【摘要】：目前國內(nèi)外馬鈴薯排種器均以機(jī)械式為主,普遍存在排種合格指數(shù)低、排種粒距均勻性差、作業(yè)速度低等問題�，F(xiàn)有的氣吸式排種技術(shù)多用于玉米、大豆、水稻等小粒徑作物的播種作業(yè),根據(jù)對玉米、大豆等作物排種技術(shù)的理論研究及實(shí)際應(yīng)用情況可知,氣吸式排種技術(shù)相比于機(jī)械式排種技術(shù)的排種質(zhì)量更好,作業(yè)速度更高。因此,有必要研究和發(fā)展氣吸式馬鈴薯排種技術(shù)。馬鈴薯播種為塊莖播種,其塊莖整體尺寸為玉米、大豆等作物種子尺寸的數(shù)倍乃至數(shù)十倍,且現(xiàn)有的氣吸式排種器結(jié)構(gòu)多采用排種盤式或滾筒式,受排種盤結(jié)構(gòu)尺寸和型孔尺寸的制約,此類結(jié)構(gòu)形式的氣吸式排種器無法播種馬鈴薯種薯,且馬鈴薯種薯形狀不規(guī)則,更增加了馬鈴薯氣吸式排種的難度。針對這一關(guān)鍵問題,從排種器種箱內(nèi)部的種面高度、吸種嘴材質(zhì)與幾何形狀、吸種負(fù)壓、投種正壓、投種角度等方面,展開理論與試驗(yàn)研究,從而獲得適合高速精量播種的排種器結(jié)構(gòu)與工作參數(shù),實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量、不規(guī)則種薯的高速精量播種和同一排種器兼播常規(guī)薯與微型薯。主要研究內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)一種多臂分布式馬鈴薯氣吸排種器,通過理論分析確定排種器閥體、吸種臂和吸種嘴等主要結(jié)構(gòu)參數(shù),分別對吸種過程和投種過程進(jìn)行基礎(chǔ)解析,獲得排種器可靠作業(yè)所需吸種負(fù)壓的理論值、影響零速投種性能的主要因素及各因素的試驗(yàn)取值范圍,并對影響排種作業(yè)質(zhì)量的投種角和種面高度進(jìn)行設(shè)計(jì),獲得相應(yīng)參數(shù)值,用于后續(xù)的試驗(yàn)研究。(2)進(jìn)行排種器負(fù)壓區(qū)氣流場仿真分析,分別獲取排種器不安裝吸種嘴、安裝常規(guī)薯吸種嘴和安裝微型薯吸種嘴時(shí)的負(fù)壓氣流速度和壓強(qiáng)分布,結(jié)合排種器試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)效果,證明排種器設(shè)計(jì)的合理性。(3)使用常規(guī)薯和微型薯分別進(jìn)行負(fù)壓吸種試驗(yàn)和正壓零速投種試驗(yàn),明確顯著影響排種器負(fù)壓吸種和正壓氣流零速投種質(zhì)量的因素,以及各因素對吸種、投種質(zhì)量的影響規(guī)律,獲得各參數(shù)較優(yōu)水平組合,針對較優(yōu)水平組合進(jìn)行相應(yīng)驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證該作業(yè)參數(shù)組合下排種器性能滿足馬鈴薯播種作業(yè)要求,以及使用正壓氣流實(shí)現(xiàn)零速投種的方式合理可行,為馬鈴薯播種機(jī)排種器的研究和設(shè)計(jì)提供理論及技術(shù)參考。相關(guān)研究結(jié)果:(1)采用負(fù)壓吸種、正壓氣流零速投種的工作方式實(shí)現(xiàn)氣吸式排種器播種馬鈴薯種薯,排種器的配氣閥內(nèi)部加工為彼此獨(dú)立的正、負(fù)壓區(qū),負(fù)壓區(qū)所占角度為300°,正壓區(qū)所占角度約為13°;配氣閥外圓周表面均勻分布20個(gè)吸種臂,吸種臂內(nèi)徑為20 mm,后部折彎90°;吸種嘴材質(zhì)選為丁腈橡膠,根據(jù)播種用種薯的直徑范圍,確定常規(guī)薯吸種嘴端部內(nèi)徑最小為20 mm,最大為48 mm,端部折彎角度為145°,微型薯吸種嘴端部的內(nèi)徑最大為19 mm,最小為10 mm,端部折彎角度為145°,更換不同的吸種嘴,排種器可兼播常規(guī)薯和微型薯;通過理論分析得到排種所需氣壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式及主要影響因素,為后期試驗(yàn)研究提供參考。(2)從仿真結(jié)果和驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果可知,排種器內(nèi)部負(fù)壓氣流速度和壓強(qiáng)分布均勻,吸管接口內(nèi)氣流速度和負(fù)壓最大,與吸管接口臨近的吸種臂內(nèi)部氣流速度和負(fù)壓均較大,該區(qū)域與排種器吸種區(qū)重合,即處于吸種區(qū)內(nèi)的吸種臂可產(chǎn)生較大吸種負(fù)壓;安裝吸種嘴后,雖然吸種嘴端部的氣體流速和壓力分布均勻性發(fā)生變化,但并不影響氣流場整體分布的均勻性,且安裝吸種嘴后實(shí)現(xiàn)了排種器兼播常規(guī)薯與微型薯,因此,可認(rèn)為排種器設(shè)計(jì)合理。(3)由負(fù)壓吸種試驗(yàn)可知,當(dāng)排種器轉(zhuǎn)速、種面高度和吸種負(fù)壓分別為30 r/min、25 cm和10 k Pa時(shí),播種常規(guī)薯的重播指數(shù)為2.4%,漏播指數(shù)為1.5%,合格指數(shù)為96.1%;當(dāng)排種器轉(zhuǎn)速、種面高度和吸種負(fù)壓分別為35 r/min、17 cm和4 k Pa時(shí),播種微型薯的重播指數(shù)為4.4%,漏播指數(shù)為3.2%,合格指數(shù)為92.4%。(4)進(jìn)行正壓零速投種試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)投種正壓15 k Pa、排種器轉(zhuǎn)速35 r/min、投種角60°時(shí),排種器播種常規(guī)薯的重播指數(shù)為2.9%、漏播指數(shù)為1.4%、合格指數(shù)為95.7%、變異系數(shù)為9.4%;當(dāng)投種正壓、排種器轉(zhuǎn)速和投種角分別為5 k Pa、35 r/min和60°時(shí),排種器播種微型薯的重播指數(shù)為2.1%、漏播指數(shù)為0.9%、合格指數(shù)為97.0%、變異系數(shù)為8.2%,排種器各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)值(重播指數(shù)≤22%,漏播指數(shù)≤17%,合格指數(shù)≥70%),滿足馬鈴薯播種作業(yè)要求。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223.2

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本文編號：2794014