气吸勺带式马铃薯精量排种器设计与试验

【摘要】：针对传统勺带式排种装置播种速度受限以及气吸式排种器所需负压较大等问题,研究设计了一种马铃薯种薯机械气力组合式排种装置。阐述分析了排种装置总体结构及工作原理,在理论分析排种过程中种薯受力情况基础上,确定了排种器关键部件结构及参数。主要研究内容为:研制一种新型气吸勺带组合式马铃薯排种器,实现气流场与重力场的高度耦合,以提高排种器取种舀勺充种率及携种稳固率进而提高播种合格率,以马铃薯物理特性为基础设计一种气力舀勺;以马铃薯种植农艺要求为基础设计一种气吸勺带;以取种、携种及排种等过程中对马铃薯的运动学、动力学分析为基础设计气吸勺带组合式排种器;利用三维机械设计软件SolidWorks对排种器各部件进行设计;运用EDEM软件对设计的排种器机械结构进行重力场仿真分析,运用Fluent软件对设计的排种器进行气流场仿真分析,以此指导排种器机械结构的优化改进;进行气吸勺带式排种器台架试验:将仿真优化后的最终三维结构转化为零件图和装配图,制作排种器实体,通过试验台的单因素试验得到其合理的工作参数范围,以气室真空度、清种风速、排种带速度为试验因素,以漏播率、重种率、合格率为试验指标,进行了三因素三水平二次回归正交试验。根据试验结果建立了响应面数学模型,综合分析了各因素对试验指标的影响,同时为满足马铃薯种植精量高效播种要求,进行了试验因素优化。交互因素影响分析表明漏播率影响显著顺序为排种带速度清种风速气室真空度;重种率影响显著顺序为清种风速气室真空度排种带速度;合格率影响显著顺序为排种带速度清种风速气室真空度。模型优化结果表明当气室真空度为6.46 kPa、清种风速为31.94 m/s、排种带速度为0.5 m/s时,排种效果最优;5次试验漏播率平均值为1.64%、重种率平均值为4.21%、合格率平均值为94.15%,与优化结果吻合且优于农业行业标准。该研究可为马铃薯种薯精量高效播种提供理论依据和技术支持。