針對(duì)當(dāng)前雜交水稻制種對(duì)機(jī)械化授粉裝備的迫切需求,設(shè)計(jì)了氣力式雜交水稻制種授粉機(jī)。首先對(duì)其關(guān)鍵部件授粉管建立了計(jì)算流體力學(xué)模型,進(jìn)一步以授粉管內(nèi)徑、氣流出口長(zhǎng)度與寬度為因素,以氣流出口流速變異系數(shù)、氣流覆蓋高度為指標(biāo),利用Design Expert軟件設(shè)計(jì)了三因素三水平的Box-Behnken仿真試驗(yàn),并對(duì)授粉管結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:在授粉管內(nèi)徑為60～80 mm、氣流出口長(zhǎng)度為100～200 mm、氣流出口寬度為4～10 mm的范圍內(nèi),授粉管內(nèi)徑、氣流出口寬度及授粉管內(nèi)徑與氣流出口寬度的交互作用、氣流出口長(zhǎng)度與寬度的交互作用、氣流出口寬度平方對(duì)氣流出口流速變異系數(shù)影響極顯著（P<0.01）;授粉管內(nèi)徑、氣流出口長(zhǎng)度與寬度及二者的交互作用、授粉管內(nèi)徑與寬度的交互作用對(duì)氣流覆蓋高度的影響極顯著（P<0.01）。授粉管較佳結(jié)構(gòu)為內(nèi)徑64.49mm,氣流出口長(zhǎng)度、寬度分別為200.0、7.25 mm,此時(shí)出口氣流速度變異系數(shù)為9.10%,氣流覆蓋高度187.57 mm。為便于加工,選用授粉管內(nèi)徑61.5 mm的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管,取氣流出口長(zhǎng)度、寬度分別為200、7.5 mm并進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(18)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

氣力式雜交水稻制種授粉機(jī)授粉管結(jié)構(gòu)示意圖

為驗(yàn)證仿真試驗(yàn)結(jié)果的正確性，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)平臺(tái)如圖6，主要由機(jī)架、授粉管、渦街流量計(jì)（型號(hào)：LUGB-MIK-DN65，量程：53～780 m3/h，精度等級(jí)：1.5級(jí)）、鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)：CZR-LY80，額定流量1 080 m3/h）和流量閥等組成。授粉管為標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管，外徑63.5 mm（壁厚1 mm），氣流出口長(zhǎng)度、寬度分別為200、7.5 mm；鼓風(fēng)機(jī)為授粉管的氣源，利用渦街流量計(jì)測(cè)量管路中的空氣流量，并通過(guò)流量閥調(diào)節(jié)流速至計(jì)算設(shè)定值。試驗(yàn)時(shí)按氣流出口平均流速21 m/s的設(shè)定值調(diào)節(jié)授粉管氣流量至設(shè)定流量，并沿氣流出口長(zhǎng)度方向等間距選取30個(gè)測(cè)點(diǎn)，利用手持熱線(xiàn)式風(fēng)速儀（型號(hào)：DT-8880，量程：0.1～25.0 m/s，精度：0.01 m/s）測(cè)量各測(cè)點(diǎn)氣流速度，并計(jì)算氣流速度變異系數(shù)。授粉管氣流出口流速設(shè)定為21 m/s時(shí)，檢測(cè)氣流出口長(zhǎng)度方向等距分布的30個(gè)測(cè)點(diǎn)的氣流速度，并計(jì)算氣流速度平均值。重復(fù)測(cè)量3次，結(jié)果如表4。由表4知，授粉管氣流出口流速設(shè)定為21 m/s時(shí)，授粉管氣流出口平均流速測(cè)定值接近設(shè)定值，相差僅0.27～0.36 m/s，相對(duì)誤差為1.28%～1.71%，氣流出口流速較準(zhǔn)確；同時(shí)，實(shí)際測(cè)量獲得的流速變異系數(shù)為8.83%～9.25%，與仿真結(jié)果（9.14%）相近，滿(mǎn)足授粉對(duì)氣流出口流速均勻、穩(wěn)定的要求。

氣力式雜交水稻制種授粉機(jī)由手扶動(dòng)力底盤(pán)、授粉管、流速傳感器、鼓風(fēng)機(jī)、升降機(jī)構(gòu)、蓄電池、控制器等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。授粉管用于輸出定向氣流，結(jié)構(gòu)均為L(zhǎng)型，其垂直段上端為氣流入口并接鼓風(fēng)機(jī)出口，水平段的前端封閉且為半球形分禾器；根據(jù)氣流流向要求，授粉管有側(cè)邊授粉管、中間授粉管、中央授粉管3種結(jié)構(gòu)型式，其中側(cè)邊授粉管、中間授粉管的水平段前部水平中心面一側(cè)開(kāi)有氣流出口，中央授粉管的水平段前部水平中心面兩側(cè)均開(kāi)有氣流出口。以中央授粉管為中心兩側(cè)依次設(shè)置中間授粉管、側(cè)邊授粉管，共5支授粉管均布安裝在支架上構(gòu)成授粉部件。升降機(jī)構(gòu)為絲桿滑塊機(jī)構(gòu)，固定在手扶動(dòng)力底盤(pán)前中部，授粉部件安裝在升降機(jī)構(gòu)前部并可上下移動(dòng)，使授粉管氣流出口位于父本穗部區(qū)域。流速傳感器伸入授粉管內(nèi)以實(shí)時(shí)獲取管內(nèi)氣流速度，各授粉管內(nèi)空氣流速通過(guò)控制器設(shè)定，控制器接收流速傳感器信號(hào)并控制各鼓風(fēng)機(jī)，使授粉管內(nèi)氣流速度保持在設(shè)定值[22]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3485162