蔬菜育苗播种机清种装置设计与试验

为了解决蔬菜穴盘育苗精密播种机播种非球形种子重播率较高的问题,设计了一种清种装置,并通过对清种装置内流场仿真模拟优化了清种装置结构参数。对吸种阶段种子受力及运动状态进行分析,得到非球形种子在重播时,吸嘴通常会吸附两粒种子,其中一粒种子受主要吸力,另一粒种子受次要吸力。以茄子种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对播种机进行播种性能试验研究。通过方差分析,得到各因素对重播率的影响由大到小为：吸种气压、清种气压、振动频率,对空穴率的影响由大到小为：清种气压、吸种气压、振动频率,对合格率的影响由大到小为：吸种气压、清种气压、振动频率。建立了吸种气压、清种气压、振动频率3个主要因素与重播率、空穴率和合格率的数学模型。分析了吸种气压、清种气压、振动频率对重播率、空穴率、合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。得到了最优参数组合,即吸种气压为15.7kPa,清种气压为3.3kPa,振动频率为50Hz时,重播率为1.26%,空穴率为1.75%,合格率为96.99%。在相同试验条件下进行试验验证,得到重播率为1.4%,空穴率为1.7%,合格率为96.9%。     

一种穴盘精量播种机的试验设计及优化

在已有的穴盘精量播种机样机的基础上,以重播率和漏播率为播种指标,确定吸种气压、清种气压、吸种时间、吸种距离及种盘振动幅度5个因素并选择了每个因素的3个水平,设计实施了正交试验。对试验数据结果先后进行极差和方差分析,将各个因素对试验结果的影响程度进行了排序,找出显著影响因素并得出所定因素水平下的最优因素水平组合。最后,通过验证试验证明了试验结论的可靠性,并分析了试验中存在的问题,为后期试验提供参考。     

气吸针式摇摆叶菜精量播种机设计与试验研究

针对叶菜类种子粒径小且无规则形状、传统播种机存在精量化程度不高及播种成功率低等问题。以气吸针式播种方式为基础,设计了一种气吸针式摇摆叶菜精量播种机,并采用笔型气缸将直线往复运动转化为播种机摇摆往复运动来实现气缸运动一次完成两次播种。设计了导种结构代替传统播种机垂直运动方向的机械结构,并加入了振动装置使种子处于高频振动状态,提高种子吸附成功率的同时,也避免了种子间相互粘连。依据叶菜种子的三维尺寸,通过理论计算得出了实现种子吸附的临界气流速度为10.1m/s,且采用仿真软件对播种机核心部件笔型气缸的量程、吸嘴内腔结构和负压分流管的结构进行了确定。搭建了气吸针式摇摆叶菜精量播种试验平台,以负压大小、吸嘴口直径大小、种盘振动强度为试验因素,以漏播率、重播率、单粒率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,通过对方差与极差的分析确定了试验因素的最优组合参数,即负压大小-25kPa、吸嘴口直径大小0.6mm、种盘振动强度64Hz;依据此参数组合进行播种验证试验,漏播率为2.75%、重播率为5.5%和单粒率为91.75%,可满足叶菜的精量播种要求,为叶菜精量播种提供了一种新的方法。     

大豆集排带式排种器设计与试验

为简化播种单体结构,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种大豆集排带式排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,并通过理论分析确定了关键部件结构参数。应用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了以气压、作业速度、清种振动频率为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标的数学模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。确定最佳参数组合为:气压4. 4 kPa、作业速度10. 5 km/h、清种振动频率44. 6 Hz,此时排种器性能指标为:合格指数90. 65%、重播指数1. 97%、漏播指数7. 38%。表明该排种器满足播种机的技术要求。     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

针吸式蔬菜穴盘育苗精量排种装置的设计与试验

根据穴盘育苗农艺要求并结合茄科类蔬菜种子物理特性,设计了一种针吸式蔬菜穴盘育苗精量排种装置。对排种装置的结构及工作原理进行了描述,分析确定了吸针和种盘的结构参数。对吸孔直径、真空负压值及振动频率3个因素进行了试验研究,分析得出最优参数组合。开展了排种装置性能试验,结果表明:排种装置的播种合格率(单粒率)可达到96.31%,漏播率和重播率分别为1.20%和2.49%,能够较好地满足播种需要。     

蔬菜穴盘育苗精量播种机研究

针对小粒径蔬菜种子穴盘育苗播种精度差、效率低等问题,测试三种蔬菜种子的形状尺寸、千粒重、休止角、孔隙度,设计滚筒直径,吸孔大小、孔型、排列等关键结构参数,研制一种穴盘育苗精量播种机。该机采用气力式滚筒播种,步进电机加同步带传动,提高播种效率和精度。针对试制的播种机,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速三因素做正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析。试验结果表明:在真空度4.0 kPa,气室正压力3.0 kPa,滚筒转速14 r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

振动气吸盘式穴盘育苗精密排种器无漏播吸嘴的设计与试验

为解决精密排种器本身对播种状态实时监控困难的问题,在传统振动气吸式精密排种器的基础上,采用负压吸种、正压放种的排种方式,设计一种无漏播吸嘴代替传统吸附孔。该吸嘴内的活塞块检测开关能实现三个开关功能:防堵塞、防漏播和播种显示,控制吸种组件和清种机构的运行,以及对播种情况进行显示,实现无漏、无堵播种;同时,还对无漏播吸嘴的吸种、放种和清种过程进行分析,种子重量与弹簧弹性系数K、负压、吸种口吸附孔直径等参数正相关,弹簧弹性系数K与吸种口型孔直径负相关。无漏播吸嘴与传统吸嘴的播种性能对比试验结果表明,无漏播吸嘴单粒率平均为93.5%,空穴率平均为0,重播率平均为6.5%,与传统吸嘴相比,分别提高5.5%、6.25%和-0.25%,但无漏播吸嘴的生产效率比传统吸嘴下降近10%,但节约种子用量和保证增产增收,总吸种率达到100%,具有较高的推广应用价值。     

舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置设计与试验

针对目前舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置振动频率不均、振幅调整不匀,以及清种部件结构不合理,导致种薯重播率高、漏播率高和损伤率高等问题,设计了舀勺式马铃薯播种机排种器的清种装置。通过对清种作业过程进行运动学和动力学分析,确定了影响清种效果的主要因素,设计了清种装置的关键部件。以偏心距、输送带主驱动轮转速、种层高度为试验因素,以重播率、漏播率为试验指标进行田间试验,试验结果表明:弹性引导式清种部件可有效清除勺间夹带种薯,振动清种装置可有效清除勺内多余种薯,显著提升了排种器的工作效率。当偏心距为1. 9 mm、输送带主驱动轮转速为40. 61 r/min、种层高度为33 cm时,重播率为3. 04%,漏播率为2. 01%,指标优于国家行业标准,清种效果提升显著。     

气吸式打瓜精量穴播器的设计与试验

针对打瓜铺膜播种机机械式半精量穴播器的排种精度低、播种稳定性差的问题,基于现有的气吸式棉花精量穴播器,设计适合打瓜播种的气吸式精量穴播器。阐述其结构特点和工作原理,设计确定主要作业部件结构参数。试验表明:在作业速度4.5km·h-1,真空室压力4.0kPa时排种效果最好,单粒合格率93.7%,重播率3.4%,漏播率2.9%,满足打瓜精量播种要求。     

玉米气吸式精密排种器试验研究

为明确投种高度、真空度、排种盘转速对气吸式玉米精密排种器的影响,以2BMG系列免耕播种机上配置的QYP-1气吸式玉米精密排种器为研究对象,以投种高度、真空度、排种盘转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合为:投种高度21.5cm、真空度4.3kPa、排种盘转速16.5r/min时,合格率94.14%,重播率2.48%,漏播率3.38%,作业性能最好。对优化结果进行验证试验,结果为合格率93.82%、重播率2.56%、漏播率3.62%。实际结果与优化结果数值差异很小,试验结果准确可信,且各项指标均满足玉米精密播种农艺要求。     

弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器排种性能参数优化与试验

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高气吸式玉米滚轮播种器的排种性能,利用弹性橡胶对气吸式排种器的吸种盘进行了结构改进。对吸种盘吸种过程进行受力分析,得到影响吸种能力的3个因素:吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径。基于自制的弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器试验台,根据响应曲面法的Central Composite Design试验设计原理,以播种机吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径为因素,以单粒合格指数为主要评价指标,兼顾重播指数和漏播指数,对台架试验结果进行多元回归拟合和方差分析。结果表明,单粒合格指数、重播指数的2个回归模型可靠;气吸室负压对单粒合格指数影响极显著,气吸室负压和吸种盘上的吸种垫吸孔直径对重播指数影响极显著。由参数优化结果可知:当播种机吸种盘转速20 r/min、气吸室负压5 k Pa、吸种盘上的吸种垫吸孔直径4 mm时,单粒合格指数为95. 54%,漏播指数为0. 50%,重播指数为3. 96%。在同等条件下田间试验得到的单粒合格指数为96. 3%、漏播指数为1. 3%、重播指数为2. 4%,优化达到预期的效果。     

气力滚筒式排种器性能试验研究

针对蔬菜等小粒径作物种子物理特性,就其难于实现精量播种的问题,研制了一种气力滚筒式穴盘育苗排种器。针对试制的排种器,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速为影响因素,进行正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析,得出影响排种器性能指标的因素优水平及主次顺序及最优组合。试验结果表明:在真空度4.0kPa、气室正压力3.0kPa、滚筒转速14r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

带勺式马铃薯排种装置的工作参数优化试验设计

针对现有马铃薯排种装置重播率、漏播率较高及作业效率低的情况,设计了一种可实现切块种薯精量播种的马铃薯排种装置。以切块种薯为播种对象,对带勺式排种装置进行参数优化试验,得到带勺式马铃薯排种装置最优工作参数组合为:在播种带线速度为0.31m/s、清种调节手柄位于中间位置、投种高度为9cm、切块种薯形状系数位于161~240区间时,排种装置处于最佳排种状态,重播率为10.11%、漏播率为6.48%、株距变异系数为19.61%。该研究可为马铃薯播种机的设计提供参考。     

气吸式三七育苗播种精密排种器设计与试验

针对机械式三七育苗播种排种器种子破损率高、需对种子进行预先分级处理等问题,基于负压吸种、毛刷滚清种、正压排种的工作原理设计了一种气吸滚筒式排种器。对充种阶段、清种阶段、携种阶段、投种阶段进行力学分析,研究排种器的主要结构参数,分析影响排种性能的主要因素;结合单因素试验,选取真空度、播种机作业速度、充种室种子质量为试验因素,以合格指数、漏播指数、重播指数为试验指标,进行了三因素五水平二次正交旋转试验,建立了试验指标与试验因素间的回归方程。借助Design-Expert 10.0软件,采用响应曲面法分析得出,影响充种性能的各因素主次顺序为：播种机作业速度、真空度、充种室种子质量。通过参数优化,得到最佳参数组合为：播种机作业速度0.18m/s、真空度9.6kPa、充种室种子质量1.2kg,此时合格指数95.6%,重播指数0.4%,漏播指数4.0%,满足三七播种的农艺要求。     

气吸式免耕播种机排种装置的振动试验分析

排种装置作为气吸式免耕播种机的关键部件,其由免耕地表引起的振动对排种性能具有一定的影响。为此,对气吸式免耕播种机排种装置进行了振动分析和基于响应面法的振动排种优化试验。通过振动模型简化和理论分析,由种子振动受力分析得出临界吸附力和临界真空度的计算式。在田间振动测试与理论分析的基础上,利用精密排种试验台进行了排种性能试验。基于响应面法分析的试验结果表明,影响气吸式免耕播种机排种性能指标的因素次序:合格指数主次顺序为振动频率、排种盘转速、真空度;漏播指数主次顺序为真空度、振动频率、排种盘转速。考虑到各因素之间的交互作用和农艺要求,玉米排种的最优参数是真空度为3~3.5kPa,种盘速度为25~30m/s,振动频率为55~65Hz。该结论为免耕播种机气吸式排种装置的性能优化和免耕振动机理的深入研究奠定了基础。     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

豆类作物一器双行气吸式高速精量排种器设计与试验

为解决豆类作物窄行密植种植模式下高速精量播种的问题,设计了一种一器双行气吸式高速精量排种器,采用单风道单排种盘实现双行播种作业。阐述了其基本结构与工作原理,对关键参数进行了理论分析,确定了工作区域,明确了排种盘的结构形式,建立了主要结构参数的数学模型。以影响排种器工作性能的主要因素吸孔直径、真空度和机器前进速度为试验因素,进行了三因素三水平的Box-Behnken旋转正交试验。试验结果表明:吸孔直径4. 5 mm、真空度4. 5 kPa、前进速度10 km/h为最优组合,在最优参数组合条件下,内圈合格率为97. 83%,内圈漏播率为0. 62%,外圈合格率为98. 24%,外圈漏播率为0. 47%,满足设计要求。为考察排种器的速度适应性,进行了速度单因素试验,结果表明,速度在14 km/h以内时,内、外圈合格率大于93%,内、外圈漏播率小于5%,内、外圈重播率小于2%。为验证排种器对不同豆类品种的适应性,选取豌豆、小豆和绿豆为试验材料,根据豆类外形尺寸选取不同吸孔尺寸种盘,进行了品种适应性试验,结果表明,内、外圈合格率大于97%,内、外圈漏播率小于1%,内、外圈重播率小于3%,均优于国家标准要求,具有良好的品种适应性。     

油莎豆气吸盘式排种器改进和参数优化

为改变现有油莎豆排种技术,实现精准精量排种,提高油莎豆播种质量、播种效率及综合经济效益,通过对油莎豆籽粒的三轴尺寸物理测量,改造了排种盘,设计并搭建了试验台。单因素试验与正交试验优化验证得出,排种盘最佳工作参数为气吸盘孔径6.5 mm、转速25 r/min、负压值6.5 kPa,漏播率为0.52%。该气吸式排种盘实现了高效精量排种,并符合油莎豆播种技术要求,为油莎豆播种机气吸盘式排种器的选择提供了依据。      

气力滚筒式精密排种器结构设计及试验

为解决目前蔬菜田间有序直播生产过程劳动强度大的问题,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数作为评价指标,设计出一种气力滚筒式精密排种器。排种器结构采用固定配气盘与排种盘配合的侧面换气方法实行负压吸种和正压排种,每个排种器排种1行,排种位置为水平方向。为探讨精量排种器性能参数的最佳匹配,对吸种负压、排种正压、吹种流量和作业速度在实验室台架进行了单因素和正交试验。试验结果表明:当蔬菜种子直径为1.2~1.8mm时,最佳播种参数为吸种真空度为-7k Pa,清种流量为8L/min,排种气压为0.15k Pa,作业速度为1km/h;此时,合格指数为99.52%,漏播指数0.24%,重播指数为0.24%,变异系数为2.4 4%。设计出的排种器可根据农艺要求通过联轴器连接安装若干个播种单体,实现多行同时播种,行距最小为135mm。