【摘 要】
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为解决辣椒种子形状不规则和种子流动性差,难以实现精量播种的问题。根据辣椒种植农艺要求,研制了一种气吸式辣椒精量穴直播机。对气吸式辣椒精量排种器的吸种、携种和排种过程及核心结构参数进行了研究,采用EDEM仿真软件对加种时种子堆积过程及工作时搅种圆台的扰动过程进行了仿真,验证了进种盒、搅种圆台及扰种槽等结构的合理性。采用FLUENT软件对气室流场进行了仿真,确定了吸种孔直径和孔型并进行了台架试验。设计
【基金项目】
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贵州省科技计划项目:《贵州省现代高效农业示范园区辣椒生产机械化技术研究及应用》“黔科合平台”人才[2017]5708;
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为解决辣椒种子形状不规则和种子流动性差,难以实现精量播种的问题。根据辣椒种植农艺要求,研制了一种气吸式辣椒精量穴直播机。对气吸式辣椒精量排种器的吸种、携种和排种过程及核心结构参数进行了研究,采用EDEM仿真软件对加种时种子堆积过程及工作时搅种圆台的扰动过程进行了仿真,验证了进种盒、搅种圆台及扰种槽等结构的合理性。采用FLUENT软件对气室流场进行了仿真,确定了吸种孔直径和孔型并进行了台架试验。设计并试制了气吸式辣椒精量穴播种机的样机,进行了田间试验,验证了核心部件及整机设计的可靠性和合理性。主要成果如下:(1)测定了不同辣椒品种的物理特性参数,包括种子的几何特性、千粒重、自然休止角、滑动摩擦角和容重等,为气吸式辣椒精量排种器结构设计及仿真提供了基础数据。(2)设计了一种气吸式辣椒精量排种器。分析了排种器在吸种、携种和排种阶段的受力和运动情况,建立了相关工作过程的动力学和运动学模型。确定了排种盘直径、吸种孔形状与数量、吸种孔位置与尺寸等结构参数,确定了充种、携种的临界真空度为-139pa,排种轴转速为10~50r/min以及吸种孔直径为1.5~2.0mm,为排种器设计和参数优化提供了依据。(3)采用EDEM软件进行了种子堆积过程及搅种圆台扰动过程的仿真,分析了种子流在排种器中的堆积过程,获得了种子在运动过程中种群的运动趋势、种堆在搅种圆台扰动下的运动规律,为进种盒和搅种圆台的设计提供依据。利用FLUENT软件进行了负压气室流场的仿真,分析了不同吸种孔直径和不同孔型的压强、气流速度大小对内部流场的影响规律,确定了吸种孔结构为45°的倒角型。(4)以不同吸种孔、排种轴转速和负压气室真空度进行了单因素试验和二次正交旋转组合试验,确定了各试验因素的最佳范围及最佳试验因素组合。单因素试验结果表明:倒角型吸种孔更适于辣椒的播种,验证了模拟仿真结果;确定了吸种孔直径、排种轴转速和负压气室真空度的最佳范围为:1.6~2.0mm、20~40r/min和250~450pa。二次回归正交旋转组合试验结果表明:吸种孔直径为1.8mm,排种轴转速为29r/min,负压气室真空度为350Pa时,排种合格率为91.9%,重播率为3.1%,漏播率为5%。对最佳试验因素组合进行验证性试验,试验结果表明:在最佳试验因素组合下,排种合格率为90.2%,漏播率为3.5%,重播率为6.3%,能满足辣椒播种要求。(5)研制了一种气吸式辣椒精量穴直播机,确定了样机的机架、传动系统、开沟装置及镇压装置等工作部件结构及基本尺寸。样机田间试验结果表明,播种量每穴2±1粒的合格率为91.16%,漏播率为0.18%,重播率为8.66%。穴距合格指数大于89.10%,重播指数小于4.85%,漏播指数小于10.90%,穴距变异系数小于23.76%,播深合格率为86%。各项指标值均达到了JB/T10293-2013《单粒(精密)播种机技术条件》标准的规定,满足辣椒直播生产的农艺要求。
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