【摘要】：水稻是我國主要糧食作物,與小麥、馬鈴薯、玉米并列成為我國四大主糧,并長期處于第一的位置,在我國糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。與水稻移栽種植模式比較,水稻直播種植具有省工省力、節(jié)本增效的優(yōu)點(diǎn),水稻直播面積逐年增加,尤其水稻芽種穴直播種植技術(shù)更是快速發(fā)展。同時(shí)適宜水稻直播種植品種不斷得到推廣,對質(zhì)量可靠、性價(jià)比高、適合我國國情的水稻芽種精量播種裝備需求更加迫切。目前針對常規(guī)稻種植每穴5-8粒芽種的精量穴直播要求,為了實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)輕簡化、專業(yè)化、規(guī)�；�,提高水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化水平,研制了一種采用取種耳勺主動舀種、復(fù)合清種、同步柔性護(hù)種和彈射投種方式的水稻精量穴直播排種器,并基于此排種器設(shè)計(jì)了水稻精量播種裝置,以滿足常規(guī)稻大田穴直播的種植需求。在綜合分析國內(nèi)外水稻直播種植現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對常規(guī)稻大田精量穴直播的農(nóng)藝要求,以適宜直播種植的3個品種水稻芽種物料特性為依據(jù),采用理論分析與計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)測試相結(jié)合的方法,對彈射式耳勺型水稻芽種精量穴直播排種器進(jìn)行了排種性能研究與探索,研究主要內(nèi)容如下:(1)水稻芽種物料特性測定選取適宜黑龍江省直播種植的水稻品種:龍慶稻2號、龍慶稻3號和龍稻6號為研究對象,采用浸種催芽處理,對其在正常生長含水率情況下的物料特性進(jìn)行測定。分別得到3個品種水稻芽種的幾何尺寸、千粒重、休止角、滑動摩擦系數(shù)、內(nèi)摩擦系數(shù)、彈性模量等物料特性及芽種靜載荷作用下的力學(xué)特性。并進(jìn)行了種芽不同切斷長度處理與繼續(xù)成苗關(guān)系的試驗(yàn)研究,為排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)仿真分析提供了參考依據(jù)。(2)彈射式耳勺型水稻芽種精量穴直播排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與排種機(jī)理分析基于排種器取種耳勺主動舀種、復(fù)合清種、同步柔性護(hù)種和彈射投種的排種方式,研制了一種可滿足水稻芽種精量穴直播要求的機(jī)械式排種器。首次提出了利用取種耳勺主動舀種與彈射投種相結(jié)合,提高排種性能的播種方式,解決了芽種流動性差、不易取種的難題。分析并確定了排種器關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)。對排種器的舀種、清種、護(hù)種、投種四個階段,水稻芽種的受力及運(yùn)動情況進(jìn)行了分析,構(gòu)建了水稻芽種在排種過程中的動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)模型,探究了排種器排種機(jī)理,分析、優(yōu)化排種器各關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)參數(shù)。(3)基于離散元法及EDEM的排種性能仿真分析以排種器為研究載體,借助CATIA與EDEM軟件分別建立排種器與3個品種水稻芽種顆粒的仿真模型。通過對排種器舀種階段模擬,得到了芽種顆粒仿真模型速度、受力、位移隨時(shí)間變化曲線;進(jìn)行排種器舀種性能單因素虛擬試驗(yàn),分析舀種過程中造成不同尺寸等級芽種顆粒模型,產(chǎn)生重舀和漏舀問題的主要原因;初步篩選對排種性能影響顯著的工作參數(shù)并進(jìn)行試驗(yàn)樣機(jī)的加工試制,為后續(xù)臺架性能試驗(yàn)及田間試驗(yàn)進(jìn)行準(zhǔn)備。(4)基于高速攝像技術(shù)的排種器性能分析與試驗(yàn)借助JPS-12型排種性能檢測試驗(yàn)臺,利用高速攝像技術(shù)對排種器工作過程進(jìn)行研究。采用高速攝像與圖像目標(biāo)跟蹤技術(shù)對水稻芽種運(yùn)移軌跡進(jìn)行判別分析,獲得了不同工作轉(zhuǎn)速條件下,排種器舀種階段水稻芽種的運(yùn)動狀態(tài)以及運(yùn)移軌跡;同時(shí)得到了不同工作轉(zhuǎn)速條件下排種器投種階段芽種質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo),應(yīng)用MATLAB軟件繪制水稻芽種投種階段運(yùn)動軌跡,應(yīng)用Excel軟件建立了水稻芽種運(yùn)動軌跡擬合方程,為排種器關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。(5)排種器臺架性能試驗(yàn)與田間實(shí)驗(yàn)為得到排種器最佳工作參數(shù)組合,以排種器工作轉(zhuǎn)速和容種高度為主要因素,以龍慶稻2號、龍慶稻3號和龍稻6號水稻芽種為試驗(yàn)對象,以排種合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)為性能指標(biāo),分別進(jìn)行單因素和多因素正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn),建立了排種性能指標(biāo)與試驗(yàn)參數(shù)間數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理分析,對所得優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,考察其設(shè)計(jì)科學(xué)性及合理性。臺架性能試驗(yàn)結(jié)果表明,排種器工作轉(zhuǎn)速為23.52r/min,容種高度為70 mm時(shí),排種性能最優(yōu),合格指數(shù)為93.08%,重播指數(shù)為5.16%漏播指數(shù)為1.76%;根據(jù)水稻芽種精量播種要求,綜合設(shè)計(jì)配置水稻精量播種裝置,以龍慶稻3號為直播對象,在工況條件下進(jìn)行田間播種實(shí)驗(yàn),以穴粒數(shù)合格指數(shù)、穴粒數(shù)重播指數(shù)穴粒數(shù)漏播指數(shù)和破損率為指標(biāo)。田間實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,水稻芽種穴粒數(shù)合格指數(shù)平均值為85.33%,穴粒數(shù)重播指數(shù)平均值為5.59%,穴粒數(shù)漏播指數(shù)平均值為9.08%,破損率平均值為0.30%,其穴距范圍為143-156 mm,能夠滿足水稻芽種大田精量穴直播的農(nóng)藝要求。
【圖文】：

對水稻芽種精量穴直播技術(shù)進(jìn)行深入探索；結(jié)水稻芽種精量穴直播排種器及其對應(yīng)的水稻精量播種技術(shù)理論方面具有一定的實(shí)際意義，相關(guān)研究成種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)提供參考，所提出的取種耳勺主裝置機(jī)構(gòu)簡化、性能提升提供保障。本研究對提高生產(chǎn)能力和保障國家糧食安全具有現(xiàn)實(shí)意義[3]。布洲水稻種植分布國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，水稻在美洲、非洲和大洋洲均有種植。

稻作區(qū) III.西南高原稻作區(qū) IV.華北稻作區(qū) V.東北稻圖 1-2 中國水稻種植分區(qū)圖Fig.1-2 Distribution map of rice planting in Chin緯度較低，溫度高、水源充足，水稻面積占全種植；華中單雙季稻稻作區(qū)是我國最大的稻作積的 61.1%，早稻品種多為秈稻，單季晚稻以青藏高原，占全國種植面積的 6.7%，該區(qū)水稻拔地區(qū)為粳稻；華北單季稻稻作區(qū)地處溫暖帶是我國水稻播種面積增長的主要地區(qū)，品種以占全國的 5.6%，稻作期一般在 4 月中下旬至 其中黑龍江省種植區(qū)稻米品質(zhì)優(yōu)良，為我國粳稻種植面積僅占全國的 0.5%，，該稻作區(qū)大部分粳稻，一年一熟。稻種植分布處于北緯 43.5-53.5 度之間，屬于高緯度寒地單
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 牛琪;王士國;陳學(xué)庚;;膜下滴灌水稻穴直播機(jī)研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2016年S1期

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4 鹿芳媛;馬旭;齊龍;譚穗妍;譚永p

本文編號：2605830