气吸式小麦精密播种机缝隙式排种器的设计与研究

摘要

粮食问题是事关国计民生是社会稳定和经济发展的重大战略问题,提高粮食产量保障粮源充实是保民生、保稳定的前提。小麦作为主要的粮食作物,种植面积广。随着科学种植方式的逐步推广及农艺要求的不断提高,对于小麦播种机的研究不能只停留在实现机械化播种的初级目标上,更要追求精密化播种的高级目标。由于气吸式精密排种器具有播种均匀性好,种子破碎率低,种床平整度高等优势,对该排种器的研究逐渐成为众多农业机械学家、学者日益追捧的热点。自2008年以来,课题组一直致力于小麦气吸精密排种器和整机的研究。主要针对目前气吸式排种器存在的易堵塞、难清堵等问题提出了圆管缝隙式小麦气吸精密排种器的构想并通过大量的实验证明了圆管缝隙式的排种器结构对于实现气吸式小麦精密播种的可行性,但吸种稳固性、排种精密性和播种均匀性都仍有待继续完善。
　　 针对以上问题,再次提出了槽缝式小麦气吸精密排种器的设计。首先通过对播种机直接作业对象的小麦种子开展了四项实验对其物理特征做出了系统的科学研究,为槽缝式小麦气吸精密排种器的参数设计提供了优化依据。最终通过参考大量文献资料和实物(小麦)仿形学的研究设计并制作出梯形、“U”型和“V”型槽缝结构的精密排种器。其次,对三种槽缝结构的精密排种器和单一缝隙式排种器进行播种均匀性的台架对照试验,通过对实验数据的分析发现带有槽缝结构的小麦气吸精密排种器比无槽结构(单一缝隙式小麦气吸精密排种器)的吸种变异系数低了一倍左右且前者播种均匀性远远超过了后者。而在带有槽缝结构的小麦气吸精密排种器中梯形槽缝结构的小麦气吸精密排种器的吸种变异系数最小仅为9.5％,在对照实验中显示出了吸种均匀性较好,作业稳定性较高等突出的优势。最终将缝隙宽度为0.4mm的梯形槽缝式小麦气吸精密排种器确定为实现小麦精密播种的最优方案并最终成功试制出了第一台梯形槽缝式小麦气吸精密排种器。
　　 本文通过实验室和田间实验系统地论述了从小麦的物理特征到槽缝结构排种器衍生再到梯形槽缝式小麦播种机整机试制与测试的全过程。同时,为了提升槽缝式小麦气吸精密排种器的播种性能,特别设计了一系列辅助排种器精密播种的机构。例如:压簧式组合弹性镇压挡种板、具有两级护种作用的二级护种杯以及对槽充种口的种箱等。
　　 通过A、B、C三组墒情不同地块的田间试验对槽缝式小麦气吸精密播种机整机播种均匀性进行实验测试,最终证明槽缝式小麦气吸精密播种机播量控制精准度高,播种变异系数小,播种均匀性好,大大减少了缺苗断垄的现象,为实现粮食(小麦)丰产的终极目标提供了良好的播种保障。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 课题意义及目的

1.2 国内外气力式小麦精密排种器的研究现状

1.2.1 国外气力式小麦精密播种机排种器的发展

1.2.2 国内气力式精播机具的发展

1.3 研究的内容与方法

1.4 课题来源

2 槽缝式小麦气吸精密排种器的研究与设计

2.1 气吸式排种器的工作原理

2.1.1 气吸式精密排种器的工作原理

2.1.2 槽缝式小麦气吸精密排种器的工作原理

2.2 槽缝式结构模型建立的依据

2.2.1 实验用小麦种子物理特征的研究

2.2.2 试验用小麦种子发芽率的测定

2.2.3 基于实物仿形学的小麦种子外形的研究

2.3 槽缝式小麦气吸精密排种器的结构设计与参数优化

2.3.1 槽缝式排种器的槽缝结构设计

2.3.2 槽缝式排种器参数设计与优化

2.4 槽缝式排种器的对照实验设计

2.4.1 槽缝式排种器最优方案的确定

2.4.2 槽缝式排种器播种均匀性对照实验的数据分析与结论

3 槽缝式小麦气吸精密播种机的研制与测试

3.1 影响气吸式排种器播种均匀性主要因素分析

3.1.1 缝隙宽度及缝隙结构对播种均匀性的影响

3.1.2 圆管内部真空气室的结构对播种均匀性的影响

3.1.3 物料的流动性对播种均匀性的影响

3.1.4 播种机作业速度对播种均匀性的影响

3.1.5 投种清堵装置的设计结构对播种均匀性的影响

3.2 槽缝式小麦气吸精密播种机机械系统的研制

3.2.1 槽缝式小麦气吸精密排种器的的研制

3.2.2 排种器配套排种盒的研究与试制

3.2.3 组合弹性镇压挡种板的试制

3.2.4 排种器二级护种接种杯的研究与试制

3.2.5 排种器投种装置的研究与设计

3.2.6 种箱的改进设计

3.2.7 传动机构的研究与设计

3.2.8 抽气风机的研究与选型

3.2.9 2BXQ-12型槽缝式小麦气吸精播机总成

3.3 槽缝式小麦气吸精密播种机的电控系统

3.4 槽缝式小麦气吸精密播种机的主要技术规格

3.4.1 槽缝式小麦气吸精密播种机外形规格的测定

3.4.2 槽缝式小麦气吸精密播种机播种深度的测定

3.4.3 槽缝式小麦气吸精密播种机配套动力的校核

3.4.4 槽缝式小麦气吸精密播种机播量范围的测定

3.4.5 槽缝式小麦气吸精密播种机主要技术规格一览表

3.5 槽缝式小麦气吸精密播种机主要性能指标

3.5.1 各行排种量一致性的测试

3.5.2 总排种量稳定性的测试

3.5.3 槽缝式小麦气吸精密排种器排种种子破损率的测定

3.5.4 槽缝式小麦气吸精密播种机主要性能指标一览表

4 不同地况播种机播种均匀性田间试验及能耗定性试验分析

4.1 田间试验的目的

4.2 田间试验的设计

4.3 不同地况的田间对照试验数据的分析

4.3.1 A组地块(深泽县)

4.3.2 B组地块(高阳县)

4.3.3 C组地块(深州市)

4.3.4 播种均匀性的对照试验结论与整机性能评估

5 结论与建议

5.1 课题总结

5.2 关于新样机进一步改进的建议

5.3 课题前景展望

附录 Ⅰ 100粒试验用小麦种子长短径测量数据表

附录 Ⅱ槽缝式小麦气吸精密排种器台架实验数据表

附录 Ⅲ槽缝式小麦气吸精密播种机田间播种均匀性测定对照试验数据表

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢

附件