【摘要】：氣吸式大豆播種機(jī)作業(yè)時(shí),需要保證合格的粒距、合格的播種率等,因此,漏播率和重播率都需控制在一定的范圍內(nèi),保證播種合格率達(dá)到要求的數(shù)值。目前,大豆播種機(jī)在作業(yè)過程中尚不能對(duì)漏播及重播進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,需要后期進(jìn)行人工操作,一旦出現(xiàn)大面積漏播重播不僅浪費(fèi)人力物力,會(huì)影響大豆產(chǎn)量。而氣吸式大豆排種器作為完成大豆播種機(jī)械作業(yè)最重要的部件之一,主要完成吸種和排種的任務(wù)。因此,需要保證氣吸式大豆排種器具有良好的吸種性能。本文針對(duì)現(xiàn)有氣吸式排種器的吸種狀況采集困難、不能完全滿足監(jiān)測需求等問題,設(shè)計(jì)了一種氣吸式排種器吸種性能監(jiān)測系統(tǒng)(SMSPS);針對(duì)傳統(tǒng)氣吸式排種器吸種性能不穩(wěn)定、易受動(dòng)力輸出軸影響,導(dǎo)致播種機(jī)出現(xiàn)漏播和重播現(xiàn)象的問題,提出了一種通過將氣吸式排種器排種盤的吸孔進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì),改變其原有的結(jié)構(gòu)形狀及材料的方法。(1)設(shè)計(jì)了一種氣吸式排種器吸種性能監(jiān)測系統(tǒng)(SMSPS)。通過將光電傳感器以及光電旋轉(zhuǎn)編碼器獲取的信號(hào)結(jié)合,定義了正常吸種、漏吸種以及多吸種三種情況下信號(hào)的狀態(tài),以此判定和獲取排種盤各吸孔吸種情況,與排種器試驗(yàn)臺(tái)常用的圖像處理監(jiān)測系統(tǒng)(SMSIP)在6組作業(yè)條件下進(jìn)行了試驗(yàn)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)。精度分析結(jié)果表明SMSPS相比于SMSIP的最大相對(duì)誤差為0.31%,監(jiān)測穩(wěn)定性分析結(jié)果表明SMSPS與SMSIP的波動(dòng)幅值比較接近,兩者最大相對(duì)偏差不超過1%。通過將SMSPS獲取的單個(gè)吸孔吸種情況的數(shù)據(jù)與高速攝像獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果顯示,SMSPS監(jiān)測單個(gè)吸孔吸種量的最大相對(duì)誤差為16.67%(絕對(duì)誤差為2粒種子),最小相對(duì)誤差為0,該結(jié)果表明SMSPS可以實(shí)現(xiàn)排種盤單個(gè)吸孔吸種量監(jiān)測。(2)提出了一種通過將氣吸式排種器排種盤的吸孔進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì),改變其原有的結(jié)構(gòu)形狀及材料的方法。通過提取擬合隨機(jī)放置的大豆的輪廓曲線,將截取曲線一段圍繞中心軸,保證吸孔底面半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn),得到吸孔的弧面。選取柔性材料硅橡膠作為吸孔制作材料。將擬合的不同曲線、硅橡膠材料的硬度以及排種器吸室負(fù)壓力值作為因素,將排種器漏吸種率、多吸種率以及吸種合格率作為考察指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明了當(dāng)選用曲線方程y=0.0004x~5+0.0187x~4-0.0068x~3-0.0019x~2+0.0368x+0.8112、并采用硬度為30HA的硅橡膠制作吸孔,在吸室負(fù)壓力為2.32kPa時(shí)工作性能最優(yōu)。(3)通過試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)將具有柔性吸孔的排種盤與氣吸式排種器傳統(tǒng)排種盤進(jìn)行對(duì)比,在6組試驗(yàn)條件下相對(duì)于傳統(tǒng)排種盤具有柔性吸孔的排種盤在漏吸種率、多吸種率都較低,吸種合格率則對(duì)應(yīng)較高。試驗(yàn)表明,具有柔性吸孔的排種盤能一定程度上提升氣吸式排種器的吸種性能。基于理論分析和試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn),進(jìn)行了田間綜合試驗(yàn):1)將氣吸式排種器吸種性能監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果與人工計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析其田間工作時(shí)的精度,對(duì)于漏吸種量和多吸種量,其相對(duì)誤差平均值分別為3.87%和8.42%,其相對(duì)誤差最大值分別為10.34%和20.00%。2)利用氣吸式排種器吸種性能監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)氣吸式排種器進(jìn)行吸種性能田間試驗(yàn),對(duì)兩種類型的排種盤進(jìn)行了吸種性能對(duì)比分析,具有柔性吸孔的排種盤對(duì)于種子的吸附具有一定的提升效果。試驗(yàn)臺(tái)及田間綜合試驗(yàn)的結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的吸種性能監(jiān)測系統(tǒng)能夠完成對(duì)氣吸式排種器吸種性能監(jiān)測的要求,而具有柔性吸孔的排種盤也能夠提升氣吸式排種器的吸種性能。
【圖文】：

(d)(e)(f)圖 1.2 國外常見的氣吸式排種器目前國外比較常見且運(yùn)用于大田作業(yè)的氣吸式排種器都是垂直圓盤式的，垂直圓盤式氣吸排種器主要運(yùn)用于中大籽粒如大豆、玉米等種子的播種作業(yè)。如美國Precision Planting 的 vSet 氣吸式排種器（圖 1.2a），法國 KUHN 的 MAXIMA 系列氣吸式排種器（圖 1.2b），美國 Gaspardo 的 MTR 精密播種機(jī)所使用的氣吸式排種器（圖 1.2c），法國 Monosem 的 NGPlus 氣吸式排種器（圖 1.2d），美國 JOHNDEER的 MaxEmerge5 系列氣吸式排種器（圖 1.2e）以及德國 AMAZON 生產(chǎn)的 ED 系列（圖 1.2f）氣吸式單粒精密播種機(jī)所運(yùn)用的氣吸式排種器都是垂直圓盤式氣吸排種器。滾筒式氣吸排種器在國外運(yùn)用較少，較成熟的有英國 Hamilton 公司生產(chǎn)滾筒式播種機(jī)上所使用氣吸式滾筒排種器，適用于絕大部分的花卉、蔬菜等種子。

(d) (e) (f)圖 1.3 國內(nèi)常見的氣吸式排種器國內(nèi)的氣吸式排種器也是以垂直圓盤式的較為常見，如常州懷玉電子有限公司生產(chǎn)的氣吸式排種器（圖 1.3a），，山東大華寶來的氣吸式排種器（圖 1.3b），黑龍江雙福機(jī)械有限公司生產(chǎn)的五檔氣吸式排種器（圖 1.3c）以及黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)設(shè)計(jì)的 2QXP-1/2 型氣吸式排種器（圖 1.3d）等都是商品化比較成熟的氣吸式排種器產(chǎn)品。滾筒式的氣吸式排種器多用于中小籽粒種子的播種作業(yè)，由于其性能不夠穩(wěn)定，國內(nèi)研究生產(chǎn)較少，如黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)自主研制的氣吸滾筒式玉米排種器（圖 1.3e）和新疆石河子大學(xué)研制的氣吸滾筒陣列式棉花精密排種器（圖 1.3f等。本文以垂直圓盤式的氣吸式大豆排種器為主要研究對(duì)象，垂直圓盤式氣吸排種器的排種性能和通用性較好，主要由排種器體、吸室殼體、排種盤、攪種輪和刮種器等組成。排種器的工作原理是：驅(qū)動(dòng)輪通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)，由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流通過氣吸管使排種器吸室產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)排種盤的吸孔轉(zhuǎn)入氣吸道時(shí)，吸孔孔一側(cè)為負(fù)壓，另一側(cè)則處于種子室，種子即在壓力差作用下被吸附在排種盤的
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S223.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2606949