气吸振动式精密播种装置电磁振动台控制系统设计及特性研究

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课题是在对2QB-330型气吸振动式秧盘精量联合播种机精密播种装置已有研究的基础上及使用中出现的问题,利用电磁振动器激振方式取代该装置偏心机械式激振方式,设计了电磁振动台的控制系统,并对电磁振动台的特性进行研究。具体概述如下: (1)介绍了振动气吸式穴盘育苗精量播种装置的组成及其工作原理。振动的目的是使种子克服相互间内摩擦力而产生有利于吸种部件吸种的“沸腾”运动;吸种部件采用气吸力作用于处于“沸腾”态的种子,实现精确定量的吸种和播种运动。采用电磁振动激振器作为该播种装置的振动动力部件,并详细设计了以AT89C51单片机为主要控制核心元件的控制系统硬件及软件。主要控制参数为外加电压的幅值及其频率,电磁激振力与外加电压的有效值平方呈正比关系、与频率呈2倍关系。采用脉冲幅值调制(PAM)方式对外加电压进行调制实现对振动台的控制。 (2)根据振动台的结构,对振动台特性进行了理论研究。建立和求解了电磁式振动台在电磁力激励下单自由度系统受迫振动数学模型,得到振动台幅频特性。在此基础上,进一步基于虚拟样机技术(VPT)对振动台的特性进行计算机仿真初步研究。采用机械设计软件PRO/E建立振动台的实体模型,并定义其材料、性能参数,然后将该模型导入机械动力学分析软件ADMAS各模块分析振动台的运动学和动力学等特性,得到振动台设计特性参数。 (3)吸种运动与振动台振动参数关系分析及试验研究。从气体运动学和动力学的角度出发,研究分析了振动气吸气流场的相关运动规律及其与振动特性参数之间的关系。根据气体动力学点源原理,该部件的气流场为多吸种孔气流场的叠加,单一吸种孔的气流场成为一维变截面管流,从而将气流流动简化为一维不可压缩气体流动,建立了气吸流场的数学模型,为振动设计参数的选择提供理论基础。根据散粒体抛射强度理论,建立了种子在由以上所建立的数学模型中吸孔气流作用下的受力模型,研究“沸腾”运动产生的最小振动强度条件及其影响因素,并验证该条件的正确性和有效性,为振动台参数的选择提供理论设计及应用依据。
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