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目前的水稻排种器都是针对普通稻育秧,能实现2~5粒/穴(插秧面积)的精少量播种,而超级稻育秧同传统水稻育秧相比,穴盘育秧由原来的2~5粒/穴的精少量播种提升为1~2粒/穴的精准播种,即播种要求种子数量与位置精确性。传统育秧(毯状育秧)方式播种精度不够,也没有精准的钵苗育秧装置满足超级稻1~2株/穴的技术要求,这极大限制了超级稻的大面积推广。本课题提出并研究了一种适用于超级稻精准播种要求的振动式超级稻精准排种装置,满足了超级稻精准播种的要求。本文主要的研究内容和结果如下:
1)研究了国内外水稻精准播种的现状,指出现有精密排种器不能满足超级稻精准播种的要求。本课题结合超级稻机械化插秧的农艺要求,提出一种振动式超级稻精准排种装置,该装置使稻种均匀有序排列,播出种子在数量和位置上都保持了精确性,满足了超级稻精准播种的要求。
2)通过研究超级稻种外形物理特性,发现稻种沿其长轴两个方向摩擦角不同的特性,并利用稻种这个特性,通过机构创新并结合振动激励,可以实现稻种在振动板上有序排列。并分析了稻种运动中的转向机理,通过高速摄影技术对稻种转向排序过程进行分析,验证了稻种转向机理的正确性。
3)对稻种在振动板上导向板段、V型槽中进行动力学分析,通过计算分析分别得到稻种在这两阶段的运动特征值和运动速度的理论值,为设计机构提供参数。利用VB语言编写程序模拟计算分析,得到结构参数:当筛面角α=20°、振动方向ε=5°时,易于选择其它参数使稻种在振动板上只有单向下滑并且不会产生跳跃现象;当V型槽摩擦Φφ3=45°时,易于选择其它参数使稻种在V型槽中形成连续的条状种子流。
4)为了保证从排种器里出来均匀有序排列的稻种落入秧盘也保持均匀有序排列,提出对排序后的稻种进行条播,并通过理论分析确定当条播的参数为:压辊半径R=22.5mm,压辊线速度为秧盘输送速度的1.2倍时,压辊压出的种沟形状平直又可消除或减轻种沟裂纹的宽度,成沟型的种床满足播种的要求,获得比较理想的条播效果。
5)研制了振动式超级稻精准排种装置试验台,通过试验分析得出结构参数:筛面角α、振动方向角ε、导向板角β等对稻种转向率的影响。通过正交试验对影响稻种有序排列的因素进行分析,得到参数影响大小次序和一组优化的结构参数,并进行试验验证。通过对播种流水线样机进行测试,当稻种转向率达到80%以上时,稻种实际播种速度为0.018m/s,可以满足超级稻精准播种要求。
6)总结全文并提出进一步研究的设想和展望。