气力窝眼轮式小粒径种子排种器设计与试验研究

摘要

我国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国，蔬菜产量占世界总产量的60％左右。目前，全国蔬菜生产的机械化水平在25％左右，其中蔬菜播种环节的机械化水平一直远远落后于整个蔬菜机械化发展水平。蔬菜人工播种效率低、成本高、质量差，已不适应当前农业现代化生产的需求，设计一款性能可靠的蔬菜播种机械已成为当前亟需解决的问题。本课题在系统比较和分析国内外蔬菜机械化播种技术与装备的基础上，设计了一种适用于小粒径蔬菜种子的气力窝眼轮式排种器。该排种器能有效解决目前市场上蔬菜排种机械短缺的问题，并对小粒径排种器的设计提供了一定的参考依据，其研究具有重要的理论价值和实践意义。课题主要研究内容如下:
　　(1)甘蓝种子物料机械特性的研究。试验测定了甘蓝种子的物理特性和悬浮系数，为气力窝眼轮式小粒径排种装置的设计提供理论依据。试验结果表明:甘蓝种子三轴尺寸服从正态分布，分别处于1.8～2.6mm、1.5～2.1mm、1.2～2.0mm之间;千粒重3.98g;休止角25.0°;滑动摩擦角在铸铁上32.5°，在ABS树脂上25.4°;内摩擦角34.1°;甘蓝种子悬浮速度趋于5.34m/s～6.01m/s之间，且随千粒重的增大而增大。
　　(2)气力窝眼轮式小粒径种子排种器的设计。结合甘蓝种子的种植农艺要求和实际物理机械特性，对排种器的结构参数进行设计和计算。排种器结合气力式排种器和窝眼轮式排种器的特点，解决了由于小粒径蔬菜种子外形不规则造成的充种难度大的问题;同时设计了一种齿状推种装置以解决型孔堵塞的问题。
　　(3)排种器工作过程分析。对排种器工作过程中的充种、清种、携种和投种四个阶段，种子的运动学和动力学特性进行分析，计算了排种器能够完成排种过程的理论运行参数要求，并对排种器投种完成后种子的运行轨迹进行了分析。
　　(4)排种器的性能试验研究。对排种器进行关于气吸负压和窝眼轮转速的单因素试验，分析其对排种器充种性能和排种性能的影响规律。试验结果表明:充种效果是影响排种器性能的最主要因素，且排种器能够满足高速排种情况下的充种要求，其窝眼轮转速最高可达130r/min左右。同时当窝眼轮转速在60r/min以下，气吸负压达到400pa时，排种合格指数总体波动幅度较小，且均能达到90％以上，伤种率小于0.3％，能够适应田间复杂工作环境。当排种器窝眼轮转速为35r/min，内部负压为250pa时，排种器合格率为96.3％，漏播率为2.0％，重播率为1.7％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 国内外精密排种器研究现状

1．2．1 国外精密排种器的研究现状

1．2．2 国内精密排种器的研究现状

1．3 研究目标与研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

第二章 甘蓝种子物料特性的测定

2．1 试验材料

2．2 甘蓝种子的物理机械特性

2．2．1 甘蓝种子三轴尺寸的测定

2．2．2 甘蓝种子千粒重的测定

2．2．3 甘蓝种子的休止角

2．2．4 甘蓝种子的滑动摩擦角

2．2．5 甘蓝种子的内摩擦角

2．3 甘蓝种子的空气动力学特性

2．4 本章小结

第三章 气力窝眼轮式排种器的设计

3．1 排种器的结构及工作原理

3．2 排种器端盖的设计

3．3 窝眼轮结构参数的确定

3．3．1 窝眼轮直径

3．3．2 窝眼孔及环形槽尺寸的确定

3．3．3 窝眼轮型孔数

3．4 推种装置的设计

3．4．1 推种轮的设计

3．4．2 推种轮基圆半径的推导

3．4．3 推种轮齿形曲线的推导

3．4．4 推种轮最大齿厚角的推导

3．4．5 两轮脱离啮合位置的推导

3．4．6 推种轮最小推程和最大推程的推导

3．4．7 推种齿齿形的后处理

3．5 本章小结

第四章 排种器工作过程分析

4．1 充种过程分析

4．2 清种过程分析

4．3 携种过程分析

4．4 投种过程分析

4．5 本章小结

第五章 排种器的性能试验

5．1 试验材料及设备

5．2 排种器排种性能试验

5．2．1 试验目的

5．2．2 试验设计

5．2．3 试验结果分析

5．3 排种器的高速充种试验

5．3．1 试验目的

5．3．2 试验设计

5．3．3 试验结果分析

5．4 本章小结

6．1 排种器的改进

6．2 结论

6．3 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及申请的专利

致谢