马铃薯作为世界上重要的粮食作物,其种植广泛,我国作为马铃薯生产大国,仍存在着一些问题,为提高马铃薯种植机械化水平和播种质量,本课题结合国内外现有的马铃薯播种技术和播种机械,针对目前马铃薯播种机排种器普遍存在的重漏播率高、人工劳动强度大、通用性差等问题,研究设计了一种半杯勺式马铃薯排种器,该排种器主要由杯勺、排种链、种箱、主动轮和从动轮等部分组成。结合马铃薯的物理特性研究,确定其基本参数,并分别在试验台上实施单因素和正交试验,分析相关因素对排种性能的影响程度,获得合理的参数组合。本课题主要研究内容及结论如下:(1)马铃薯种薯物理特性研究。主要试验对象为30~50g,品种为荷兰15号的小整薯和切块薯,对其进行物理特性研究,并测定了其基本物理特性,包括马铃薯种薯的形状和尺寸、容积密度、含水率、摩擦角、摩擦系数和休止角等,为马铃薯排种器的结构参数和关键部件的设计提供了参考和理论依据。荷兰15号马铃薯其长度主要集中在45~55mm,宽度主要集中在40~45mm,厚度主要集中在35~45mm,其形状指数主要集中在100~160范围内,计算得到的形状指数(f)主要集中在100~160范围内,查表可知其主要呈球形;经测定,新鲜的种薯其平均含水率为79.26%,并测得该含水率下的种薯容积密度为643.37kg/m~3;采用自制斜面仪测得种薯在钢板上的滚动稳定角大小为13.4°;种薯种皮在钢板上的滑动摩擦角为30.1°,滑动摩擦系数为0.58,经草木灰拌种的种薯切面在钢板上的滑动摩擦角为32.1°,滑动摩擦系数为0.63;采用注入法测得切块薯占总薯量70%的种薯自然休止角在29°~31°之间。(2)排种器结构及其关键部件的设计与分析。阐述了半杯勺式马铃薯排种器的主要结构和工作原理,并对排种器的关键部件进行了设计,主要包括:杯勺和回收板结构参数的设计,相邻两杯勺的距离和排布方式,排种链型号的选择,主动轮直径的计算,主动轮和两个从动轮的相对安装位置,种箱、滑道和导种板的结构尺寸设计,最后计算推导了排种链转速和拖拉机前进速度的理论关系。通过分析对排种器充种、清种、导种和投种四个工作过程的分析,为排种器关键部件的结构进一步优化打下基础。(3)排种器性能试验。通过分析和比较最终在自行搭建的排种器试验台上进行单因素和正交试验。通过取种性能试验明确了取种区排种链与水平面夹角α对漏取率影响不明显,进而不会影响排种器取种性能,但α会直接影响整机长度,α越小整机长度越长,且会导致取种时种薯被夹带的现象,综合考虑α取75°;以合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标,以主动轮转速、杯勺型号和清种角度为试验条件开展了单因素试验,明确了主动轮转速、杯勺型号和清种角度对试验指标的影响规律;通过对正交试验数据的分析和处理,各试验因素对排种器性能指标的影响主次顺序为主动轮转速、杯勺型号、清种角度,最优参数组合为主动轮转速37.5r/min,大号杯勺,清种角度-5o,此时排种器性能最佳,合格指数为93.74%,重播指数为3.99%,漏播指数为2.27%,满足马铃薯播种要求。