數與模型構建

利用離散元仿真軟件EDEM對排種器工作過程進行仿真，接觸模型采用Hertz-Mindlin無滑動接觸模型，全局變量參數設置如表1所示[20]。

在Solidworks中對排種器進行數字化建模，并簡化排種器模型，如圖9所示，將文件另存為.x_t格式，導入到EDEM中。

顆粒設為直徑8 mm的圓球，仿真時間步長設置為1.32×10-5s，網格尺寸設置為2倍最小單元7.51 mm，仿真過程如圖10所示。

表1 仿真參數Tab.1 Parameters used in simulation

圖9 仿真簡化模型示意圖Fig.9 Schematic of simplified simulation model1.殼體 2.排種盤 3.隔板 4.導種輪 5.投種口

圖10 排種器仿真過程Fig.10 Schematic of seed metering device in simulation

3.2 臺架試驗

臺架試驗在吉林大學農機實驗室的JPS-12排種器性能測試系統上進行，用于驗證離散元仿真結果。測試系統由排種器、傳送帶、高速攝像機、噴油裝置、計算機、電控系統和2個調頻電動機組成。排種器由電動機1通過鏈輪帶動其轉動，傳送帶由電動機2帶動其運動，噴油裝置將油噴在傳送帶上形成油帶，排種器投出的種子落在傳送帶上，種子發生的位移較小，最大程度反映了排種器的排種性能。試驗時，排種器固定而傳送帶轉動，傳送帶的向后運動代替排種器的向前運動。

試驗時首先啟動電動機2，傳送帶運動，接著啟動噴油裝置，然后啟動電動機1，待排種器運轉1 min后停止，測量油帶上種子分布，由于傳送帶長度有限，需重復上述步驟進行多次測量，共統計250顆種子，重復測量5次，取平均值。

表2 大豆物理性質Tab.2 Physical properties of soybean

3.3 試驗因素與指標

根據上述分析可知，凸勺半徑和傾角是排種盤的主要設計參數，因此選取凸勺的半徑和傾角作為試驗因素。由式(1)計算凸勺及型孔的尺寸，如表3所示，傾角初選-20°、-10°、0°、10°、20°，進行單因素試驗，確定較優取值范圍，進行二次正交旋轉組合試驗。為滿足高速作業要求，試驗均在前進速度為10 km/h時進行。

表3 凸勺及型孔尺寸Tab.3 Sizes of spoon and hole

GB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機試驗方法》，推薦采用合格率、重播率和漏播率作為排種器性能評價指標，而合格率、重播率與漏播率之和為100%，知道兩項即可得出第3項，因此選取合格率與漏播率為試驗指標。合格率與漏播率的確定需要通過對粒距的測量，而仿真試驗中不易測定粒距，因此通過統計仿真試驗中投種口投出的種子確定合格率與漏播率，當投出1顆種子時記為合格，沒有種子投出時記為漏播，同時投出2顆或更多時記為重播。

4 試驗結果與分析

4.1 凸勺半徑仿真試驗

以凸勺半徑為因素進行單因素仿真試驗，此時凸勺傾角設定為0°，試驗結果如表4所示。

圖12 凸勺邊緣形狀對試驗指標的影響曲線Fig.12 Effect curves of edge shapes on experimental index

凸勺半徑/mm型孔數目轉速/(r·min-1)合格率/%漏播率/%44437.980.9±0.9c16.6±0.5a54239.786.1±1.0b9.6±0.6b64140.790.7±1.1a5.8±0.3c74140.788.9±1.1ab5.1±0.2c84140.785.4±0.9b4.6±0.2c

注：同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表4可知，凸勺半徑對合格率和漏播率影響顯著，合格率隨著凸勺半徑的增加先增大后減小，漏播率隨凸勺半徑的增大而減小，并且減小趨勢逐漸減弱。當凸勺半徑增大時，取種的有效面積增大，成功取種幾率增大，因此漏播率減小，在凸勺半徑從4 mm增大到6 mm時，合格率逐漸升高，當凸勺半徑大于6 mm時，取多粒種子的情況增多，導致合格率降低。

表4中的試驗結果并不理想，在凸勺半徑為6 mm時，合格率最高為90.7%；漏播率隨著凸勺半徑的增加而降低，在凸勺半徑為8 mm時漏播率最低(4.6%)。

觀察仿真過程發現，部分種子在離開種群時處于凸勺邊緣的平面上，未能進入凸勺，在清種時落入種群，造成漏播，因此對凸勺邊緣進行優化，將凸勺邊緣由無傾斜改為向外傾斜、向內傾斜和兩側傾斜，如圖11所示。在凸勺半徑為6 mm時進行仿真試驗，前進速度分別取6、8、10、12 km/h，對應的排種軸轉速分別為24.4、32.6、40.7、48.8 r/min，結果如圖12所示。從圖12a中可以看出，4種不同的凸勺邊緣結構對應的合格率均隨著前進速度的增加先提高后下降，在8～10 km/h內合格率較高，凸勺邊緣兩側傾斜時，合格率高于其他組；從圖12b中可以看出，4種凸勺邊緣結構對應的漏播率均隨著前進速度的增加而增大，凸勺邊緣不傾斜與向外傾斜時漏播率接近，凸勺邊緣向內傾斜與兩側傾斜時漏播率接近且明顯小于其他兩組。

圖11 凸勺邊緣形狀示意圖Fig.11 Schematic of spoon edge shapes

當凸勺邊緣向內傾斜時，增加了種子進入凸勺內的機會，降低了漏播率，同時提高了重播率，當凸勺傾角向外傾斜時，增大了種子落回種群的機會，降低了重播率，但增大了漏播率，綜合考慮合格率與漏播率，凸勺邊緣兩側傾斜時排種性能最佳，因此凸勺邊緣設為兩側傾斜進行后續試驗。

在凸勺邊緣兩側傾斜時，重復凸勺半徑單因素仿真試驗，并與表4中試驗結果進行對比，結果如圖13所示，在凸勺半徑4～8 mm范圍內，凸勺邊緣為兩側傾斜的合格率均大于優化前，漏播率均小于優化前，凸勺邊緣的優化對排種器性能有顯著提高。

圖13 不同凸勺半徑下凸勺邊緣形狀對試驗指標的影響曲線Fig.13 Effect curves of edge shapes on experimental index at different spoon radii

對圖13中的凸勺邊緣為兩側傾斜時的試驗結果進行回歸建模，得

(12)

(13)

式中Y1——合格率，%Y2——漏播率，%X1——凸勺半徑，mm

合格率Y1隨著凸勺半徑的增加先提高后降低，在6.4 mm附近達到最大值92.4%。利用回歸方程(12)求出合格率大于90%時的凸勺半徑的取值范圍為5.1～7.7 mm。

漏播率Y2隨著凸勺半徑的增加而逐漸降低，利用回歸方程(13)求出漏播率小于5%時的凸勺半徑，大于5.0 mm。

4.2 凸勺傾角仿真試驗

以凸勺傾角為因素進行單因素仿真試驗，設定凸勺半徑R為6 mm，型孔長度L3為14 mm，凸勺厚度取3 mm，試驗結果如圖14所示。

圖14 凸勺傾角對試驗指標的影響曲線Fig.14 Effect curves of hole inclination angle on experimental index

合格率隨著凸勺傾角的增加先增大后減小，在-10°附近達到最大(94.2%)。漏播率隨著凸勺傾角的增加先減小后增大，在-10°附近達到最小值(1.6%)。當凸勺傾角為負角度時，凸勺進入種群的角度與種群的貼合度較好，利于提高凸勺在進入種群的瞬間取種的成功率，但是當凸勺離開種群時，不利于清種，會增大重播的幾率；當凸勺為正角度時，凸勺清種的效果較好，減少重播現象的發生，同時造成漏播率的增大。

對圖14中的試驗結果進行回歸建模，得

(14)

(15)

式中X2——凸勺傾角，(°)

通過回歸方程(14)求出合格率大于93%時的凸勺傾角的取值范圍為-18.1°～4.8°，在凸勺傾角為-6.6°時合格率最大，為93.6%。通過回歸方程(15)求出漏播率小于3%時，凸勺傾角的取值范圍為-22.0°～7.9°，在凸勺傾角為-7.1°時漏播率最小，為1.8%。

4.3 二次正交旋轉仿真試驗

以凸勺半徑和凸勺傾角為因素，采用二因素五水平二次正交旋轉組合設計方法安排試驗[22-23]，依據單因素試驗結果，凸勺半徑取值上下限分別為5.1、7.7 mm，凸勺傾角的取值上下限分別為-18.1°、4.8°，各因素水平編碼如表5所示。

表5 試驗因素編碼Tab.5 Experiment factors codes

對表6中試驗結果進行回歸分析，獲得回歸模型為

8.39X1+0.13X2+69.53

(16)

0.03X1X2-10.69X1-0.15X2+39.68

(17)

對上述二次回歸模型進行方差分析和回歸系數顯著性檢驗，結果如表7所示。

表6 回歸正交旋轉試驗安排與結果Tab.6 Results of quadratic regression orthogonal rotating experiment

表7 回歸方程方差分析Tab.7 Variance analysis of regression equation

通過Design-Expert 8.0軟件得到凸勺半徑與凸勺傾角對合格率和漏播率影響的響應曲面圖，如圖15所示，隨著凸勺半徑的增大和凸勺傾角的增加，合格率呈先增大后減小的趨勢。當凸勺傾角固定時，隨著凸勺半徑的增大，凸勺取種能力增強，在開始階段合格率升高，但隨著凸勺半徑的繼續增加，重播現象開始增加，導致合格率下降，在凸勺半徑增大的整個過程中漏播率持續降低；當凸勺半徑固定時，隨著凸勺傾角增大，凸勺的取種能力逐漸降低，清種能力逐漸增強，重播率減小，漏播率增加，合格率呈現先升高后下降的趨勢。

利用Design-Expert 8.0軟件，以合格率最大、漏播率最小為條件進行尋優處理，得到X1最優值為6.8 mm，X2最優值為-9.4°，即當凸勺半徑取6.8 mm，凸勺傾角取-9.4°時，此時合格率為95.1%，漏播率為0.6%。通過計算，此時凸勺厚度為2.2 mm，型孔長度為14.1 mm。

圖15 響應曲面圖Fig.15 Response surface plots

4.4 臺架驗證試驗

根據仿真試驗獲得的最優參數組合設計加工物理樣機(圖16)，進行臺架試驗，考核在前進速度分別為6、8、10、12、14 km/h時排種器的排種性能穩定性，結果如圖17所示。

物理樣機試驗結果與仿真試驗整體趨勢一致。在前進速度10 km/h時，仿真試驗合格率95.0%，漏播率1.2%，物理樣機試驗合格率94.2%，漏播率1.5%，與通過回歸模型得到的數據接近。

圖16 臺架試驗Fig.16 Platform experiment

圖17 驗證試驗結果Fig.17 Resutls of verification experiment

在播種機前進速度低于12 km/h時，合格率與漏播率的波動較小，臺架試驗的合格率略低于仿真試驗，漏播率略高于仿真試驗，臺架試驗的合格率高于93%，漏播率低于3%。當前進速度大于12 km/h時，合格率與漏播率均出現劇烈波動，合格率大幅降低，漏播率大幅升高，并且臺架試驗與仿真試驗的結果差異變大，當速度達到14 km/h時，臺架試驗的合格率低于80%，漏播率大于18%，觀察試驗過程發現，在速度為14 km/h時種群內的種子運動非常劇烈，種群的離散程度加大，不利于種子的充填。

5 結論

(1)從理論上對排種盤和隔板進行結構分析和設計，排種盤直徑為260 mm，凸勺半徑取4、5、6、7、8 mm時，凸勺數分別為44、42、41、41、41個，隔板上遞種口起始角為5°、終止角為90°，滿足充種要求，分析表明排種器的排種性能與凸勺半徑、傾角等因素有關。

(2)離散元仿真試驗結果表明：凸勺邊緣向兩側同時傾斜時排種性能最優，凸勺半徑和凸勺傾角對排種性能有顯著影響，且存在交互作用；合格率隨著凸勺半徑的增加先增大后減小，隨著凸勺傾角的增加先增大后減小，漏播率隨著凸勺半徑的增大而減小，隨著凸勺傾角的增大先增加后減??；通過回歸模型求得排種盤最佳設計參數為凸勺半徑6.8 mm，凸勺傾角-9.4°，凸勺厚度2.2 mm，型孔長度14.1 mm，對應的合格率為95.1%，漏播率為0.6%。

(3)物理樣機的臺架試驗表明，仿真試驗結果與物理試驗基本一致，當前進速度為6～12 km/h時，排種器合格率高于93%，漏播率低于3%，滿足播種機高速精密作業要求。

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Design and Experiment of Scoop Metering Device for Soybean High-speed and Precision Seeder

CHEN Yulong1JIA Honglei1,2WANG Jiaxu1WANG Qi1ZHAO Jiale1,2HU Bin3

(1.CollegeofBiologicalandAgriculturalEngineering,JilinUniversity,Changchun130025,China2.KeyLaboratoryofBionicEngineering,MinistryofEducation,JilinUniversity,Changchun130025,China3.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China)

In order to meet the requirement of high-speed and precision sowing operation of soybean, a spoon seed metering device was proposed, and its basic structure and working principle were analyzed. The numerical calculation method was used to design the plate and partition of the seed metering device. The diameter of the plate was designed as 260 mm, the number and radius of spoon were inversely proportional, and the angle of the mouth on the partition was from 5° to 90°. The optimal ranges of the radius and the inclination angle of the scoop were determined by single factor tests, which were obtained through simulation experiment by EDEM. The structure of the scoop edge was optimized through simulation experiment, and the optimal seeding performance was obtained when the scoop edge was inclined to both sides. The quadratic orthogonal rotation combination test was designed and the experimental data was processed by the Design-Expert 8.0 software. The regression model was established for the radius and inclination angle of the spoon about the qualified index and missing index. The optimal parameters of the scoop were radius of 6.8 mm, inclination angle of -9.4°, thickness of 2.2 mm and length of 14.1 mm, with the qualified index of 95.1% and the missing index of 0.6%. The physical prototype was processed according to the optimal parameters and the bench test was carried out with results in accordance with simulation tests. The qualified index of the seeder was above 93% and the missing index was less than 3% when the speed of the planter was in the range of 6 km/h to 12 km/h, which satisfied the requirement of high-speed and precision sowing.

soybean seed metering device; scoop; discrete element method

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.08.010

2016-12-05

2017-02-21

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD06B03)和國家自然科學基金項目(51665050)

陳玉龍(1991—)，男，博士生，主要從事保護性耕作及其智能裝備研究，E-mail： 17743125073@163.com

賈洪雷(1957—)，男，教授，博士生導師，主要從事保護性耕作及其智能裝備研究，E-mail： jiahl@vip.163.com

S233.2+3

A

1000-1298(2017)08-0095-10