高性能精量排种理论与技术

目录 第1章 绪论 1 1.1 主粮作物生产概况 1 1.1.1 世界玉米和水稻生产概况 2 1.1.2 中国玉米和水稻生长概况 4 1.2 主粮作物精量播种农艺模式概况 6 1.3 高性能精量播种技术发展趋势 10 参考文献 13 第2章 玉米精量排种技术及装备研究现状 15 2.1 玉米精量排种技术及研究方法 15 2.2 玉米精量播种装备研究及应用现状 20 2.3 国内外玉米精量排种器研究现状 22 参考文献 28 第3章 典型玉米物料特性测定与虚拟标定 29 3.1 典型寒地玉米供试品种选取 29 3.2 玉米种子基础物理特性测定 31 3.2.1 玉米种子几何特性 31 3.2.2 玉米种子含水率 32 3.2.3 玉米种子千粒重及密度 33 3.3 玉米种子摩擦特性测定 35 3.3.1 玉米种子静摩擦因数 35 3.3.2 玉米种子滚动摩擦因数 37 3.3.3 玉米种子自然休止角 42 3.4 玉米种子力学特性测定 43 3.4.1 玉米种子刚度系数 43 3.4.2 玉米种子弹性模量 45 3.4.3 玉米种子碰撞恢复系数 46 3.5 玉米种子物料特性主成分分析与聚类分析 51 3.5.1 玉米种子物料特性主成分分析 51 3.5.2 玉米种子物料特性聚类分析 56 3.6 玉米种子物料特性参数虚拟标定 57 3.6.1 玉米模型建立及虚拟标定 57 3.6.2 碰撞弹跳虚拟标定 59 3.6.3 储卸料过程虚拟标定 61 参考文献 74 第4章 玉米精量排种技术与系列装备 76 4.1 机械式与气力式玉米精量排种器设计规则 76 4.2 指夹式玉米精量排种器设计 76 4.2.1 总体结构与工作原理 77 4.2.2 指夹式玉米精量排种器关键部件设计与分析 79 4.3 动定指勺夹持式玉米精量排种器设计 92 4.3.1 总体结构与工作原理 92 4.3.2 动定指勺夹持式玉米精量排种器关键部件设计与分析 94 4.4 间歇同步充补鸭嘴式玉米精量排种器设计 100 4.4.1 总体结构与工作原理 100 4.4.2 间歇同步充补鸭嘴式玉米精量排种器关键部件设计与分析 102 4.5 内充气送式玉米精量排种器设计 112 4.5.1 总体结构与工作原理 112 4.5.2 内充气送式玉米精量排种器关键部件设计与分析 113 4.6 系列玉米精量排种器实体样机试制 128 参考文献 128 第5章 玉米精量排种智能监测系统开发 130 5.1 玉米精量排种智能监测载体总体结构 130 5.1.1 智能监测系统研究载体 130 5.1.2 精量排种系统改进及原理 131 5.2 玉米精量排种智能监测系统总体结构 132 5.2.1 智能监测硬件系统开发 132 5.2.2 智能监测软件系统开发 132 5.3 玉米精量排种智能监测准确度影响特性 136 参考文献 139 第6章 系列玉米精量排种器数值模拟与性能优化 141 6.1 指夹式/动定指勺夹持式玉米精量排种器排种性能数值模拟研究 141 6.1.1 几何模型与边界条件确定 141 6.1.2 指夹式/动定指勺夹持式玉米精量排种仿真分析 143 6.2 间歇同步充补鸭嘴式玉米精量排种器排种性能数值模拟研究 150 6.2.1 几何模型与边界条件确定 151 6.2.2 ADAMS-EDEM耦合仿真分析 153 6.3 内充气送式玉米精量排种器排种性能数值模拟研究 157 6.3.1 几何模型与边界条件确定 157 6.3.2 CFD-DEM气力耦合仿真分析 158 参考文献 166 第7章 系列玉米精量排种器台架优化试验 167 7.1 试验内容与指标 167 7.1.1 试验材料与设备 167 7.1.2 试验因素与指标 169 7.2 指夹式玉米精量排种器 170 7.2.1 试验内容与方法 170 7.2.2 高速摄像试验结果与分析 171 7.2.3 多因素试验结果与分析 176 7.3 长带指夹式玉米精量排种器 181 7.3.1 试验内容与方法 181 7.3.2 试验结果分析 181 7.4 动定指勺夹持式玉米精量排种器 182 7.4.1 试验内容与方法 182 7.4.2 单因素试验结果与分析 183 7.5 间歇同步充补鸭嘴式玉米精量排种器 184 7.5.1 试验内容与方法 184 7.5.2 单因素试验结果与分析 185 7.6 内充气送式玉米精量排种器 187 7.6.1 试验内容与方法 187 7.6.2 多因素试验结果与分析 188 参考文献 190 第8章 玉米免耕精量播种装备集成与田间试验 191 8.1 指夹式玉米免耕精量播种机集成要求 191 8.2 精量播种装备总体结构与技术参数 192 8.3 关键部件设计与配置 194 8.3.1 开沟施肥总成 194 8.3.2 对置分草破茬机构 195 8.3.3 同步限深双圆盘开沟总成 196 8.3.4 V 型镇压机构 197 8.4 田间综合性能试验 199 8.4.1 试验内容与方法 199 8.4.2 试验结果与分析 200 参考文献 203 第9章 水稻精量穴直播技术及装备研究现状 204 9.1 水稻精量穴直播技术及研究方法 204 9.2 水稻精量穴直播装备研究及应用现状 207 9.3 国内外水稻精量穴直播排种器研究现状 210 参考文献 214 第10章 典型稻种物料特性测定与虚拟标定 216 10.1 典型稻种物料特性测定与主成分评价 216 10.1.1 典型稻种供试品种选取 216 10.1.2 物料特性及力学性能测定 216 10.2 稻种物料特性主成分分析与聚类评价 220 10.2.1 稻种物料特性参数测定结果 220 10.2.2 稻种物料特性主成分分析 222 10.2.3 稻种物料特性聚类分析 225 10.3 稻种物料特性参数虚拟标定 226 10.3.1 稻种螺旋输送虚拟标定 226 10.3.2 稻种自由堆积虚拟标定 238 参考文献 247 第11章 水稻精量穴直播排种技术与系列装备 248 11.1 机械式与气力式水稻精量穴直播排种器设计规则 248 11.2 弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器设计 249 11.2.1 总体结构与工作原理 249 11.2.2 弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器关键部件设计与分析 250 11.2.3 弹射式耳勺型水稻精量穴直播系列环节机理分析 257 11.3 气吸式水稻精量穴直播排种器设计 264 11.3.1 总体结构与工作原理 264 11.3.2 气吸式水稻精量穴直播排种器关键部件设计与分析 265 11.4 系列排种器试制 272 参考文献 273 第12章 水稻精量穴直播排种智能监测系统开发 274 12.1 水稻精量穴直播排种智能监测系统总体结构 274 12.1.1 智能监测系统研究载体 274 12.1.2 监测导种部件结构改进 275 12.1.3 精量穴直播监测系统结构与工作原理 275 12.2 精量穴直播监测控制算法开发 277 12.2.1 穴粒数重播和穴粒数漏播监测算法 277 12.2.2 穴距重播和穴距漏播监测算法 280 12.3 精量穴直播智能监测系统开发 281 12.3.1 智能监测硬件系统开发 281 12.3.2 智能监测系统软件设计 290 12.4 精量穴直播智能监测系统验证分析 296 12.4.1 监测系统台架试验方案 296 12.4.2 智能监测系统试验结果与分析 297 参考文献 299 第13章 系列水稻精量穴直播排种器数值模拟与性能优化 300 13.1 弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种性能数值模拟研究 300 13.1.1 几何模型与边界条件确定 300 13.1.2 弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种仿真分析 302 13.2 气吸式水稻精量穴直播排种性能数值模拟研究 306 13.2.1 几何模型与边界条件确定 306 13.2.2 CFD-DEM 气吸流固耦合仿真分析 308 参考文献 313 第14章 系列水稻精量穴直播排种器台架优化试验 314 14.1 试验内容与指标 314 14.1.1 试验材料与设备 314 14.1.2 试验因素与指标 316 14.2 弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器 317 14.2.1 试验内容与方法 317 14.2.2 高速摄像试验结果分析 318 14.2.3 多因素试验结果分析 321 14.3 气吸式水稻精量穴直播排种器 323 14.3.1 试验内容与方法 323 14.3.2 多因素试验结果分析 324 14.3.3 排种性能适播试验 329 参考文献 330 第15章 弹射式耳勺型水稻精量穴直播装备集成与田间试验 331 15.1 弹射式耳勺型水稻精量穴直播机集成要求 331 15.2 精量穴直播装备总体结构与技术参数 332 15.3 关键部件设计与配置 334 15.3.1 轻简化仿形机构 334 15.3.2 侧深施肥装置电驱式排肥器 336 15.4 田间综合性能试验 340 15.4.1 智能监测系统田间试验 340 15.4.2 排种功能田间试验 341 15.4.3 田间成苗性田间试验 342 参考文献 350