氣吸式馬鈴薯排種器的設(shè)計與試驗研究.pdf

1、目前國內(nèi)外馬鈴薯排種器均以機械式為主，普遍存在排種合格指數(shù)低、排種粒距均勻性差、作業(yè)速度低等問題?，F(xiàn)有的氣吸式排種技術(shù)多用于玉米、大豆、水稻等小粒徑作物的播種作業(yè)，根據(jù)對玉米、大豆等作物排種技術(shù)的理論研究及實際應(yīng)用情況可知，氣吸式排種技術(shù)相比于機械式排種技術(shù)的排種質(zhì)量更好，作業(yè)速度更高。因此，有必要研究和發(fā)展氣吸式馬鈴薯排種技術(shù)。馬鈴薯播種為塊莖播種，其塊莖整體尺寸為玉米、大豆等作物種子尺寸的數(shù)倍乃至數(shù)十倍，且現(xiàn)有的氣吸式排種器結(jié)構(gòu)多采

2、用排種盤式或滾筒式，受排種盤結(jié)構(gòu)尺寸和型孔尺寸的制約，此類結(jié)構(gòu)形式的氣吸式排種器無法播種馬鈴薯種薯，且馬鈴薯種薯形狀不規(guī)則，更增加了馬鈴薯氣吸式排種的難度。針對這一關(guān)鍵問題，從排種器種箱內(nèi)部的種面高度、吸種嘴材質(zhì)與幾何形狀、吸種負(fù)壓、投種正壓、投種角度等方面，展開理論與試驗研究，從而獲得適合高速精量播種的排種器結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)，實現(xiàn)大質(zhì)量、不規(guī)則種薯的高速精量播種和同一排種器兼播常規(guī)薯與微型薯。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計一種

3、多臂分布式馬鈴薯氣吸排種器，通過理論分析確定排種器閥體、吸種臂和吸種嘴等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別對吸種過程和投種過程進行基礎(chǔ)解析，獲得排種器可靠作業(yè)所需吸種負(fù)壓的理論值、影響零速投種性能的主要因素及各因素的試驗取值范圍，并對影響排種作業(yè)質(zhì)量的投種角和種面高度進行設(shè)計，獲得相應(yīng)參數(shù)值，用于后續(xù)的試驗研究。
　　(2)進行排種器負(fù)壓區(qū)氣流場仿真分析，分別獲取排種器不安裝吸種嘴、安裝常規(guī)薯吸種嘴和安裝微型薯吸種嘴時的負(fù)壓氣流速度和壓強分布，結(jié)

4、合排種器試驗臺試驗效果，證明排種器設(shè)計的合理性。
　　(3)使用常規(guī)薯和微型薯分別進行負(fù)壓吸種試驗和正壓零速投種試驗，明確顯著影響排種器負(fù)壓吸種和正壓氣流零速投種質(zhì)量的因素，以及各因素對吸種、投種質(zhì)量的影響規(guī)律，獲得各參數(shù)較優(yōu)水平組合，針對較優(yōu)水平組合進行相應(yīng)驗證試驗，驗證該作業(yè)參數(shù)組合下排種器性能滿足馬鈴薯播種作業(yè)要求，以及使用正壓氣流實現(xiàn)零速投種的方式合理可行，為馬鈴薯播種機排種器的研究和設(shè)計提供理論及技術(shù)參考。
　　相

5、關(guān)研究結(jié)果:
　　(1)采用負(fù)壓吸種、正壓氣流零速投種的工作方式實現(xiàn)氣吸式排種器播種馬鈴薯種薯，排種器的配氣閥內(nèi)部加工為彼此獨立的正、負(fù)壓區(qū)，負(fù)壓區(qū)所占角度為300°，正壓區(qū)所占角度約為13°;配氣閥外圓周表面均勻分布20個吸種臂，吸種臂內(nèi)徑為20 mm，后部折彎90°;吸種嘴材質(zhì)選為丁腈橡膠，根據(jù)播種用種薯的直徑范圍，確定常規(guī)薯吸種嘴端部內(nèi)徑最小為20 mm，最大為48 mm，端部折彎角度為145°，微型薯吸種嘴端部的內(nèi)徑最大為

6、19 mm，最小為10 mm，端部折彎角度為145°，更換不同的吸種嘴，排種器可兼播常規(guī)薯和微型薯;通過理論分析得到排種所需氣壓的數(shù)學(xué)表達式及主要影響因素，為后期試驗研究提供參考。
　　(2)從仿真結(jié)果和驗證試驗結(jié)果可知，排種器內(nèi)部負(fù)壓氣流速度和壓強分布均勻，吸管接口內(nèi)氣流速度和負(fù)壓最大，與吸管接口臨近的吸種臂內(nèi)部氣流速度和負(fù)壓均較大，該區(qū)域與排種器吸種區(qū)重合，即處于吸種區(qū)內(nèi)的吸種臂可產(chǎn)生較大吸種負(fù)壓;安裝吸種嘴后，雖然吸種嘴端部

7、的氣體流速和壓力分布均勻性發(fā)生變化，但并不影響氣流場整體分布的均勻性，且安裝吸種嘴后實現(xiàn)了排種器兼播常規(guī)薯與微型薯，因此，可認(rèn)為排種器設(shè)計合理。
　　(3)由負(fù)壓吸種試驗可知，當(dāng)排種器轉(zhuǎn)速、種面高度和吸種負(fù)壓分別為30 r/min、25 cm和10 kPa時，播種常規(guī)薯的重播指數(shù)為2.4％，漏播指數(shù)為1.5％，合格指數(shù)為96.1％;當(dāng)排種器轉(zhuǎn)速、種面高度和吸種負(fù)壓分別為35 r/min、17鋤和4kPa時，播種微型薯的重播指數(shù)為4

8、.4％，漏播指數(shù)為3.2％，合格指數(shù)為92.4％。
　　(4)進行正壓零速投種試驗，試驗結(jié)果表明，當(dāng)投種正壓15 kPa、排種器轉(zhuǎn)速35 r/min、投種角60°時，排種器播種常規(guī)薯的重播指數(shù)為2.9％、漏播指數(shù)為1.4％、合格指數(shù)為95.7％、變異系數(shù)為9.4％;當(dāng)投種正壓、排種器轉(zhuǎn)速和投種角分別為5 kPa、35 r/min和60°時，排種器播種微型薯的重播指數(shù)為2.1％、漏播指數(shù)為0.9％、合格指數(shù)為97.0％、變異系數(shù)為8