类球形蔬菜种子精量播种机设计与试验

中国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国,也是世界上最大的蔬菜出口国。目前蔬菜种植方式主要分为育苗移栽和直播两种,种植环节多,生产过程复杂,劳动强度大,生产效率低,严重制约了蔬菜产业的发展。本论文针对目前蔬菜播种存在播种劳动强度大、生产用工量大、良种消耗多等实际问题,设计了一种类球形蔬菜种子精量播种机,采用内充种气力式精量集排器,能实现单粒精量播种,不需要间苗补苗,可有效解决蔬菜播种过程中劳动强度大、种子投入成本高、种苗行株距不均的现实问题。主要研究内容如下:1)测试分析了类球形蔬菜种子物理特性。本文以小白菜、大白菜、油菜种子等具有代表性的类球形蔬菜种子为研究对象,开展了种子三轴尺寸、千粒重的测量,并对种子的球度、三轴尺寸统计分析。试验表明,同一粒径范围的不同品种种子千粒重不同,种子球度均在94%以上,种子长、宽、高均服从正态分布。不同品种蔬菜种子物理特性的分析,为内充种气力式精量集排器排种滚筒型孔的设计提供理论依据。2)研制了一种类球形蔬菜种子精量播种机。针对目前蔬菜种子粒径小、播量控制难度大且播种机械化程度不高的生产实际,提出了利用内充种气力集排式排种原理实现精量排种且具有一器六行排种功能,研制了一种具有遥控功能的蔬菜精量播种机,分析确定了播种机的主要结构和技术参数。根据不同品种蔬菜播种农艺要求,确定了播种机排种系统、动力系统、悬挂系统、遥控驾驶系统、地轮驱动系统等主要部件的参数匹配。3)开展了内充种气力式精量集排器设计与分析。设计了“一器六行”的内充种气力式精量集排器,分析确定了该集排器的主要结构和性能参数,开展了排种器负压区压力值和排种滚筒转速的动力学分析。基于所测量的蔬菜种子物理特性的分析,确定了气室结构、排种滚筒径向孔数和轴向行数、型孔孔径等参数。同时,为分析种子在投种环节的运移规律,开展不同种子、型孔孔径、正压区压力值、转速对投种轨迹影响的试验研究,依据高速摄影拍摄种子投种环节的迁移轨迹,建立投种轨迹方程,并应用3D打印技术,确定了快速打印成型投种口及导种管。4)开展了类球形蔬菜种子精量播种机性能测试与试验研究。以集排器排种性能为主要评价指标,开展了正压、转速、负压等关键参数对排种性能影响试验及其排种器各行稳定性与一致性试验;为全面分析和评价播种机整机的工作性能,开展了动力机振动位移、滑转率和排种量稳定性路面试验及其田间测试分析。台架试验结果表明:投种区正压对集排器排种性能影响不显著;在转速16r/min,正压区压力值200Pa,负压区压力值-1400Pa和-1600Pa两个工况下,集排器各行合格指数均在86.5%以上,各行稳定性变异系数均小于4.6%,各行一致性变异系数均小于0.9%,种子无破损。路面和田间测试结果表明:播种机动力机振动位移值的峰峰值偏大,地轮滑转率为6%8%;各行排量一致性变异系数小于9.5%,总排量稳定性变异系数小于5%;播种的油菜、大白菜、小白菜,各行出苗效果良好,无断条、缺苗现象,表明设计的播种机满足蔬菜种子精量播种的实际生产要求。