摘要
在现代大豆农业种植过程中，机械化精密种植技术既能降低农民劳动强度提高作业效率，又能提高作物产量，其中精密排种器的作业质量直接决定了播种质量。具有种子粒径适应性好、适应高速作业等优点的气力式排种器是精密排种器的发展方向，目前的气力式排种器大多为单行排种，无法适应近年来在北方寒地推广应用的大垄垄上三行种植模式，该模式与传统大豆种植模式相比具有土地利用率高、利于植株根系分布提高抗旱涝能力等优点在北方寒地区域得到广泛推广应用，但目前使用的单排排种器错排并联的方式会导致播种单体结构复杂、通过性差等问题，降低了播种质量;同时种群内部移动阻力对气力式排种器的充种性能有较大影响，为降低种群内部移动阻力增加种群流动性提高排种器吸种能力，一般采用设置振动元件、使用扰种齿等方法对种群施加物理扰动，但在排种器高速作业时易对种子造成损伤。 为此，设计一种用于北方寒区大垄垄上三行种植模式的气吸式排种器，使用滚筒式排种器简化排种器结构，满足多行作业需求;设计使用正压气流对种群进行扰动，减小充种过程中种子移动阻力，提高充种性能。通过理论分析、计算机模拟仿真分析与试验相结合方法完成排种器设计以及样机试制，研究主要内容与成果如下: (1)气流扰种式滚筒排种器总体设计方案及原理 通过对现有精密排种技术的分析结合大垄三行农艺种植要求，确定使用正压气流扰种的滚筒式气吸排种器的总体设计方案，阐述其工作过程与原理。 (2)正压气流扰种特性研究 针对正压气流扰种技术，建立了传统封闭式底板种箱结构与使用正压气流的种床筛网情况下种群在充种过程中的力学模型，对比分析得出气流扰动下影响种子吸附填充的主要因素。 (3)排种器关键部件设计 根据实际使用与农艺要求确定了排种器滚筒结构参数，设计带有正压腔的种箱总成结构，并对隔板、种层高度控制板、种床筛网等部件参数进行设计;依据种子吸附占据比例对清种过程进行分析，确定使用拨指结构作为清种装置，明确影响清种过程的因素及相互关系确定其主要结构参数。 (4)正压腔内部流场特性分析 基于计算机辅助计算方法使用Fluent数值模拟软件，对正压腔内部流场特性规律进行数值模拟分析，通过对不同进气口数量及布置位置的数值模拟计算，得到种床筛孔出气口气流速度与腔内气压分布均匀度特性，分析得到设置位于中心扰种区域两侧对称布置双进气口情况下，通过种床筛网流出的扰种气流速度较为均匀，符合提供均匀扰种的条件。 (5)气流扰种式滚筒排种器台架试验 对气流扰种式滚筒排种器进行台架试验。探究了吸种负压、扰种正压、作业速度对工作性能的影响规律。以合格指数、漏播指数、重播指数为评价指标，应用二次回归正交旋转组合试验方法研究气流扰种式排种器最佳工作参数组合，建立了以吸种负压、扰种正压、作业速度为试验因素与评价指标间的数学回归模型，得到各试验因素对评价指标的影响规律。对数学回归模型进行优化分析，当吸种负压5kPa，扰种正压0.7～0.8kPa，作业速度7.4～10.4km·h-1，理论排种器合格指数≥94.9％，漏播指数≤3％，重播指数≤3.1％。
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