集排式大豆精量排种器的设计与试验研究

发布时间：2020-04-15 21:59

【摘要】：播种是农业生产过程的基本组成部分,播种质量是增加农业生产的先决条件。随着农业生产技术的开展和播种模式的改进,近年来中国的播种技术和播种机械有了良好的发展。排种器是播种机的核心工作部件,其特性和工作性能对播种品质有着直接的影响。排种器在播种单体上的安装位置及质量、体积受到了严格限制。气力式排种器具有不伤种、通用性好,能够满足播种机高速作业等优点。该文结合简化播种单体,提高播种质量,适应大豆宽幅高速、窄行密植农艺对播种机的要求,采用滑落吸种、碰撞清种的方式设计了一种集排式大豆精量排种器。主要研究内容如下:(1)采用滑落吸种、碰撞清种的方式,设计集排式大豆精量排种器。对集排式大豆精量排种器总体结构和关键部件进行设计,对工作原理和排种器其他结构进行了分析介绍,并通过理论计算得到了滚筒直径、吸孔直径、轴向吸孔数和径向吸孔排数等结构参数,以及密封装置气室安装铰接点的位置。(2)对集排式大豆精量排种器排种过程进行理论分析。通过对充种过程中种子未被吸附状态和已吸附状态进行受力分析,探究影响种子吸附的相关因素;利用点的速度合成定理,对下落种子与已吸附的种子之间的相对速度进行分析,获得下落种子相对滚筒速度以其通过吸孔的次数变化规律。(3)运用EDEM仿真软件对集排式大豆精量排种器种子下落碰撞过程开展仿真分析。明确了排种器内大豆种群运动规律,分析了排种器碰撞清种过程的下落种子流的轨迹、速度对已吸附种子的影响。(4)利用JPS-12型排种器性能检测试验台对集排式大豆精量排种器进行了排种器单因素试验和多因素试验研究,利用高速影像系统为排种器排种过程进行动态影像分析。通过对单因素试验,得到了导种板间隔宽、导流板夹角等结构参数,气压值、作业速度等工作参数对排种器排种性能的影响规律;选择合格指数A、重播指数D、漏播指数M作为评价指标,气压值、作业速度作为试验因素,进行二次旋转正交组合试验。参数优化得出,当气压值5.2kPa、作业速度8 km/h时,合格指数A为98.4%,重播指数D为1.2%,漏播指数M为0.45%。并通过验证试验对优化结果进行验证;通过对高速影像分析,获得排种器排种过程种子的运动规律。
【图文】：

精量,排种器,机械式

图 1-1 国外机械式精量排种器Fig. 1-1 Foreign mechanical precision seed-metering device了提高播种机的作业速度，50 年代后期国外开始出现气力式精量排种器[42]，伴随着种器的出现，精量排种技术发展速度大大加快。气力式排种器具有不伤种、通用性好现播种机快速作业等优点，逐渐成为精量排种器的研究热点。国外现有的气力式排为气吸式排种器，结构种类多样，但工作原理基本相同[43]，如图 1-2 所示。国 Monosem 公司生产的气吸式精量排种器采用多种材料偶联，通过增加搅拌装置提动性，排种精度高，作业速度可达 10 km/h。德国 Amazone 公司生产的气吸式精量采用凸台式吸孔的排种盘，具有搅种作业同时还可以提高清种性能，为了保证排种定工作，采用齿轮形式设计排种盘外圆，同时该排种盘有多种形式，可以对多种作种，粒距合格指数高。意大利 Maschio 公司生产的气吸式排种器结构紧凑，采用双排种器的清种性能高。美国 Case IH 公司生产的气吸式排种器通过增加柔性滚轮，种器的清种质量，同时降低了清种装置对种子的破坏；同时排种器还配备搅种拨指轮种群进行扰动，提高排种器充种质量。美国 John Deere 公司研制的气吸式排种器，型孔盘和圆孔盘两种配套系列，型孔盘对种子适应性好，降低了所需真空度；圆孔适应性更好，但对所需真空度要求较高。美国 Precision Planter 公司研制的 vSet 精，，将排种盘吸孔设计成凸起圆孔状，提高了种子流动性，能够适应高速作业，配合 G

气吸式,排种器,精量

Fig. 1-1 Foreign mechanical precision seed-metering device为了提高播种机的作业速度，50 年代后期国外开始出现气力式精量排种器[42]，伴随着气力式排种器的出现，精量排种技术发展速度大大加快。气力式排种器具有不伤种、通用性好，能够实现播种机快速作业等优点，逐渐成为精量排种器的研究热点。国外现有的气力式排种器多数为气吸式排种器，结构种类多样，但工作原理基本相同[43]，如图 1-2 所示。法国 Monosem 公司生产的气吸式精量排种器采用多种材料偶联，通过增加搅拌装置提高种子流动性，排种精度高，作业速度可达 10 km/h。德国 Amazone 公司生产的气吸式精量排种器，采用凸台式吸孔的排种盘，具有搅种作业同时还可以提高清种性能，为了保证排种盘高速稳定工作，采用齿轮形式设计排种盘外圆，同时该排种盘有多种形式，可以对多种作物进行播种，粒距合格指数高。意大利 Maschio 公司生产的气吸式排种器结构紧凑，采用双侧清种，排种器的清种性能高。美国 Case IH 公司生产的气吸式排种器通过增加柔性滚轮，提高了排种器的清种质量，同时降低了清种装置对种子的破坏；同时排种器还配备搅种拨指轮，用以对种群进行扰动，提高排种器充种质量。美国 John Deere 公司研制的气吸式排种器，分别配有型孔盘和圆孔盘两种配套系列，型孔盘对种子适应性好，降低了所需真空度；圆孔盘对种子适应性更好，但对所需真空度要求较高。美国 Precision Planter 公司研制的 vSet 精量排种器，将排种盘吸孔设计成凸起圆孔状，提高了种子流动性，能够适应高速作业，配合 GPS等电子测控技术，实现基于地理信息的变量播种。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S223.2

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