双鸭嘴式大蒜播种机正头与插播装置数值模拟与试验研究

发布时间：2020-08-09 13:17

【摘要】：针对当前大蒜机械化播种鳞芽正头率较低以及植入环节在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下正头后的大蒜直立度极易变低的问题,测定了苍山大蒜的物理属性参数及几何参数,采用离散元技术,建立双鸭嘴式大蒜正头机构及插播动力学模型,仿真研究了正头及插播过程,并进行了试验验证。在正头环节,仿真研究了蒜种在3种正头机构中的运动规律,分析了不同接种鸭嘴曲线形状、蒜种重心、插播转速及蒜种二次弹跳对正头率的影响规律,明确了蒜种正头机理。试制了室内播种试验台及大田样机,开展了播种试验,采用可视化方法提取了试验过程中蒜种运动动态图像,结果证明与仿真过程基本一致,试验正头率与仿真正头率的误差在5%以内,表明采用离散元法对播种过程中蒜种的运动规律进行分析是可行的;田间试验蒜种正头率最高可达95.67%,提高了4.67个百分点。在插播环节,以双鸭嘴式大蒜插播器为研究对象,以试验后蒜种姿态和蒜穴剖面轮廓为标定依据,建立了可准确模拟插播过程的离散元模型,明晰了回流土壤对无干涉惯性抛落蒜种的有效夹持保姿,是确保植后高直立度的关键。运用Box-Benhnken的中心组合试验方法对插播转速、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播仿真试验。采用Design-expert软件建立了响应面数学模型,得到了直立度均值影响显著性顺序均为:开口速比插播转速开启相位角;统筹作业效率与质量对参数进行了综合优化,求解出4组最优工作参数组合。室内与大田试验试验表明直立度均值为7.2%、10.6%,说明模型预测结果与实际相符;与此同时,开展了与4组最优工况同作业速度且开口速比及开启相位角经验取值的大田试验,结果表明最优工况作业后直立度均值提高21.8%,说明所建模型能够用于大蒜插播工况参数的优化。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.2
【图文】：

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山东农业大学全日制硕士专业学位论文植入装置需保证蒜种直立度，鸭嘴点播式是目前最为普遍的植入方式，其次是打，即先用打穴装置打出锥形蒜穴，随后播种的方式，打穴式工作效率较低，对土壤要求高，对于无正头率要求的大蒜撒播，一般采用开沟器开沟。.2.1 国外大蒜播种机研究现状西方国家地广人稀且大多为专业化规模化模式生产，为便于机械操作，播种时对直立率无要求。西班牙宝奇 J.J.Borch 公司生产的大蒜播种机，如图 1-1 所示，该机效率高，可适应多种级别大蒜播种，但价格昂贵，蒜种直立率低，蒜农难以接受。如图 1-2 所示，法国爱马 ERME 公司生产的 PLMS3 和 PLP3 播种机，采用气吸种器，排种效果好，漏播、重播率低，利用震动槽扶正蒜种鳞芽，但结构复杂价格且正头率低，难以保证蒜种鳞芽直立植入，因此难以在国内推广。

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漏播、重播率低，利用震动槽扶正蒜种鳞芽保证蒜种鳞芽直立植入，因此难以在国内推广宝奇大蒜播种机图 1-2 爱马 ERME 公司大蒜1 J.J.Borch garlic planter Fig1-2 ERME garlic东 YD1500 型大蒜播种机，该机机动灵活，适，播种效率高约为人工的 25 倍，但无正头装以在国内推广。

【参考文献】