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。     

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。     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。     

稻麦兼用型气力滚筒式精量排种器设计与试验

针对长江中下游稻麦轮作区设计了一种稻麦通用型气力滚筒式精量排种器,滚筒采用对剖式结构,可从径向拆装,简化拆装过程、减少对密封件的影响。以黄华占和郑麦9023为播种对象,以空穴率、合格率和重播率为排种性能评价指标,对窝眼形状、滚筒转速、吸种负压和充种区种层高度对排种性能的影响进行了单因素试验;并通过二次正交旋转中心组合试验对工作参数进行了优化和验证。结果显示:圆锥形窝眼更适合水稻种子,类椭球形窝眼更适合小麦种子;充种区种层高度对排种性能影响不显著,滚筒转速和吸种负压对排种性能有明显影响;分析得到的水稻最优工作参数组合为滚筒转速17r/min、吸种负压4.6kPa、种层高度40mm;小麦最优工作参数组合为滚筒转速21r/min、吸种负压4.2kPa、种层高度40mm。对该参数组合下的排种性能进行验证试验,结果表明:水稻的排种合格率和空穴率分别为86.81%和4.61%,小麦的排种合格率和空穴率分别为81.84%和7.83%,与优化预测结果相吻合,且各项指标满足播种基本要求。     

基于气力式精量排种器的谷子吸种与排种试验

针对谷子播种机械化程度不高,出苗后间苗用工量大的生产实际,提出利用气力式精量排种器,以实现种子精少量播种,并适度重播的目的。分析确定了谷子种子的物理机械特性参数,试验研究了型孔结构、负压、转速对排种器吸种和排种性能的影响。结果表明:排种盘型孔选用直孔或锥孔,均可实现适度重吸,孔径1.2 mm、锥度30°的锥孔的适度重吸效果最佳;当正压区压力值为200 Pa,负压区压力值为1 800 Pa,转速为20 r/min时,吸种稳定性变异系数小于5.47%;当正压区压力值为200 Pa,负压区压力值为2 200 Pa,转速为24 r/min时,种子合格穴数可达95.7,重穴数低于11,种子粒数变异系数为6.98%,每穴种子粒数均在1~6粒。发芽试验表明,经排种器排出的种子发芽率在93%以上,与未处理种子发芽率无显著差异,表明气力式精量排种器可用于谷子种子的实际播种。     

自扰动内充种式大豆精量排种器的设计与试验

为提高大豆种子在排种器的活跃度和充种性能，改善大豆播种过程中机械式排种器的工作性能，设计一种自扰动内充种式大豆精量排种器。阐述排种器的结构和工作原理，依据大豆种子的外形特征及主要物理参数，对单粒种子在型孔内的3种主要不同姿态进行分析，确定了排种盘直径为140 mm、宽度为23 mm,型孔长度为7～11 mm、宽度和深度均为8 mm;根据工作原理与结构，分析排种器在充种、清种过程中种子受到扰种片的主要作用以及对排种性能的影响，并与传统结构形式的排种盘进行对比分析。为确定排种器的最佳结构参数与转速，运用EDEM仿真软件，以排种器转速、型孔长度和扰种片长度为研究对象、以排种合格率为试验指标进行正交试验。试验结果表明，影响排种质量的因素大小依次为排种器转速、型孔长度、扰种片长度；排种器最佳结构与工作参数为转速33.8 r/min,型孔长度7.3 mm,扰种片长度7.7 mm,排种合格率为95.3%。台架试验结果表明，最优参数组合下排种合格率为94.8%,与预测值基本一致，相对误差较小仅为0.5百分点，能够满足大豆单粒播种农艺需求。     

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。     

基于计算机仿真的气吸式谷子精量排种器设计

为解决谷子传统条播方式导致的人工间苗费时费力问题,设计一种用于包衣谷子的气吸式精量穴播排种器,排种盘的吸种孔采用组孔的结构形式。运用软件ANSYS FLUENT对1.6、1.8、2.0 mm等3种不同孔径的排种器模型进行仿真分析,通过压力云图和流速矢量图对比分析可知,1.6 mm孔径的排种器流场较稳定,有利于提高吸排种的稳定性和均匀性。通过台架试验测试真空负压值和排种器转速对排种器的穴粒数合格率、穴距合格率、空穴率及穴距变异系数的影响得出,较理想的真空负压值、排种器转速分别为-0.8~-0.6 k Pa、26~30 r/min。该排种器可实现谷子穴播,每穴播种3~5粒谷种,符合谷子精量穴播及农艺要求。     

超窄行棉花精量排种器设计与性能试验

【目的】针对目前新疆棉花播种行距大,喷洒脱叶剂受药效果差,导致机械采收采净率偏低的问题,研制了一种播种行距更窄,能实现高度密植的超窄行棉花精量排种器.【方法】对超窄行精量棉花排种器的结构及参数进行理论分析,确定排种器的主要结构与性能参数.以排种器的单粒率、重播率、漏播率为排种性能评价指标,在PSY-1200鸭嘴滚筒式排种器性能实验台上进行排种器转速、负压区相对压力、落种角等运行参数的单因素及正交试验.【结果】经田间测试,当排种器转速为41r/min,负压区相对压力为-4500Pa,落种角为60°时,排种器单粒率为93.5%,重播率为3.8%,漏播率为4.2%,单行株距均匀性变异系数为5.82%,双行行距稳定性变异系数为6.04%.【结论】该排种器最小行距可调至4cm,满足超窄行种植农艺要求且能实现精量播种.     

基于离散元法的勺轮式排种器性能仿真分析

为研究勺轮式排种器在播种玉米时出现的单粒播种、重播和漏播等不同情况,建立了其离散元模型,对以上3种运动过程进行了仿真分析。分别建立了播种合格率、重播率、漏播率和递种起始角、排种盘转速之间的回归方程式,为排种器的研究提供了一定的参考,并通过试验台试验验证其可行性;同时,试验结果表明:当递种起始角为2°、11°或20°时,排种效果较优时的排种盘转速为26.46 r·min~(-1),合格指数最高可达94.54%;当递种起始角为29°或38°时,排种效果较优时的排种盘转速为34.02 r·min~(-1),合格指数最高可达92.21%。     

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。     

稻麦兼用螺旋槽式排种器的设计与试验

为满足苏北稻麦轮作区小麦条播、水稻旱穴直播的种植需求,解决外槽轮排种器播种不均匀、稻麦兼用性不良的问题,设计了一种稻麦兼用螺旋槽式排种器。该排种器主要工作部件为手轮、播量调节装置和排种轮,通过旋转手轮推动播量调节装置改变排种轮工作长度,进而控制排种轮槽大小,实现不同播量条件下的稻麦兼用。设计确定了排种器的螺旋角范围、排种轮槽的直径和高度、排种轮直径等关键结构参数,根据苏北地区稻麦种植的播量要求,划分了排种器的工作区段。为获得最佳螺旋角度,选取小麦开展试验,得到排种器最佳螺旋角为30°;最佳螺旋角条件下,以转速和工作长度为变量,开展水稻和小麦排种性能试验。结果表明:排种器播种小麦的最佳转速为34.93 r/min,最佳工作长度为1.28 cm;播种水稻的最佳转速为35 r/min,最佳工作长度为0.6 cm;构建了小麦排量预测模型,该模型决定系数R~2为0.987。对排种器播种宁麦13、苏麦11和水稻南粳46、苏秀867适用性进行验证,结果播种小麦的破碎率分别为0.24%和0.27%,变异系数分别为1.71%和1.66%,排种量与预测值间的偏差分别为7.14%和7.78%;播种水稻的合格指数分别为92.40%和91.73%,漏播指数分别为3.73%和4.26%,重播指数分别为3.87%和4.01%,变异系数分别为3.11%和3.84%。排种器对稻麦品种的适用性良好。     

油麦兼用斜锥型孔轮式集排器设计与试验

为满足长江中下游地区油菜和小麦播种要求、提高播种机作业效率、简化播种机结构并有效控制机械式排种方式的种子易破损和堵塞型孔等问题,设计一种无需清种与护种装置的油麦兼用斜锥型孔轮式集排器,提出一种油菜双圈、小麦三圈型孔交错排布以及斜锥形型孔结构。构建充种、携种、投种和输种等过程的力学模型,分别确定排种器充种时的最小充填高度比基准高度低10 mm、验证该集排器结构的合理性、得到油菜小麦型孔后倾角分别低于30°和15°时,油菜和小麦的最大投种角分别可达40.8°、34.4°以及油菜和小麦输种管与水平面夹角需不小于33°。正交试验结果显示,油菜型孔后倾角20°、充填高度为基准高度、转速20 r/min,小麦型孔后倾角5°、充填高度20 mm、转速15 r/min,油菜、小麦各行排量一致性变异系数分别低于6.00%、6.32%,总排量稳定性变异系数分别低于1.25%、1.00%,破损率均低于0.5%。田间试验表明,油菜、小麦播种试验出苗效果良好。     

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。     

基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

同步铺膜铺管旱作水稻播种机的设计与试验

针对目前旱作水稻不易大规模推广的难题,研制开发一种旱作水稻铺膜铺管播种机。根据旱作水稻种植农艺要求,采用滑刀式开沟器,在距种行水平距离110~130mm处开出宽45mm,深20mm的沟,将滴灌带铺设于沟内;地膜通过随动仿形机构铺设于地表;通过改变容腔容积调整机械翼勺式排种器下种量大小;螺旋导土板将土壤送至种行完成覆土。以杂交稻种"秋田小町"为播种对象,采用3因素4水平的正交试验设计方法,研究播种机前进速度、容种腔长度和种面高度对播种性能的影响。试验结果表明,影响合格指数和重播指数的主次因素为:播种机前进速度容种腔长度种面高度;影响漏播指数的主次因素为:容种腔长度播种机前进速度种面高度;当播种机前进速度1.0m/s,容种腔长度14mm,种面高度140mm时,播种机播种性能最为优良,此时合格(6~8粒/穴)指数为86.5%,漏播(6粒/穴)指数为10.2%,重播(8粒/穴)指数为3.3%,满足旱作水稻农艺种植要求。