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油菜精量联合直播机气力排种系统的试验研究

杨松  
【摘要】:近年来,气力式油菜精量联合直播机以其优越的排种性能得到了广泛应用。气力排种系统是油菜精量联合直播机的关键部件,其排种性能直接影响直播机的作业效果,本文在JPS-12排种器性能检测试验台、自行研制的气力式油菜精量排种检测系统及对气力排种系统田间试验的基础上,应用概率统计学、多元统计学、整数规划等理论与方法,开展了对气力排种系统的试验研究,具体研究内容如下: (1)设计了一种气力式油菜精量排种检测系统,其包括机架、动力系统、传动系统、气力系统、排种装置、检测系统及调控系统等。该检测系统能够实现对排种盘转速、风机转速、正压泄气孔大小等协同作用下的直播机气力排种系统排种性能进行检测,为直播机气力排种系统的参数匹配、结构优化、快速设计提供基础数据。 (2)采用网格法对直播机气力排种系统在留茬稻坂田作业后的58个样本(合计7041株)的植株分布情况进行了采集,运用曲线拟合、均衡数据的方差分析和DUNCAN检验法对数据进行了统计分析。结果表明:成苗后各行植株株距的概率密度函数分别服从参数为0.0245、0.0296、0.0264、0.0294、0.0283、0.0308的指数分布,理论株距修正系数的取值范围在1.172-1.250之间;系统总排量具有稳定性,运用傅里叶级数周期性计算得出的实际行距与理论行距的误差小于5%,同时傅里叶级数的三角表达式能够准确地描述播种行距的稳定性。所得出的直播机气力排种系统在留茬稻板田作业时的田间植株分布规律对直播机及气力排种系统的结构优化、排种过程的改进提供了重要的参考依据,对该机实际使用操作具有重要的指导价值。 (3)以排种盘转速、风机转速及正压泄气孔大小为试验因素,进行了320次全因子组合试验,并运用多元非线性回归等数学方法对试验数据进行了分析处理。结果表明:各因素对系统排种效果影响程度主次为风机转速排种盘转速正压泄气孔大小,而风机转速及其与排种盘转速的交互作用分别是影响各行排种量及其一致性的首要因子;在一定范围内,随着风机转速的提高和排种盘转速的降低,系统排种性能趋于稳定;而当正压泄气孔大小在20mm和30mm时,系统具有较好的排种量一致性。所得出的气力式油菜精量排种系统的排种量方程、排种量一致性方程及90%排种率参数组合图,可为直播机气力排种系统参数匹配提供参考,也可对直播机的排种性能进行评估。 (4)开展了气力排种系统排种器单体负压流量与压强、系统各负压支路输气管压强及系统总负压输气管流量的试验,构建了基于系统总负压输气管流量与各支路输气管流量的神经网络模型,得出了系统总负压流量与风机转速及正压泄气孔大小的关系式、系统排量一致性和排种量稳定性关于风机转速及系统总负压流量的关系表达式、系统各支路输气管压强与流量的转换关系模型,结果表明:系统总负压流量等高线呈二次抛物线型式,当泄气孔大小在35-40mm时,风机在不同的转速下流量均能够达到极大值;在排种盘转速40r/min、系统总负压流量140Nm3/h区域内,气力式油菜精量排种系统各行一致性均5%;存在确定的排种盘转速和系统总负压流量组合,使得系统既有较好的各行一致性,又可以保证系统较好的排量效果。 (5)以排种系统各行排量一致性变异系数5%、各排种器单转排量36粒等为约束方程,建立了以风机转速、排种盘转速及正压泄气孔大小为变量的整数规划模型,并对其进行了求解,所建立的规划模型,对排种系统的性能优化具有重要实际指导意义。


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