脱毒微型马铃薯播种机关键部件的设计与试验研究

摘要

马铃薯是继玉米、小麦和水稻之后世界第四大粮食作物，在当今社会生态退化、可耕地面积不断减少等恶劣环境下，发展马铃薯产业是保证我国粮食总产量的有效途径。我国已成为世界马铃薯生产第一大国，但却不是马铃薯产业强国，原因之一是我国马铃薯生产主要以切块薯为种薯，易产生病毒感染;二是我国马铃薯生产机械化水平低。随着我国马铃薯种薯脱毒技术研究取得的突破性进展，我国优质脱毒微型马铃薯的生产已逐步进入商业化阶段，意味着我国马铃薯产业中种薯质量差的问题已得到解决。国内外现有马铃薯播种机具大都以切块种薯或整薯为作业对象，且多采用机械式排种方式，容易造成种薯感染病毒，影响马铃薯的质量和产量。本课题针对脱毒微型马铃薯，设计了一种对种薯损伤较小、打破传统马铃薯排种方式的脱毒微型马铃薯倾斜圆盘气力式精密排种器，并研制了一种满足脱毒微型马铃薯种植农艺要求的脱毒微型马铃薯播种机。本设计提高了马铃薯播种作业效率，减小对马铃薯种薯的损伤，为马铃薯的优质高产提供了新方法。
　　 本课题主要研究内容如下:
　　 (1)研制了一种脱毒微型马铃薯播种机。
　　 针对脱毒微型马铃薯的物料特性和种植农艺要求，设计并研制了一种适用于单垄双行宽窄行种植模式的脱毒微型马铃薯播种机，并给出了整机部分技术参数。该播种机主要由机架、悬挂系统、气力系统、驱动地轮、传动系统、排肥系统、排种系统、铧式开沟犁、平土机构等组成，该机一次下地可实现开沟、施肥、播种、覆土、起垄等作业。
　　 (2)倾斜圆盘气力式精密排种器的优化设计与试验研究。
　　 优化设计了一种脱毒微型马铃薯倾斜圆盘气力式精密排种器，结合功能性试验，分析倾斜圆盘气力式排种器的排种性能影响因素，对其结构进行分析与优化。在原结构基础上增加了清种装置，以便清除多吸的种薯;改变了气室壳体的结构，将环状气室里的直角改变为圆弧过渡形式，在环状气室四周安装密封圈，保证气流的稳定性以及增强气室密封性;更改了种子室壳体与种箱结构，使种薯进种口形状、位置及大小更利于种薯进入种子室以及保持种子室中种薯流量的平衡。
　　 (3)倾斜圆盘气力式精密排种器的性能试验。
　　 以排种器合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数等为主要评价指标，以排种轴转速、排种盘倾斜角度、排种盘型孔形式等3个要素作为试验因素进行排种器单因素试验和正交试验。通过单因素试验确定了上述试验因素对试验指标的影响规律;通过正交试验确定了排种器最佳性能参数组合是排种轴转速为10r/min、排种盘倾斜角度为45°、排种盘型孔形式为9×Φ12mm圆柱孔，此条件下排种器合格指数达97.62％，重播指数为1.71％，漏播指数为0.67％，变异系数为8.94％，满足精密播种的要求。
　　 (4)倾斜圆盘气力式精密排种器对脱毒微型马铃薯损伤的影响及脱毒微型马铃薯受损后发芽试验。
　　 通过试验观察到脱毒微型马铃薯带芽播种时会发生种薯表皮破损和种薯芽的损伤两种受损形式，确定了排种轴转速、排种盘倾斜角度及排种盘型孔形式对种薯损伤率影响不显著;种薯重复使用3次时，种薯表皮破损率仍小于1％，种薯芽损伤率亦小于2％;而脱毒微型马铃薯即使破损，只要种薯上存在芽眼，仍然会发芽。脱毒微型马铃薯发芽试验表明:种薯在排种器中停留的时间越长受到的损伤越严重;种薯芽长度越长，芽损伤率越高;而种薯经过催芽后再播种，其出苗比较快，苗生长较为齐整;受到损伤较小的种薯发芽指数及生活力仍然比较强。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 国内外马铃薯播种机的现状与发展

1．2．1 国外马铃薯播种机的现状与发展

1．2．2 国内马铃薯播种机的现状与发展

1．2．3 国内外大中粒径种子气力式排种器的研究现状

1．2．4 小结

1．3 机械化种植脱毒微型马铃薯影响要素分析

1．4 研究目标与研究内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

1．5 技术路线

第二章 脱毒微型马铃薯播种机关键部件的设计与分析

2．1 播种机的总体设计与分析

2．2 播种机机架设计

2．3 传动系统设计与分析

2．3．1 传动系统设计原理

2．3．2 地轮设计

2．3．3 传动比分配

2．4 悬挂系统设计

2．5 气力系统设计

2．6 排种系统设计

2．7 排肥系统设计

2．8 平土机构设计

2．9 脱毒微型马铃薯播种机

2．10 本章小结

第三章 倾斜圆盘气力式精密排种器的优化设计与试验研究

3．1 排种器的结构设计与性能试验

3．1．1 排种器的结构及工作原理简介

3．1．2 排种器试验台的结构设计

3．1．3 排种器排种性能影响要素分析(一)

3．1．4 排种器结构与排种试验台的优化

3．1．5 排种器单因素功能性试验

3．2 排种器的结构分析及优化

3．2．1 排种器排种性能影响要素分析(二)

3．2．2 气力式精密排种器结构优化

3．3 新排种器的总体结构

3．4 本章小结

第四章 倾斜圆盘气力式精密排种器的性能试验

4．1 试验总体设计

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验设备与方法

4．1．3 试验设计

4．2 单因素试验与分析

4．2．1 排种轴转速对排种器性能的影响

4．2．2 排种盘倾斜角度对排种器性能的影响

4．2．3 排种盘型孔形式对排种器性能的影响

4．3 正交试验设计与分析

4．3．1 试验设计与结果

4．3．2 试验结果分析

4．4 验证试验

4．5 本章小结

第五章 脱毒微型马铃薯排种损伤与发芽质量

5．1 排种器对种薯破损的影响

5．1．1 试验材料与设备

5．1．2 试验方法与过程

5．1．3 试验结论

5．2 种薯受损后发芽试验

5．2．1 试验设计

5．2．2 试验结果与分析

5．2．3 试验结论

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文与申请的专利