粳稻定向排种装置供种机构的设计与试验研究

发布时间：2020-10-21 22:44

　　 中国是农业大国,而水稻是中国近60%人口的主要粮食作物,是中国最为重要的粮食作物之一,在国内种植面积广泛。随着我国各类型水稻机械的成功研制并投入使用,中国水稻种植机械化水平逐年提高,不仅提高了水稻种植的质量和效率,同时解放了人力,并降低了水稻种植成本。水稻育秧机械化对水稻种植的机械化有着重要影响,是实施机械插秧的前提条件。排种器作为育秧播种机械中的关键部件,其播种性能将会影响育秧质量,并对后续机插秧的效果造成影响。粳稻定向排种装置是为解决超低量播种条件下,播种不均匀问题研制的一种粳稻育秧精播装置。但是,对于催芽种,因其流动性较差,分离难度大,影响粳稻定向排种装置的排种性能。因此,文章在粳稻定向排种装置研发的基础上,为粳稻定向排种装置设计了多排种口供种机构,并通过查阅文献、理论分析、机构设计、EDEM数值模拟、单因素及多因素试验研究等方法,对供种机构进行系统研究。主要的研究内容及取得的成果如下:(1)设计了一种多排种口供种机构。分析了稻种在均流圆盘上的受力情况,并对供种机构的整体结构与关键部件进行了设计;构建了供种机构的三维仿真模型。(2)利用EDEM离散元软件,对供种机构供种性能进行数值模拟。以北方粳稻吉粳88为模拟试验对象,创建了粳稻种子的颗粒模型及供种机构几何模型。模拟结果表明圆盘转速在70-90 r/min区间、种口开度选取9-11 mm区间、圆盘直径选取200-220 mm区间时,均能满足供种总排量要求。(3)对供种机构进行了试验研究。试验采用单因素试验及三因素五水平正交旋转组合试验。试验结果表明,影响供种机构供种总数的主次因素顺序为进种口开度圆盘转速圆盘直径;影响供种机构供种变异系数的主次因素顺序为圆盘直径进种口开度圆盘转速。经利用Design-Expert8.0.5b对试验数据进行方程拟合并优化后,得到其中一组最优解为圆盘转速为83 r/min、圆盘直径为198 mm、种口开度为9 mm,此时,供种机构的排种总数为240粒/s,变异系数为14.48%。(4)对优化后的粳稻供种机构进行试验验证。在已有的粳稻定向排种装置上,采用新研制的供种机构供种,进行对比试验。对比试验结果表明,采用新研制的供种机构进行供种,粳稻定向排种装置排种合格率与理想排种率均明显得到提高,而漏播率和重播率均相应降低。以东农427为例,增设供种机构后,粳稻定向排种装置的排种合格率与理想排种率分别提高0.78%和5.01%,漏播率和重播率分别降低0.45%和0.33%。文章的相关研究,改善了粳稻定向排种装置的工作性能,并为水稻供种方式提供了新思路和新方法,促进了水稻育秧机械化的进一步发展。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S223.2
【部分图文】：

三大粮食作物之一，同时也是过半中国人口的主食。我国水稻种植面积约 3031 万公顷，约占全国谷物种植面积的 30%，约占世界水稻种植面积的 18.57%；国内水稻总产量达 2.1 亿吨，约占全国粮食总产量的 40%，约占世界谷物总产量的 35%[8-11]。水稻不仅可以作为人们的主粮，如今在稻谷深加工方面，包括稻壳、米糠、碎米、精米等的深加工和综合利用技术也渐渐发展起来，不仅带来了巨大的经济效益，在粮食安全层面上，也越来越受到国家的重视[12]。但就国内土地资源来讲，相对于众多的中国人口，土地资源很有限。因此，依靠科技大幅提升水稻单产，实现水稻生产跨越式发展，对解决中国人多地少的粮食问题，并推动经济发展等将具有重要意义[13]。目前，我国水稻机械化种植、机械化收获水平逐年提高，据统计，2011 年我国水稻机械化种植水平达到了 25%，机械化收获水平也已达到 65%，极大推动了水稻产业的发展[14-16]。图 1-1 为水稻机械化种植及收获场景。但我国水稻在播种育秧生产环节依然以人工作业为主，这种作业方式不仅效率低下，对于大面积播种育秧，存在劳动强度大的问题，同时也严重影响水稻增产优势的充分发挥[17-19]。发展水稻机械化，是将机械代替人力进行作业。实现水稻机械化，不仅可以降低人们的劳动强度，同时可以大幅提升作业效率；而在成本上，无论是在水稻直播、插秧、收获上，实现水稻机械化均可以大幅降低劳动成本，其成本最低可以降低 300 元/公顷；在水稻育秧及种植等方面，实现机械化可以针对不同水稻品种不同农艺要求，进行专门系统化管理，提高水稻的质量[20-23]。

图 1-2 Marksman 公司的蔬菜育秧流水线Fig.1-2 Marksman's vegetable seedlings pipeline日本、韩国等亚洲国家，则多采用育秧移栽种植技术[49]。这种种植技术可以缩分利用土地和季节，增加复种指数，解决前后作业的季节矛盾；有利于发展多苗质量，便于精细管理；有利于提高成秧率，降低成本；有利于高产稳产。韩会社 Helper SD-1200S 型多功能精密播种机械对播种盘的规格没有任何要求，机械能够实现一体化作业，包括压土、播种、覆土作业；SD-900W 宽幅镇压播实现一体化作业，其播种效率可达到 400 盘/小时。日本久保田公司研制的 用机械，如图 1-3 所示，这种机械自动化程度比较高，能够同时完成一系列育播种后的秧苗质量好，作业效率能够达到 180 盘/小时；久保田公司研制的 S和 VE-30 型自动播种机则可以适应不同育苗作业需求，其效率可达到 100-310

图 1-2 Marksman 公司的蔬菜育秧流水线Fig.1-2 Marksman's vegetable seedlings pipeline本、韩国等亚洲国家，则多采用育秧移栽种植技术[49]。这种种植技术可以利用土地和季节，增加复种指数，解决前后作业的季节矛盾；有利于发展质量，便于精细管理；有利于提高成秧率，降低成本；有利于高产稳产。社 Helper SD-1200S 型多功能精密播种机械对播种盘的规格没有任何要求械能够实现一体化作业，包括压土、播种、覆土作业；SD-900W 宽幅镇压现一体化作业，其播种效率可达到 400 盘/小时。日本久保田公司研制的机械，如图 1-3 所示，这种机械自动化程度比较高，能够同时完成一系列种后的秧苗质量好，作业效率能够达到 180 盘/小时；久保田公司研制的 VE-30 型自动播种机则可以适应不同育苗作业需求，其效率可达到 100-31
【参考文献】

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本文编号：2850688