中國是農(nóng)業(yè)大國,而水稻是中國近60%人口的主要糧食作物,是中國最為重要的糧食作物之一,在國內(nèi)種植面積廣泛。隨著我國各類型水稻機械的成功研制并投入使用,中國水稻種植機械化水平逐年提高,不僅提高了水稻種植的質(zhì)量和效率,同時解放了人力,并降低了水稻種植成本。水稻育秧機械化對水稻種植的機械化有著重要影響,是實施機械插秧的前提條件。排種器作為育秧播種機械中的關鍵部件,其播種性能將會影響育秧質(zhì)量,并對后續(xù)機插秧的效果造成影響。粳稻定向排種裝置是為解決超低量播種條件下,播種不均勻問題研制的一種粳稻育秧精播裝置。但是,對于催芽種,因其流動性較差,分離難度大,影響粳稻定向排種裝置的排種性能。因此,文章在粳稻定向排種裝置研發(fā)的基礎上,為粳稻定向排種裝置設計了多排種口供種機構,并通過查閱文獻、理論分析、機構設計、EDEM數(shù)值模擬、單因素及多因素試驗研究等方法,對供種機構進行系統(tǒng)研究。主要的研究內(nèi)容及取得的成果如下:(1)設計了一種多排種口供種機構。分析了稻種在均流圓盤上的受力情況,并對供種機構的整體結構與關鍵部件進行了設計;構建了供種機構的三維仿真模型。(2)利用EDEM離散元軟件,對供種機構供種性能進行數(shù)值模擬。以北方粳稻吉粳88為模擬試驗對象,創(chuàng)建了粳稻種子的顆粒模型及供種機構幾何模型。模擬結果表明圓盤轉(zhuǎn)速在70-90 r/min區(qū)間、種口開度選取9-11 mm區(qū)間、圓盤直徑選取200-220 mm區(qū)間時,均能滿足供種總排量要求。(3)對供種機構進行了試驗研究。試驗采用單因素試驗及三因素五水平正交旋轉(zhuǎn)組合試驗。試驗結果表明,影響供種機構供種總數(shù)的主次因素順序為進種口開度圓盤轉(zhuǎn)速圓盤直徑;影響供種機構供種變異系數(shù)的主次因素順序為圓盤直徑進種口開度圓盤轉(zhuǎn)速。經(jīng)利用Design-Expert8.0.5b對試驗數(shù)據(jù)進行方程擬合并優(yōu)化后,得到其中一組最優(yōu)解為圓盤轉(zhuǎn)速為83 r/min、圓盤直徑為198 mm、種口開度為9 mm,此時,供種機構的排種總數(shù)為240粒/s,變異系數(shù)為14.48%。(4)對優(yōu)化后的粳稻供種機構進行試驗驗證。在已有的粳稻定向排種裝置上,采用新研制的供種機構供種,進行對比試驗。對比試驗結果表明,采用新研制的供種機構進行供種,粳稻定向排種裝置排種合格率與理想排種率均明顯得到提高,而漏播率和重播率均相應降低。以東農(nóng)427為例,增設供種機構后,粳稻定向排種裝置的排種合格率與理想排種率分別提高0.78%和5.01%,漏播率和重播率分別降低0.45%和0.33%。文章的相關研究,改善了粳稻定向排種裝置的工作性能,并為水稻供種方式提供了新思路和新方法,促進了水稻育秧機械化的進一步發(fā)展。
【學位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S223.2
【部分圖文】：

三大糧食作物之一，同時也是過半中國人口的主食。我國水稻種植面積約 3031 萬公頃，約占全國谷物種植面積的 30%，約占世界水稻種植面積的 18.57%；國內(nèi)水稻總產(chǎn)量達 2.1 億噸，約占全國糧食總產(chǎn)量的 40%，約占世界谷物總產(chǎn)量的 35%[8-11]。水稻不僅可以作為人們的主糧，如今在稻谷深加工方面，包括稻殼、米糠、碎米、精米等的深加工和綜合利用技術也漸漸發(fā)展起來，不僅帶來了巨大的經(jīng)濟效益，在糧食安全層面上，也越來越受到國家的重視[12]。但就國內(nèi)土地資源來講，相對于眾多的中國人口，土地資源很有限。因此，依靠科技大幅提升水稻單產(chǎn)，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)跨越式發(fā)展，對解決中國人多地少的糧食問題，并推動經(jīng)濟發(fā)展等將具有重要意義[13]。目前，我國水稻機械化種植、機械化收獲水平逐年提高，據(jù)統(tǒng)計，2011 年我國水稻機械化種植水平達到了 25%，機械化收獲水平也已達到 65%，極大推動了水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[14-16]。圖 1-1 為水稻機械化種植及收獲場景。但我國水稻在播種育秧生產(chǎn)環(huán)節(jié)依然以人工作業(yè)為主，這種作業(yè)方式不僅效率低下，對于大面積播種育秧，存在勞動強度大的問題，同時也嚴重影響水稻增產(chǎn)優(yōu)勢的充分發(fā)揮[17-19]。發(fā)展水稻機械化，是將機械代替人力進行作業(yè)。實現(xiàn)水稻機械化，不僅可以降低人們的勞動強度，同時可以大幅提升作業(yè)效率；而在成本上，無論是在水稻直播、插秧、收獲上，實現(xiàn)水稻機械化均可以大幅降低勞動成本，其成本最低可以降低 300 元/公頃；在水稻育秧及種植等方面，實現(xiàn)機械化可以針對不同水稻品種不同農(nóng)藝要求，進行專門系統(tǒng)化管理，提高水稻的質(zhì)量[20-23]。

圖 1-2 Marksman 公司的蔬菜育秧流水線Fig.1-2 Marksman's vegetable seedlings pipeline日本、韓國等亞洲國家，則多采用育秧移栽種植技術[49]。這種種植技術可以縮分利用土地和季節(jié)，增加復種指數(shù)，解決前后作業(yè)的季節(jié)矛盾；有利于發(fā)展多苗質(zhì)量，便于精細管理；有利于提高成秧率，降低成本；有利于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。韓會社 Helper SD-1200S 型多功能精密播種機械對播種盤的規(guī)格沒有任何要求，機械能夠?qū)崿F(xiàn)一體化作業(yè)，包括壓土、播種、覆土作業(yè)；SD-900W 寬幅鎮(zhèn)壓播實現(xiàn)一體化作業(yè)，其播種效率可達到 400 盤/小時。日本久保田公司研制的 用機械，如圖 1-3 所示，這種機械自動化程度比較高，能夠同時完成一系列育播種后的秧苗質(zhì)量好，作業(yè)效率能夠達到 180 盤/小時；久保田公司研制的 S和 VE-30 型自動播種機則可以適應不同育苗作業(yè)需求，其效率可達到 100-310

圖 1-2 Marksman 公司的蔬菜育秧流水線Fig.1-2 Marksman's vegetable seedlings pipeline本、韓國等亞洲國家，則多采用育秧移栽種植技術[49]。這種種植技術可以利用土地和季節(jié)，增加復種指數(shù)，解決前后作業(yè)的季節(jié)矛盾；有利于發(fā)展質(zhì)量，便于精細管理；有利于提高成秧率，降低成本；有利于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。社 Helper SD-1200S 型多功能精密播種機械對播種盤的規(guī)格沒有任何要求械能夠?qū)崿F(xiàn)一體化作業(yè)，包括壓土、播種、覆土作業(yè)；SD-900W 寬幅鎮(zhèn)壓現(xiàn)一體化作業(yè)，其播種效率可達到 400 盤/小時。日本久保田公司研制的機械，如圖 1-3 所示，這種機械自動化程度比較高，能夠同時完成一系列種后的秧苗質(zhì)量好，作業(yè)效率能夠達到 180 盤/小時；久保田公司研制的 VE-30 型自動播種機則可以適應不同育苗作業(yè)需求，其效率可達到 100-31
【參考文獻】

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本文編號：2850688