马铃薯排种装置的设计与排种性能试验研究

摘要

马铃薯作为我国第四大粮食作物，具备适应性强、产量高等优点。由于马铃薯采用块茎繁殖，茎块中含水率较高，在干旱地区也能保证较高的发芽率，我国马铃薯种植面积广阔，居世界首位，而马铃薯单产量落后于世界平均水平18.5％。造成这一现象的原因是：国内马铃薯种植方式大多为人工种植，无法保证种植精度，影响马铃薯产量。现有马铃薯播种机存在重播率、漏播率、株距变异系数较大的问题。
　　针对上述问题，设计了带-勺式马铃薯排种装置，为研究其排种性能，搭建排种试验台，以重播率、漏播率、株距变异系数为评价指标，以播种带线速度、清种手柄位置、投种高度及种薯形状为试验因素，进行排种性能试验。论文的主要研究工作有：
　　（1）马铃薯种薯物料特性的研究。主要有以下结论：各种薯形状中圆形种薯占比为20%，椭圆形种薯占比为56%，长条形种薯占比为23%，特长条形种薯占比为1%；种薯长度、宽度、厚度平均值分别为46mm，35mm，29mm；种薯平均质量为38g；种薯容积密度为649.14kg/m3；真实密度为1201.87kg/m3；种薯切面摩擦角为36.2°，表皮面摩擦角为32.5°；休止角为30.8°。
　　（2）查阅相关文献资料、参考相应技术方案，设计带-勺式马铃薯排种试验台。试验台利用种床皮带与台架排种器之间的相对运动模拟播种机田间播种工作。试验台主要由种床皮带、带-勺式马铃薯排种器等部件组成，对排种器关键部件进行了设计，主要包括：主从动带轮、播种带及其张紧装置、种勺、机械式振动清种装置、种箱等部件。
　　（3）基于SolidWorks完成了排种试验台各零件三维建模、排种装置虚拟装配及干涉检查。并进行了排种装置工作过程的模拟分析，确定影响带-勺式马铃薯排种装置排种性能的因素，搭建了带-勺式马铃薯排种试验台。
　　（4）以播种带线速度、清种手柄位置、投种高度、种薯形状为试验因素，以重播率、漏播率、株距变异系数为评价指标进行了单因素试验，确定了排种器结构参数、工作参数对排种性能的影响规律。为探究各因素的交互作用，利用Design-Expert软件设计了四因素三水平Box-Behnken试验，并进行数据分析，建立了各影响因素与响应指标之间的回归方程。采用多目标优化的方法，进行了模型优化，得到了满足响应函数的各因子最优组合，即当播种带线速度为0.23m/s，清种手柄位置在中间位置，投种高度为9cm，种薯选用椭圆形种薯时，可获得带-勺式马铃薯排种装置的重播率为10.11%、漏播率为6.48%、株距变异系数为19.61%。

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外马铃薯排种装置发展及研究现状

1.3综合分析

1.4研究内容及目标

第二章 种薯物料特性分析

2.1马铃薯种薯简介

2.2试验准备

2.3种薯形状系数及重量

2.4种薯密度的测定

2.5摩擦角及休止角测定

2.6本章小结

第三章 带-勺式马铃薯排种试验台的设计

3.1马铃薯种植农艺要求

3.2排种试验台设计要求

3.3排种试验台整体结构及工作原理

3.4排种器关键部件的设计

3.5电动机及变频器的选择

3.6机架的设计

3.7排种试验台虚拟装配

3.8排种器工作过程分析

3.9本章小结

第四章 排种性能试验

4.1试验材料与方法

4.2试验因素水平及编码

4.3试验数据分析

4.4本章小结

第五章 排种性能的响应曲面分析

5.1响应曲面法简介

5.2试验目的

5.3试验材料与方法

5.4各因子对重播率的影响

5.5各因子对漏播率的影响

5.6各因子对变异系数的影响

5.7最优参数优化

5.8本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

致谢

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