舀勺型孔轮式水稻精量排种器设计与试验

针对现有水稻排种器采用被动充种存在充种性能差、高速排种精度低的问题,设计了一种舀勺型孔轮式水稻精量排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,确定了排种轮、舀勺、型孔、护种板等关键零部件的结构参数,建立了排种器充种过程的力学模型。以冈优898 种子为试验材料,利用离散元法,选取排种轮转速、型孔倾角为试验因素,以排种合格率、重播率和漏播率为评价指标,进行单因素试验、对比试验和二因素五水平正交旋转组合试验,建立排种性能指标与试验因素之间的回归模型,利用响应面法分析了各试验因素对排种性能的影响规律,并采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合。优化结果表明:排种轮转速为25.94 r·min ^-1、型孔倾角为34.75°时,排种器的排种性能最佳,排种合格率、重播率、漏播率分别为87.55%、9.79%、2.66%。为验证仿真结果的可靠性和排种器的适应性,以丰两优3948、冈优898、冈优3551 3个水稻品种种子为试验材料,对排种器进行台架性能试验和田间播种试验。试验结果表明:台架试验与仿真结果基本一致,丰两优3948、冈优898、冈优3551种子的排种合格率分别为84.40%、84.53%、83.74%;田间播种合格率分别为81.34%、82.13%、80.67%,3个水稻品种种子排种性能皆满足水稻精量播种要求。研究结果可为舀勺型孔轮式水稻精量排种器的结构优化和性能提升提供参考。     

水稻内充气力式精量穴播排种器排种性能试验

【目的】为了适应杂交稻精量穴直播的种植要求,设计了一种水稻内充气力式精量穴播排种器,阐述了排种器的工作原理.【方法】理论分析了排种器排种滚筒转速和负压气室真空度两个主要工作参数.以‘冈优898’杂交稻种为排种对象,对影响排种器排种性能的两个工作参数分别进行了单因素试验和双因素试验.【结果】单因素试验表明:随着排种滚筒转速的增大,排种器的空穴率、漏播率和重播率增大,穴粒数合格率减小;随着负压气室真空度的增大,排种器的漏播率减小,重播率增大,空穴率先减小后稳定于零,穴粒数合格率先增大后减小.双因素试验表明:排种器较优的工作参数组合范围为排种滚筒转速8～15 r/min、负压气室真空度1.0～1.3 kPa,在该参数区间内,排种器穴粒数合格率均不低于88.80%,漏播率均不高于2.40%,空穴率均不大于0.67%,(5～6)粒/穴率均低于9.60%,6粒/穴率均不高于0.93%.【结论】该排种器在适宜的排种工况下能满足杂交稻穴直播的精量排种要求.     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。     

气吸式谷子穴播排种器的设计与试验研究

针对现有气吸式谷子排种器播种不均匀导致田间谷子出苗分布杂乱的问题,根据谷子精量播种的农艺要求,设计了1种气吸式谷子精量穴播排种器,以解决传统谷子条播排种器造成的田间出苗杂乱及出苗后间苗工作繁琐的问题。详细阐述了排种器的工作结构及工作原理,结合谷种的运动过程分析,确定了排种器各关键部件的最优设计参数。以播种穴距合格率、充播率、漏播率为试验指标,对其进行台架试验和田间试验,台架试验和田间试验结果均表明,该排种器在中速作业状态下的排种性能最好,其穴距合格率为89.22%,重播率为4.33%,漏播率为4.56%,且工作性能稳定,满足谷子播种的要求。     

杂交稻制种机不育系精量穴播集中排种装置的设计与试验

针对杂交稻机械化制种不育系稻种穴播的问题,根据不育系稻种物理特性参数和农艺要求,设计一种叶形曲线状型孔排种装置,采用EDEM仿真、高速摄像台架试验和正交试验的方法,对排种过程中型孔内稻种的受力与姿态、型孔结构和型孔参数进行研究。性能试验结果表明:1)叶形状型孔内平躺和侧卧稻种姿态充种概率之和>76%具有较好的排种性能。2)当型孔长度、宽度和深度分别为20.27、16.84和7.46 mm时,排种合格率和漏播率分别为92.63%和2.81%,排种性能较优。田间试验结果表明:不育系播种合格率和漏播率分别为82.69%和8.52%,穴距和穴径分别为120.60和38.90 mm,穴距变异系数和穴径变异系数分别为15.07%和29.03%,该精量穴播集中排种装置满足杂交水稻制种不育系直播农艺技术要求。     

水稻内充气力式精量穴直播排种器吸种性能试验

为满足杂交稻每穴2~4粒的精确少量穴直播农艺要求,设计了一种具有多吸孔窝眼结构的内充气力式精量穴直播排种器,阐述了排种器的工作原理,并对其关键吸种部件--窝眼滚筒的结构参数进行分析设计。以中农2008杂交稻为排种对象,选取漏吸指数、合格指数和重吸指数作为吸种性能评价指标,采用正交试验设计方法,研究了窝眼滚筒转速、气室真空度和进种口高度对排种器吸种性能的影响,并开展了不同外形尺寸杂交稻品种的吸种适应性试验。结果表明:不同评价指标下,影响排种器吸种性能的主次因素各不相同,确定了排种器较优的吸种工作参数组合为窝眼滚筒转速17.14 r·min^-1,气室真空度1.1 kPa,进种口高度25 mm,在此条件下,排种器漏吸指数为1.0%,合格指数为92.4%,重吸指数为6.6%。在相同工况下,分别对外形短圆的特三矮2号、中等的冈优898和长细的丰两优3948水稻品种进行吸种性能试验,漏吸指数均不高于2.4%,合格指数均不低于91.2%,重吸指数均不高于7.8%,表明排种器的内充多吸孔窝眼结构对不同杂交稻种均具有较好的吸种适应性,且吸种性能可满足杂交稻精确少量穴直播对穴粒数的农艺要求。     

勺式取种与活塞扎穴组合式水稻排种器的设计与试验

针对现有水稻旱直播排种器存在问题,设计一种勺式取种与活塞扎穴组合水稻旱直播排种器,分析排种器总体结构与工作原理,建立传动机构数学模型,通过分析排种器关键部件取种勺取种性能,建立勺头直径数学模型并确定影响取种勺取种性能试验因素。运用EDEM软件以排种轴转速、种勺深度、勺头倾角、勺颈倾角为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率为试验指标作虚拟正交试验,分析排种器作业过程中重播、漏播问题主因,得到排种性能优化水平组合为排种轴转速20 r·min-1、种勺深度8 mm、勺头倾角150°、勺颈倾角118°。室内试验验证优化水平组合:排种合格率89.73%、重播率7.61%、漏播率2.66%,满足精密播种要求。     

水稻内充气力式精量穴播排种器导种管的设计与试验

为满足自行研制的水稻内充气力式精量排种器定距成穴的排种要求,对排种器的投种过程进行运动学分析,构建了稻种的理论投种轨迹,并以此设计了一种具有投种轨迹特征形状的变截面矩形导种管。运用离散元方法与台架排种试验,对影响排种成穴性与均匀性的导种管底板倾角与吸种滚筒转速进行仿真分析。结果表明,每穴颗粒排出最大时间差与相邻穴时间间隔变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大;台架排种试验表明,穴径平均值与穴距变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大,与仿真分析结果相吻合,导种管底板倾角取77°时,能适应不同的排种频率,穴粒数合格率高于90.0%,漏播率低于2.2%,重播率低于8.0%,穴径平均值小于28.33 mm,穴径合格率高于91.33%,穴距平均值约为200.00 mm,穴距变异系数小于11.10%,可满足水稻精量穴直播的农艺要求。     

气力式水稻精量穴直播排种器排种性能试验

为适应水稻大田精量穴直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量穴直播排种器,该排种器采用推杆、凸轮和梳种条可改善水稻芽种的流动性,排种盘上周向均布有10组群组吸孔,每组包含3个吸孔,可同时吸附2~4粒稻种,芽种损伤小,可满足水稻大田精量穴直播的种植要求。为探究影响精量排种器排种性能的因素并获得因素的最优组合,以黄花占稻种为播种对象,采用单因素试验与两因素三水平全组合重复试验设计方法,对气力式水稻芽种精量排种器进行了排种性能试验研究。单因素试验研究结果表明吸室负压与排种盘转速对穴粒数合格指数、重播指数均产生显著影响,对穴粒数漏播指数存在影响,但影响不显著;充种区稻种堆端面高度对合格指数影响非常显著,当充种区芽种堆高度大于9cm时,有利于改善气力式排种器的充种性能,其穴粒数合格指数均大于80%。两因素三水平全组合重复试验研究结果表明吸排种盘转速X、吸室负压Y均对气力式水稻芽种精量排种器穴粒数漏播指数、合格指数产生显著影响,对穴粒数重播指数影响非常显著,当吸室负压Y为4.5k Pa,排种盘转速X为10r·min~(-1)时,气力式精量排种器排种性能最佳,其穴粒数合格指数为92.5%;穴粒数漏播指数仅为6.3%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与精量排种性能的提高提供参考。     

气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验

【目的】针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高、劳动强度大和生产效率低等问题,结合南方辣椒种植模式和农艺要求,研制一种气吸式辣椒精量穴直播机。【方法】该机具由主机架、仿形机构、风机、传动系统、变速器、气吸式排种器、开沟装置和镇压装置等组成,可一次完成开沟、播种、覆土和镇压作业。利用负压取种和断压排种的原理,根据辣椒种子物理特性和播种要求,确定了气吸式排种器排种盘尺寸、排种孔数量和大小,满足播种精度和播种量要求。播种部分通过平行四杆仿形机构与主机架连接,可实现播种单体对地仿形,保证开沟和播种深度。【结果】播种量1～3粒/穴的平均合格率为91.16%,平均漏播率为0.18%,平均重播率为8.66%。不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于89%,重播指数均小于4.85%,漏播指数均小于11%,穴距变异系数均小于23.77%,播深合格率为86%。【结论】整机工作性能满足辣椒种植要求,本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考。     

玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响

【目的】本文研究了玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响,为鉴选适合西南地区机播的玉米品种提供理论依据。【方法】选用西南地区审定推广的53个玉米品种,设置3种转速,用窝眼轮式精量排种器进行试验,研究各品种种子长、宽、厚等形态特征对重播、漏播等播种指标的影响。【结果】随播种器转速的增加,漏播率增大,重播率降低,窝眼轮式精量排种器转速以15 r/min为宜;籽粒长与漏播率呈极显著正相关关系,单粒重和单粒体积与重播率呈极显著负相关关系,籽粒长、单粒重和单粒体积,以及指标阈值可作为适合机播品种及种子分类的主要参考指标。【结论】通过测定不同转速下各品种的重漏率,筛选出成单30、荣玉188、正红505、绵单118、国豪玉13等27个品种适宜窝眼轮式精量排种器;种子长、单粒重和单粒体积是影响排种性能的主要因素。     

花生排种器型孔结构的优化设计与试验

为解决现有花生排种器对种子尺寸适应性差的问题,设计了由调整片控制种窝尺寸大小的内充型孔轮式花生排种器．以单穴单粒率、重播率、漏播率为试验指标,以排种器转速、种窝长度、种子大小为试验因素进行二次正交旋转组合试验．试验结果表明,影响排种性能的主次顺序为：种窝长度、种子大小、排种器转速．在转速４０ｒ／ｍｉｎ,种窝长度９ｍｍ,种子大小１５.６ｍｍ的条件下,排种性能最佳,单穴单粒率９５.３％,重播率２.７％,漏播率２.２％．结果表明,通过调整种窝长度控制排种器的排种量,使排种器对种子尺寸具有良好的适应性．     

双盘高速气力式水稻精量排种器的设计与试验

为解决现有排种器在高速作业下存在漏播率较大的问题,设计了一种双盘高速气力式芽种精量排种器。阐述了其基本结构和工作原理,以浸种催芽处理的黄华占常规稻作为研究对象,分析了种层高度对芽种漏充率的影响。利用ANSYS/Workbench仿真,对进气口角度进行两因素三水平试验,以充种区型孔压强、清种区型孔压强、携种区型孔压强为评价指标,进行方差分析,确定最佳进气口位置角度。研究结果表明:气室接口位置对负压区流场压强具有显著影响,进气口角度对负压区流场压强影响不显著。对现有单盘气力式精量排种器进行改进,分析了机组前进速度对排种器工作性能的影响,以合格率、漏播率、重播率、破损率为评价指标,进行了排种性能台架试验。试验结果表明:在满足精量播种的前提下,双盘结构排种器可将作业速度提高一倍,大大降低了漏播率;通过调节装置调节种层高度可一定程度上减小排种器漏充率,有利于改善充种环境,提高排种器的充种性能;当机组速度为1.8km·h-1时,吸室真空度为4.0kPa,排种器的排种性能最好,合格率为86.5%,漏播率6.3%,破损率0.35%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与高速排种性能提供参考。     

气力式水稻芽种精量旱直播机的设计与试验

为满足水稻大田精量旱直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量旱直播机,可一次完成平地、开肥沟、正下方深施底肥、开厢沟、开种沟、播种、覆土、镇压等工序。采用气力式水稻芽种精量穴直播排种器可同时吸附2~4粒芽种,不伤芽种;利用微型水平摆式开沟犁开厢沟,采用前后双螺旋叶片实现直播田块的平整,采用双圆盘开沟器与外槽轮式排肥器实现芽种正下方深施肥。为解决直播机纵向尺寸过大,拖拉机前进时左右、前后倾斜对播种深度产生的影响,设计了仿形单体式排种装置。田间性能试验表明,该气力式水稻芽种精量旱直播机的播种穴粒数合格率为86.7%,芽种破损率为0.8%,主要性能指标均达到了国家相关标准的规定。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。     

气吸式谷子精量穴播机排种器性能试验研究

为探究影响气吸式谷子精量穴播机排种器工作性能的各项因素,分别设计了孔群孔数为4、5、6,型孔直径为0.8、1.0、1.2 mm,孔群分布为横向分布、纵向分布、圆周均匀分布的9个谷子排种盘。利用该排种盘在试验台上进行谷子排种性能试验,以穴距合格率、重播率、漏播率为评价标准,进行三因素三水平正交试验,分析各试验各因素对排种性能指标影响的显著性。试验表明当排种盘孔群数为5,孔径为1.0 mm,孔群分布为圆周均匀分布时排种性能较好,穴距合格率为91.33%,重播率为5.33%,漏播率为6.67%,满足谷子精量播种的要求。     

基于光电传感器的精密播种机排种性能监测系统的研究

【目的】针对玉米、大豆等作物单粒精密播种过程中出现的漏播、重播以及播种量不精准的问题,设计一种基于光电法的单粒精密播种机排种性能监测系统。【方法】采用红外检测装置获取种子下落时的脉冲信号,脉冲信号经单片机处理后统计种子下落时间间隔,并与设定理论时间间隔相比较,计算漏播率、重播率及播种量。以垂直勺轮式排种器为对象,对监测系统进行单粒漏播、重播及播种量监测试验。【结果】该监测系统的单粒监测精度达到98.8%;与排种器性能检测试验台架检测结果相比,监测系统的漏播率监测误差小于0.3%,重播率监测误差小于0.6%;播种量监测精度大于94.4%。【结论】此监测系统工作稳定,监测精度较高。     

水稻穴直播排种器排种机理分析与试验

为直观准确地观察排种器的工作特性以及抛种勺投种过程中水稻芽种的运动状态,选择压缩旋转勺取种、重力清种、转动递种以及离心力抛种等方式,设计出一种水稻旋转压缩勺式精量穴直播排种器。通过对旋转压缩勺、导种轮工作过程分析,确定排种器关键部件结构参数。以中嘉优9号水稻芽种为播种对象,采用2因素5水平旋转组合试验设计方法,利用JPS-12排种器检测试验台,分析了容种高度与压缩旋转勺的转速对排种性能的影响,并采用实验设计软件Design-Expert对试验数据进行分析。试验结果表明:旋转压缩勺转速为45r·min-1,容种高度为排种盘半径50mm时,排种合格率为97.13%,重播率为1.9%,漏播率为0.97%。该研究为旋转压缩勺式水稻精量穴直播排种器的设计提供依据,并为整机设计提供参考。     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

芝麻精量穴播排种器吸种性能分析与试验

针对芝麻人工种植效率低、出苗后间苗定苗费工费时且劳动强度大、缺乏适用的精量穴播排种器等生产实际问题,采用负压吸种、正压投种的正负气压组合排种原理,构建了排种器吸种过程临界负压模型,分析了种子吸附的不同姿态及其与型孔接触面积的关系,采用多目标优化方法,得到了型孔吸附1~4粒种子的临界负压,确定实现芝麻精量穴播的较优型孔直径范围为0.8~1.1 mm。吸种运移状态图像拍摄试验结果表明：芝麻不同吸附姿态及概率为横卧∶侧卧∶直立≈3.5∶1∶1,排种器不同吸种数目所需负压变化规律与临界负压模型一致。通过基于响应面优化试验考察排种盘型孔直径、排种轴转速和气室负压真空度对穴粒数合格率、漏播率和重播率的影响规律,试验结果表明：型孔直径为1.0 mm、气室负压为-800 Pa、排种轴转速为8.66 r/min时,穴粒数合格率为96.04%、漏播率为0.21%、重播率为3.75%,满足芝麻种植农艺要求。