小麦小区精密播种机的设计与试验

【摘要】：小麦作为我国三大粮食作物之一,同时也是我国主要的经济作物之一,小麦育种专家为提高小麦产量需要做大量育种试验。然而,目前我国小麦小区育种播种专业机械缺乏,主要以人工播种为主,人工育种劳动强度大,作业效率低,所以小麦育种机械化已是必然发展,为满足小麦小区育种播种农艺要求,本文开展了小麦小区精密播种机的设计与试验,具体研究内容如下:(1)以西农223号小麦为研究对象,对精选分级处理后的西农223号小麦种子三轴尺寸进行统计测量,得到小麦种子三轴尺寸基本呈正态分布,小麦种子尺寸的均值结果为:长轴6.83mm,中轴3.60mm,短轴3.11mm。(2)设计一种垂直窝眼轮式小麦精密排种器,依据窝眼式排种器工作原理结合小麦竖立充种方式,其特点是安装在排种轮内的清种细铁丝强制将型孔内的种子推出,完成排种。(3)确定排种器的方案并结合EDEM模拟排种过程,分析排种器结构和方案的合理性,为排种器结构优化提供依据,确定了排种轮直径为95mm、宽10mm、排种器型孔结构为柱身球底且深度为6mm、型孔直径为5mm、排种器外壳内孔为96mm,排种器外壳内部断面是一种V形与U形组合结构,通过V形曲面结构将小麦种子引导至U形端面之间,使小麦种子的长轴沿窝眼轮圆周切线方向排列。确定V形与U形断面的高度都为4mm,为了使V形曲面内的种子更容易流入U形端面间,V与U形过渡部分是半径为6mm的圆弧曲面,V形断面的倾角为67?,为了避免在清种过程中种子太长被壳体挤碎,在窝眼轮上的型孔所对的排种器外壳内壁旋转切除一个半径为1.6mm的圆弧切槽。(4)利用台架试验,开展三因素三水平二次回归旋转正交组合试验,由多元回归分析与方差分析得到各因素对性能指标影响显著性顺序。使用Design-Expert得到排种轮上型孔数、排种器外壳内部U形端面间距以及窝眼轮转速之间存在交互作用,对试验结果进行优化处理,得到排种性能最佳水平组合为型孔数为38个,排种器外壳内部U形端面间距为5mm,窝眼轮转速为20rpm。验证试验显示其粒距合格指数能达到95.92%。(5)完成播种机的设计试制和田间试验。依据小麦小区育种农艺要求,结合国内外相关领域的播种机的研究,提出一种小麦小区精密播种机的设计方案,并试制了样机,开展了田间试验。地面裸播试验结果表明:样机前进速度为0.37m/s,播种粒距合格指数为85.57%,重播指数为3.61%,漏播指数为10.82%,种子破碎率为0,粒距变异系数为15.63%;开沟播种试验结果表明:样机前进速度为0.37m/s,播种粒距合格指数为74.57%,重播指数为10.63%,漏播指数为13.97%,种子破碎率为0,粒距变异系数为19.29%,裸播与开沟播种试验结果均能满足农艺要求。