華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯1馬鈴薯播種機的性能評估原文來源：H.Buitenwerf，W.B.Hoogmoed，P.LerinkandJ.Mller.AssementoftheBehaviorofPotatoinaCup-beltPlanter.Biosytems.Engineering,Volume95,Issue,September2006:3541大多數(shù)馬鈴薯播種機都是通過勺型輸送鏈對馬鈴薯種子進行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個可接受水平的時候這個過程的容量就相當(dāng)?shù)?。主要的限制因素是：輸送帶的速度以及取薯勺的?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因為偏離了統(tǒng)一的種植距離，這主要原因是升運鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機的構(gòu)造造成的.一個理論的模型被建立來確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差，這個模型計算出兩個連續(xù)的馬鈴薯觸地的時間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時，提出了兩種假設(shè)，一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān)，另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗證這兩種假設(shè)，特地在實驗室安裝了一個種植機，同時安裝一個高速攝像機來測量兩個連續(xù)的馬鈴薯在到達土壤表層時的時間間隔以及馬鈴薯的運動方式。結(jié)果顯示：（a）輸送帶的速度越大，播撒的馬鈴薯越均勻；（b）篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。主要的改進措施是減少導(dǎo)種管底部的開放時間，改進取薯杯的設(shè)計以及其相對于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時有較大的速度變化空間。介紹說明升運鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機（圖一）是當(dāng)前運用最廣泛的馬鈴薯種植機。每一個取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運動使得種薯離開種子箱到達上鏈輪，在這一點上，馬鈴薯種塊落在下一個取薯勺的背面，并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).在底部，輸送鏈通過下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。圖一，杯帶式播種機的主要工作部件：（1）種子箱；（2）輸送鏈；（3）取薯勺；（4）上鏈輪；（5）導(dǎo)種管；（6）護種壁；（7）開溝器；（8）下鏈輪輪；（9）釋放孔；（10）地溝。株距和播種精確度是評價機械性能的兩個主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時的統(tǒng)一分級(McPheeetal,1996；Pavek&Thornton,2003)。在荷蘭的實地測量株距（未發(fā)表的數(shù)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯2據(jù)）變異系數(shù)大約為20%。美國和加拿大早期的研究顯示，相對于玉米和甜菜的精密播種，當(dāng)變異系數(shù)高達69%(Misener,1982；Entz&LaCroix,1983；Sieczkaetal,1986)時，其播種就精度特別低。輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系，因此，目前使用的升運鏈?zhǔn)椒N植機的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機精度低的原因，并利用這方面的知識提出建議，并作設(shè)計上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。為了便于理解，建立一個模型去描述馬鈴薯從進入導(dǎo)種管到觸及地面這個時間段內(nèi)的運動過程，因此馬鈴薯在地溝的運動情況就不在考慮之列。由于物理因素對農(nóng)業(yè)設(shè)備的強烈影響(Kutzbach,1989)，通常要將馬鈴薯的形狀考慮進模型中。兩種零假設(shè)被提出來了：（1）播種精度和輸送帶速度無關(guān)；（2）播種精度和篩選后的種薯形狀（尤其是尺寸）無關(guān)。這兩種假設(shè)都通過了理論模型以及實驗室論證的測試。材料及方法2.1播種材料幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達以及麻佛來都已被用于升運鏈?zhǔn)讲シN機測試，因為它們有不同的形狀特征。對于種薯的處理和輸送來說，種薯塊莖的形狀無疑是一個很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測量的過程中都能被區(qū)分出來(Du&Sun,2004；Taoetal,1995；Zdler,1969)。在荷蘭，馬鈴薯的等級主要是由馬鈴薯的寬度和高度（最大寬度和最小寬度）來決定的。種薯在播種機內(nèi)部的整個輸送過程中，其長度也是一個不可忽視的因素。形狀因子S的計算基于已經(jīng)提到的三種尺寸：此處l是長度，w是寬度，h是高度（單位：mm），且hwl。還有球形高爾夫球（其密度和馬鈴薯密度大致相同）作為參考。同是，在研究中用到的馬鈴薯的形狀特征通過表一給出表一實驗中馬鈴薯及高爾夫球的形狀特征品種方形網(wǎng)目尺寸，毫米形狀因子圣特2835146阿玲達3545362麻佛來3545168高爾夫球42.81002.2建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型的建立是為了預(yù)測升運鏈?zhǔn)讲シN機的播種精度和播種性能，該模型考慮了滾軸的半徑和速度，取薯勺的尺寸和間距，以及它們相對于導(dǎo)種管壁的位置和地溝的高度（如圖二）。模型假設(shè)馬鈴薯在下落的過程中并沒有相對于取薯勺移動或者相對于軸轉(zhuǎn)動。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯3圖二，模型模擬過程，當(dāng)取薯杯到達A點的時候模擬開始。釋放時間是開啟一個足夠大的空間讓土豆順利通過所需的時間。該模型同時也計算出兩個連續(xù)的馬鈴薯之間的時間間隔以及馬鈴薯到達地面（自由下落）的時間。rc代表鏈輪半徑、帶的厚度以及取薯杯長度之和；xclear，取薯勺與導(dǎo)種管壁之間的間距；xrelease釋放的間距；release，釋放角度；,鏈輪的角速度；C點，地溝。田間作業(yè)速度和輸送帶速度可設(shè)定為達到既定的作物間距的要求。馬鈴薯離開導(dǎo)種管底部的頻率fpot通過如下公式計算：式中：vc是勺型輸送帶的速度（單位：ms1），xc是帶上兩個取薯勺之間的距離（單位：m）.槽輪的角速度r（單位：rads1）計算如下：導(dǎo)種管的間距必須足夠大以使得馬鈴薯能通過并被釋放。xrelease是當(dāng)取薯勺以一定的角度release徑向通過鏈輪時的時間間距。釋放角（圖二）按以下公式進行計算：rc（單位：m）是鏈輪半徑，鏈條的厚度以及取薯勺長度之和；xclear（單位：m）是取薯勺端面與導(dǎo)種管管壁之間的間隙。當(dāng)馬鈴薯的各種參數(shù)已確定的情況下，釋放馬鈴薯的所需角度可以通過計算得到。除了形狀和尺寸，護種壁的馬鈴薯的位置也具有訣定性的作用，因此，這個模型區(qū)分了兩種狀態(tài)：（a）最小需求間距等于馬鈴薯的高度；（b）最大需求間距等于馬鈴薯的高度。釋放角度o所需的時間trelease的計算公式如下：當(dāng)馬鈴薯釋放后，將直接落到地溝。由于每個馬鈴薯都是在一個特定的角度釋放的，通常那時都有一個高于地面的高度（圖二）。由于小一點的馬鈴薯釋放得早，因此通常將小塊馬鈴薯放在大塊馬鈴薯的上方。該模型計算出馬鈴薯剛好落到地溝時的速度end（單位：ms1）。假定垂直方向的初速度等于取薯勺線速度的垂直分量：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯4釋放高度的計算公式為：yrelease=yr-rcsinreleaseyr（單位：m）是鏈輪中心和地溝的距離自由下落時間的計算公式為：g（9.8ms2）是自由落體加速度，v0（單位:m)是馬鈴薯釋放時垂直下落的初速度。終止速度的計算公式為：馬鈴薯從A點移動到釋放點的時間trelease還應(yīng)該加上tfall。該模型計算出以不同的方式在取薯勺上定位的兩個連續(xù)馬鈴薯之間的時間間隔。最大的誤差區(qū)間將出現(xiàn)在馬鈴薯由縱向定位趨向軸向定位的過程中，反之亦然。2.3實驗室裝置一個標(biāo)準(zhǔn)的播種機可以替換片狀導(dǎo)種管底部的類似透明丙烯酸的材料（圖三）。輸送鏈通過鏈輪被變速電動機驅(qū)動，其速度可以通過一個旋轉(zhuǎn)的紅外檢測儀測得。此裝置只能觀察一排取薯勺。實驗室實驗臺：片狀導(dǎo)種管底端的右下部被透明的丙烯酸金屬片替代；右上端正對一個高速攝像機。這個攝像機通過透明的導(dǎo)種管對種薯的運動進行攝像記錄，并測量兩個連續(xù)馬鈴薯之間的時間間隔。一張坐標(biāo)圖被安放在導(dǎo)種管的開口處，X軸平行于地面。當(dāng)種薯的中點通過地面的時候時間就被記錄下來了。連續(xù)種薯之間的時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差被用來衡量作物間距的精度。為了便于測量，測量系統(tǒng)的記錄速率設(shè)置為1000幀每秒。平均自由下落的速度是2.5ms1時，種薯每幀的移動距離是2.5mm，足夠小到可以記錄準(zhǔn)確的位置。為了測試鏈速的影響，進料速度被分別設(shè)置為300、400、500個種薯每分鐘。（fpot=5,6.7和8.3s1），對應(yīng)的鏈速為0.33,0.45,0.56（ms1）。這些速度分別對應(yīng)的是3、2、1排取薯杯。每分鐘400個種薯的進料率（0.45ms1的杯帶速度）作為一個固