马铃薯作为世界第四大粮食作物,全球种植面积已达1946万hm2,总产3.7亿t,是全球粮食系统的重要组成部分。中国是马铃薯种植面积最大、产量最高的国家,但单产水平却与世界平均水平存在着较大的差距。截止2013年统计,我国马铃薯单产量15.4t/hm2,低于世界平均水平的18.9t/hm2,而大洋洲的单产水平已达到40.4t/hm2,是我国单产量的2.7倍。如此大的差距,除了种薯品种的差异外主要原因还有机械化水平旳显著差异。据统计我国马铃薯机械化播种水平仅为20%左右,而发达国家马铃薯播种的机械化作业率已超过80%(卢肖平2015)。较低的机械化程度严重制约了我国马铃薯产业的发展。因此本课题在系统比较和分析国内外马铃薯机械化播种技术的基础上,设计了一种气力式水平圆盘马铃薯排种器。该排种器采用间歇输种与气力排种相结合的方式来提高排种性能,降低伤种率。本课题主要研究内容包括:(1)试验样品种薯的物理机械特性马铃薯种薯物理机械特性的研究,为排种器结构参数和运行参数的设计提供了依据。测得三个样品种薯的长度大都集中46~60mm、宽度大部分集中在41~50mm、厚度则集中在31~40mm;中薯5号大多呈现圆形,而费乌瑞它和华薯2号则主要呈现椭圆形甚至是长条形。种薯的几何尺寸及形状参数将为排种盘及型孔等结构的设计提供参数依据。种薯的容积密度、粒子密度、孔隙率以及摩擦特性将为种箱的设计提供重要的参数依据。(2)马铃薯排种器方案的选择与设计设计了三款结构简单的机械式马铃薯排种装置。通过分析比较,最终选择了对种子适应性好、通用性好的气力式排种原理作为后期排种装置设计的方向。最终设计了一款气力式水平圆盘马铃薯器该排种方式采用间歇输种与气力排种相结合的方式来降低伤种率。以期为马铃薯排种器的设计提供一种新的思路。(3)气力式水平圆盘马铃薯排种器关键部件的设计与研制对排种装置的关键部件进行了参数的设计和计算。由种薯的三轴粒径确定了输种链条弯板长度为120mm,宽度为12mm,弯折高度选为10~20m以及排种盘直径为350mm,排种型孔直径为28mm。计算了间歇式输种装置的工作速度vlt,排种盘的工作转速ωp,拖拉机工作的前进速度vt之间存在的理论数学关系。并根据种薯在型孔处的受力情况分析出当排种盘转速小于种薯离开排种盘时排种盘的临界转速,种薯则不需要吸附力就能在排种盘上保持稳定。而当排种盘转速高于种薯离开排种盘时排种盘的临界转速,气力系统则必须提供一定的负压才能使种薯在型孔上保持稳定。(4)气力式水平圆盘马铃薯排种器试验台架的搭建及性能试验利用自行搭建的排种器试验台和检测装置,以合格指数、漏播指数、重播指数为试验指标,开展了气力式水平圆盘马铃薯排种器台架试验的研究。通过试验明确了排种盘转速与输种转速(喂入量)对试验指标的影响。其中当排种盘转速较高,输种轴转速(喂入量)也相对较高时,排种器的排种性能最佳。排种盘转速为55r/min,输种轴转速(喂入量)为10r/min时,排种器的排种性能优于其他试验转速。试验表明提高排种盘的转速能在一定程度上的能缩短排种种薯的滞留时间,从而达到降低重播指数的目的。