本文關(guān)鍵詞：氣力式水稻芽種精量穴直播排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

氣力式水稻芽種精量穴直播排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

翟建波  

【摘要】：水稻是我國(guó)主要栽培糧食作物之一,稻谷總產(chǎn)量約占糧食總產(chǎn)量的40%,約有60%的人口把稻米當(dāng)成主食,因此稻米生產(chǎn)在我國(guó)糧食生產(chǎn)中占有非常重要的地位。目前雜交稻種植面積約占全國(guó)水稻種植面積的60%,栽培方式多為移栽,田間插秧時(shí)穴苗數(shù)一般僅要求2±1株。水稻機(jī)械直播與傳統(tǒng)移栽稻相比具有省工、省力、省秧苗田,提高生產(chǎn)率,減少勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì),對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)的輕簡(jiǎn)化、專業(yè)化、規(guī)模化具有十分重要的意義。為了滿足水稻機(jī)械化直播的需要,本文基于農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合的理念以及氣吸—?dú)獯挡シN原理,設(shè)計(jì)了一種氣力式水稻芽種精量穴直播排種器。該排種器利用凸輪推桿與梳種條可以很好地解決水稻芽種流動(dòng)性差的問題,其排種盤上均布有群組吸孔,可同時(shí)吸附多粒(2~4粒)水稻芽種,滿足雜交稻大田精量穴直播的需求。本文在系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外水稻直播排種器研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對(duì)雜交稻大田精量穴直播的要求,以水稻芽種的物理機(jī)械特性為基礎(chǔ),利用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)氣力式水稻芽種精量穴直播排種器進(jìn)行了研究與探索,主要研究?jī)?nèi)容如下:⑴以湖北省廣泛種植水稻品種:黃華占、鄂早18、鄂粳912為研究對(duì)象,對(duì)影響水稻大田精量穴直播的芽種物理機(jī)械特性進(jìn)行試驗(yàn)研究,得到了芽種的三軸尺寸、千粒質(zhì)量、懸浮速度等物理機(jī)械特性以及芽種的壓縮特性和生長(zhǎng)特性。該問題的研究確定了本文研究氣力式水稻芽種精量穴直播排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)與排種機(jī)理所需的試驗(yàn)材料及其物理機(jī)械特性,為氣力式水稻精量排種器的研究提供了基本參數(shù)。⑵基于氣吸—?dú)獯挡シN原理,研制了一種可滿足水稻精量穴直播的氣力式精量排種器,首次提出了利用凸輪推桿和梳盤相結(jié)合增強(qiáng)水稻芽種流動(dòng)性的方法,分析并確定了該排種器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作參數(shù)。對(duì)氣力式水稻精量排種器充種、攜種、投種三個(gè)過程中水稻芽種的受力與運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析,明確了單個(gè)吸孔吸附住1粒芽種所必需的條件,充種與攜種弧段的吸室真空度與芽種的線速度、吸孔直徑以及芽種自身的物理機(jī)械特性等因素相關(guān),建立了芽種在投種弧段的運(yùn)動(dòng)方程。⑶利用ANSYS/CFX軟件對(duì)氣力式水稻精量排種器群組吸孔氣流場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析,確定了馬蹄形負(fù)壓吸室內(nèi)部壓強(qiáng)與氣流速度的分布情況。分別對(duì)負(fù)壓區(qū)群組吸孔直徑1.0~2.0mm,排種盤群組吸孔組數(shù)8~12組以及負(fù)壓吸室內(nèi)徑52~68mm等因素變化進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明負(fù)壓吸室內(nèi)部氣流場(chǎng)的壓強(qiáng)隨著群組吸孔直徑增大呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)吸孔直徑為1.6mm時(shí),吸室內(nèi)部氣流場(chǎng)壓強(qiáng)與氣流速度均達(dá)到最大值,壓強(qiáng)大小為-3392.33Pa,氣流速度為75.4683m/s。排種盤群組吸孔組數(shù)變化與負(fù)壓吸室容積變化均對(duì)吸室內(nèi)部氣流場(chǎng)壓強(qiáng)和氣流速度影響不大。⑷以氣力式水稻精量排種器為研究對(duì)象,借助Pro/E與EDEM軟件分別建立了排種器的三維模型及充種性能仿真模型。由仿真分析可以看出,芽種顆粒進(jìn)入充種區(qū)后,貼近排種盤盤面的內(nèi)層芽種受到排種盤和梳種條的摩擦力作用,比外層芽種更容易隨排種盤運(yùn)動(dòng)從而脫離芽種群。排種器充種性能模擬得出了梳種條上與貼近盤面的芽種顆粒速度、受力、位移隨時(shí)間變化關(guān)系,獲得了水稻芽種顆粒群體平均速度、平均受力、平均位移隨時(shí)間變化關(guān)系曲線圖以及芽種顆粒與芽種顆粒,芽種顆粒與梳種盤接觸曲線。⑸利用高速攝像技術(shù)對(duì)氣力式精量排種器工作過程進(jìn)行在線拍攝,獲得了排種器充種弧段內(nèi)芽種堆的初始狀態(tài)、排種器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)芽種的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、群組吸孔的充種姿態(tài)以及投種弧段內(nèi)芽種的運(yùn)動(dòng)軌跡,并建立了其運(yùn)動(dòng)軌跡的擬合方程,為氣力式水稻精量排種器導(dǎo)種管的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。⑹開展了氣力式水稻芽種精量穴直播排種器臺(tái)架試驗(yàn),研究了排種盤群組吸孔孔徑、吸孔分布、吸室真空度、排種盤轉(zhuǎn)速、芽種堆端面高度等單因素對(duì)排種器排種性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明吸室真空度、排種盤轉(zhuǎn)速、芽種堆端面高度等因素對(duì)排種器的合格率影響非常顯著,最終將排種盤群組吸孔直徑確定為1.6mm。對(duì)排種盤轉(zhuǎn)速和吸室真空度對(duì)排種性能的影響進(jìn)行了兩因素三水平全組合重復(fù)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)吸室真空度為4.5KPa,排種盤轉(zhuǎn)速為10r/min時(shí),排種器的排種性能最好,其合格率為94%。并對(duì)排種盤轉(zhuǎn)速、吸室真空度與吸孔直徑對(duì)排種性能的影響進(jìn)行了三因素四水平正交試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)排種盤轉(zhuǎn)速為15r/min,吸室真空度為3.5KPa,排種盤群組吸孔直徑為1.6mm時(shí),排種器的排種性能最好,其合格率為86.5%,可滿足大田精量穴直播的要求。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S223.2
【目錄】：

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7 王磊;陳永成;王維新;;棉花排種器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J];農(nóng)機(jī)化研究;2005年06期

8 劉宏新;王福林;;排種器試驗(yàn)研究的因素選擇及分析[J];農(nóng)機(jī)化研究;2007年05期

9 夏紅梅;李志偉;汪劉一;;氣力板式蔬菜排種器吸排種動(dòng)力學(xué)模型研究[J];華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

10 張波屏;磨盤排種器的試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);1981年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳兆遷;;林業(yè)排種器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S12 現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)裝備創(chuàng)新發(fā)展論文集[C];2009年

2 李中華;王德成;劉貴林;楊明韶;王振華;王光輝;;氣流分配式排種器流場(chǎng)的數(shù)值模擬[A];農(nóng)區(qū)草業(yè)論壇論文集[C];2008年

3 鄭永軍;羅瑞龍;;排種器試驗(yàn)臺(tái)虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第三屆全國(guó)虛擬儀器大會(huì)論文集[C];2008年

4 邱述金;郭玉明;;小籽粒精少量排種器排種過程動(dòng)力特性分析[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

5 賀俊林;裘祖榮;崔清亮;佟金;;降低排種器工作氣壓的工程仿生設(shè)計(jì)[A];紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立30周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2009）論文集[C];2009年

6 王沖;宋建農(nóng);王繼承;劉彩玲;莊乃生;;水稻穴盤播種機(jī)排種器充種過程分析[A];紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立30周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2009）論文集[C];2009年

7 金磊;宋建農(nóng);;大蒜勺鏈?zhǔn)脚欧N器取蒜勺的研究[A];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與新農(nóng)村建設(shè)——中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

8 楊堅(jiān);李巖舟;周清;董艷;;寬型電磁振排種器參數(shù)的虛擬優(yōu)化[A];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與新農(nóng)村建設(shè)——中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

9 謝方平;孫松林;吳明亮;蔣蘋;楊文敏;湯楚宙;;水稻偏心頂桿式精量排種器的試驗(yàn)[A];2007年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

10 張猛;余佳佳;廖慶喜;;氣力集排式油菜精量排種器氣流場(chǎng)仿真分析[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者王華楠;[N];中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)報(bào);2011年

2 慈春;[N];中華合作時(shí)報(bào);2000年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 翟建波;氣力式水稻芽種精量穴直播排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 史嵩;氣壓組合孔式玉米精量排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 祁兵;中央集排氣送式精量排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

4 余佳佳;氣力式油菜精量排種器結(jié)構(gòu)解析與排種過程仿真研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 Yasir Hassan Satti Mohammed;[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 袁月明;氣吸式水稻芽種直播排種器的理論及試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2005年

7 吳明亮;油菜免耕直播機(jī)關(guān)鍵部件工作機(jī)理與試驗(yàn)研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

8 馮占榮;基于CAD-DEM-CFD耦合的氣吹式排種器數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究[D];吉林大學(xué);2010年

9 夏連明;玉米精量播種機(jī)關(guān)鍵部件研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 那曉雁;指夾式玉米精密排種器試驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 周琨;電磁直推式油菜排種器研究[D];西南大學(xué);2015年

3 趙曉坤;小麥密行勻播機(jī)的研制[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 王浩;氣壓組合勺式玉米精量排種器的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 李政權(quán);基于離散元法的小麥排種器的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究[D];吉林大學(xué);2009年

6 徐波;變?nèi)萘啃涂纵喪脚欧N器的試驗(yàn)研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

7 于亞軍;精量排種器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué);2009年

8 黃吉星;集中型槽孔輪式油菜精量排種器設(shè)計(jì)及其破碎率試驗(yàn)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

9 李洪剛;仿生指夾式排種器[D];吉林大學(xué);2010年

10 王永梅;小麥精量排種器的試驗(yàn)研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：氣力式水稻芽種精量穴直播排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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