油麦兼用型槽孔轮式集排系统设计与试验

发布时间：2020-08-25 02:02

【摘要】：油菜、小麦是长江中下游地区主要的油料、粮食作物,且两者播期毗邻、机械化播种工序相似。为满足长江中下游地区油菜小麦播种要求,提高播种机作业效率和简化播种机结构,本文在系统比较国内外专用及兼用型排种技术,特别是针对机械式兼用型排种技术研究的基础上,设计了一种“一器八行”无需清种与护种装置的油麦兼用型槽孔轮式集排系统,并针对油麦兼用型槽孔轮式集排器关键部件展开了结构设计与参数分析。建立了排种过程的力学模型,明确了影响集排器排种性能的主要因素。EDEM仿真试验,确定了槽孔后倾角、充填高度及集排器转速对油菜、小麦排种性能的影响。通过排种性能试验,得到了排量稳定性较优参数组合及集排器整体排种性能。本文为兼用型机械式低破损排种器设计提供了参考。主要研究内容如下:(1)开展了油麦兼用型槽孔轮式集排系统设计。确定了传动比与排种器单位面积播种量关系,集排器主要结构及工作原理。通过摩擦系数试验和输种管排布分析,确定了油菜、小麦较优输种管材料及内径分别为PVC钢丝软管、20mm以及投种口距开沟横梁水平向后距离需不大于606mm。为适应长江中下游地区土壤工作条件,满足油麦兼用要求,开种沟装置选用双圆盘式开沟器。(2)开展了油麦兼用型槽孔轮式集排器种箱、集排器壳体、槽孔轮、搅种装置、投种漏斗等主要结构设计,其中槽孔轮为该集排器的关键部件。为满足油菜小麦兼用要求,有效控制机械式排种方式的种子易破损和堵塞槽孔问题,结合物料特性与农艺要求,设计了一种带有后倾角的斜锥槽孔,提出了一种油菜双圈、小麦三圈槽孔交错排布的形式以及两侧分别为油菜、小麦区域的槽孔轮结构,槽孔轮总宽为55mm,油菜小麦单一槽孔区宽为27.5mm。分析确定了油菜小麦槽孔的尺寸长×宽×高分别为3.3×2.9×2.1mm、8×5×4mm,槽孔后倾角范围分别需不超过30°、15°,槽孔轮单圈齿数分别为45齿、30齿。(3)构建了集排器充种、携种、投种和输种过程力学模型。对充种过程分析,确定了最小充填高度比基准高度低10mm;经携种分析,简化了清种、护种环节,验证了该集排器结构的合理性;投种过程得到了油菜、小麦槽孔后倾角在小于30°、15°时,油菜、小麦的最大投种角可达40.8°、34.4°;输种过程确定了油菜、小麦输种管与水平面夹角需不小于33°。通过排种过程力学分析,确定了对集排器排种过程的影响因素,即槽孔轮转速、充填高度和槽孔后倾角。(4)开展了油麦兼用型槽孔轮式集排器仿真试验。槽孔后倾角试验得到了油菜、小麦槽孔后倾角分别为20°、5°时,投种性能较好,且油菜投种角高于小麦投种角;充填高度试验确定了油菜充填高度为基准高度时,充种性能较为稳定,小麦充填高度对其充种性能影响较小;槽孔轮转速试验得到了随着转速增加,油菜小麦充种角逐渐减小、投种角逐渐增大,并确定了槽孔轮转速范围为5～35r/min。(5)开展了油麦兼用型槽孔轮式集排器台架试验及田间试验。单行台架试验确定了降低油菜、小麦排量稳定性能变异系数的较优参数组合分别为:槽孔后倾角20°、充填高度为基准高度、转速20r/min,槽孔后倾角5°、充填高度20mm、转速15r/min。多行台架试验确定了转速为10～30r/min,油菜、小麦各行排量一致性变异系数分别小于6.00%、7.00%,总排量稳定性变异系数分别小于1.30%、1.00%,种子破损率均低于0.5%以及搅种片居中分布搅种轴结构能满足小麦播种要求且能有效提高其充种性能。田间试验验证了该集排系统可满足油菜小麦兼用播种要求。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.2
【图文】：

兼用型,排种器,播种机

油麦兼用型槽孔轮式集排系统设计与试验对不同种子的适应性要求，该公司生产的带式排种器 Stan-Hay 型，具有能够满足多种大小、形状种子排种需求的能力（Choudhary and M.A1988）；英国斯塔赫公司针对机械式排种器展开了深入研究，通过更换适用于不同作物的型孔带，用以满足不同作物的排种需求（Uri and Noel D 1999），但是皮带的线速度制约了该排种器在高速环境下的工作性能（D Karayel 2009）；Amazone 公司研制了一种采用钉齿式排种器的 D9 条播机，可播种芝麻、油菜、水稻、小麦等中小粒径种子，如图 1-1a、ba.D9 条播机a.D9 planterb.钉齿式排种器b.Nail type seed metering device

技术路线图,兼用型,槽孔,排种

阐明了排种过程中的影响因素和规律。结合 Pro/E 与 EDEM 等计算机软件开展仿真试验研究，为排种性能试验及排种系统的相关结构优化改进提供依据。（3）油麦兼用型槽孔轮式集排器排种性能试验结合力学分析及仿真试验结果，开展排种性能试验，通过单行正交试验确定降低油菜、小麦排量稳定性能变异系数的较优参数组合，并在该参数组合下以总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数、排种速率以及种子破损率为评价指标开展多行试验，确定集排器整体排种性能。（4）油麦兼用型槽孔轮式集排系统田间试验在油麦兼用型槽孔轮式集排器台架试验较优结构参数下开展油麦兼用型槽孔轮式集排系统田间试验，测量并统计油菜、小麦田间出苗情况。1.3.2 技术路线根据本课题研究目标与内容，拟定技术路线如图 1-3 所示。

角测,试装,滑动摩擦,输种管

种子需经过输种管落入种沟，因此在田间播种能产生重要影响，该部分主要包括输种管的选型及型中，种子将与输种管接触，种子与输种管之间的摩顺利，通过开展种子与输种管摩擦系数试验，可分种管。与装置系数试验输种管选用硅胶管、PVC 钢丝软管、纤维油杂 62 和郑麦 9023 为试验材料，其千粒重分别为.58%、4.1%。采用如图 2-4 所示的滑动摩擦角测试

【参考文献】