马铃薯整薯精密播种关键技术研究

发布时间：2017-12-22 15:13

本文关键词：马铃薯整薯精密播种关键技术研究　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：马铃薯是第四大主粮作物,针对目前马铃薯种植机广泛存在的漏播重播问题,本文研发了双层种箱式精密排种装置和漏播自动补偿系统,并进行了田间试验验证。(1)基于离散元数值模拟技术,在研究种薯物理特性的基础上,使用EDEM软件建立了排种器离散元数值模型,分析了排种过程中种薯运动区域、种群运动规律和排种性能的主要影响因素。结果表明:排种过程中大多数种薯不参于运动,少量种薯的运动特性决定了充种成功率;种薯的主要运动区域是相邻链勺内的倒圆锥体,其中下圆锥体区域内种薯的运动特性决定了充种成功率,为高效充种区。(2)基于运动学仿真分析技术,使用ADAMS软件建立了排种器运动学仿真分析模型,研究了取种勺的位移、速度和加速度特性,结果表明:取种勺在脱开链轮自由运动的阶段容易发生抖动;取种勺在传动平面法线方向的位移和速度波动均不大,但具有高频特性,不利于种薯稳定输送;适当增大链条张紧程度,可以有效减小自由运动阶段取种勺的速度波动。(3)设计了具有护种板和取种角度的取种勺,并搭建了性能测试试验台;研究了排种速度、张紧距离和取种角度对性能指标的影响规律,得到了回归方程,并对回归模型进行了多目标参数优化,结果表明:在试验范围内,空种率随排种速度的增大而增大,随张紧距离和取种角度的增大先减小后增大;重种率随排种速度的增大而减小,随张紧距离的增大而增大,随取种角度的增大先增大后减小;护种板可减少链条抖动对取种勺上种薯的扰动作用,取种角度的设置增大了种薯与护种板之间的有效摩擦力,增强了马铃薯在种勺上的稳定性。(4)设计了新型双层种箱式排种装置,以空种率和重种率为性能指标,研究了排种速度、种勺直径和充种高度对充种性能的影响规律,得到了空种率和重种率与试验因素之间的回归模型,使用多目标优化方法对回归模型进行求解,并使用最优参数取值对双层种箱式排种器进行了结构优化和试验验证;双层种箱式排种装置增大了高效充种区体积,可有效降低漏播率50%。(5)基于微电容信号探测技术,设计了电容式马铃薯漏种检测传感器,开发了以PLC为核心的自动补偿系统,搭建了具有自动补偿功能的试验样机,并进行了田间试验。结果表明:在试验范围内,经自补种系统补偿后,最终空种率为1.1%～1.75%,补种株距误差为7.6%～16.9%;在试验范围内,补种成功率不随排种速度的变化显著波动,补种株距精度满足马铃薯种植要求。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.2

【参考文献】