摘要
马铃薯作为块茎类作物，大多采用微型薯或切块薯播种。但无论是微型薯还是切块薯都存在质量大且形状不规则的问题，传统的排种器难以实现马铃薯精量播种。本文在国内外马铃薯排种器研究的基础上，以马铃薯微型薯为研究对象，设计了一种可以实现单粒精量播种的气力勺带组合式微型马铃薯精量排种器，并为其配备了自动供种装置。通过EDEM-Fluent耦合仿真试验以及台架试验获得了排种器各部件最优的工作参数组合。主要研究内容包括： （1）微型马铃薯种薯物料特性的研究 测量了微型马铃薯种薯的三轴尺寸、曲率半径等参数为马铃薯取种舀勺的设计提供了参考依据；测量了微型马铃薯种薯的含水率、密度、静摩擦系数、滚动摩擦系数、碰撞恢复系数等物料参数，为排种器的结构设计以及仿真模拟试验提供了数据支撑。 （2）排种器的结构设计及理论分析 以为微型马铃薯种薯的各物料特性为参考依据，对排种器的基本结构和基本工作原理进行了研究。结合马铃薯播种的生产模式和农艺要求，对排种器的整体结构进行了初步设计。根据马铃薯物料特性参数，对排种器的取种舀勺、气室等关键部件的结构及尺寸进行了设计与优化。通过对排种过程进行运动学分析和动力学分析，确定了各关键部件的参数取值范围，为仿真模拟试验以及台架试验提供数据支撑。 （3）基于EDEM-Fluent的排种器工作过程仿真试验 使用EDEM-Fluent耦合的方式对马铃薯排种器的工作过程进行仿真模拟，以排种器的倾斜角度、种层高度、取种舀勺运动速度、正压清种管风速以及气室负压为主要影响因素，以排种的漏播率、合格率、重播率为主要评价指标，参考国家标准和相关农业规范分别进行各因素主导的单因素仿真试验以及正交试验。分析各参数对排种器性能的影响，对排种器的各部件结构及参数进行优化。得出当排种器倾斜角度为74.8°、种层高度维持在145mm左右时取种效果最佳，此时漏播率为1.04%，几乎不存在漏取现象且合格率较高。同时确定了各参数在台架试验中的取值范围：正压清种管风速取25m/s~29m/s，气室负压取3kPa~5kPa，取种舀勺的运动速度取0.4m/s~0.6m/s。 （4）排种器台架试验 为了进一步获得排种器各部件的最优工作参数组合并验证仿真试验结果，在仿真试验获得排种器各部件大致参数后，搭建马铃薯排种器样机及其自动供种系统。通过台架试验分析取种舀勺运动速度、正压清种管风速以及气室负压对排种性能的影响，验证仿真试验的结果的同时确定了排种器各部件的最优工作参数组合：排种器倾斜角度取74.8°，正压清种管风速取28.2m/s，气室负压取4.5kPa，取种舀勺运动速度取0.54m/s，种层高度维持在145mm左右时，排种器漏播率最小，为1.5%，合格率最高，为94.3%，排种性能高于行业平均水平。
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