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。     

气力式一器双行精量排种器气室流场的仿真与试验

针对2BFQ系列精量联合直播机上的单个排种器单行排种、排种器利用率低、占用空间大的不足,设计了一种一器双行气力式油菜精量排种器。为确定一器双行气力式油菜精量排种器气室负压区进出气孔的结构参数,对排种器气室流场分布进行理论分析和数值仿真研究。利用三维建模软件Pro/E及有限元仿真分析软件CFX,分析了型孔结构特征、型孔数目及出气口直径对排种质量的影响,并采用台架试验进行了验证。结果表明:型孔端面负压和入口流速分布为其最重要的因素,当采用圆柱型直孔且直径为1.2 mm、孔数为40、出气口直径为25mm,在排种盘转速15 r/min、负压1 400 Pa、正压400 Pa条件下,油菜籽排种单粒合格率达89.99%,漏播率低于5%,两行合格指数和漏播指数一致性变异系数均小于3%,能满足油菜精量播种技术要求。     

正负压式精量排种器设计与仿真优化

针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题,设计了1种滚筒正负压式排种器,并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析,利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响,通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm,每排种孔数为28个,以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa;利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真,仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少,重播率以及漏播率相反,最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。     

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。     

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。     

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。     

充种托种型小麦气吸式精量排种器设计与试验

为实现小麦精量播种，设计了一种辅助充种、托种种盘的小麦气吸式精量排种器，该排种器能够利用型孔凸台在充种过程扰动种群、增加种群的离散度并提高充种性能；在携种区种子更易在型孔凸台的托持作用下稳定吸附，减小种子所需吸附的负压。运用离散元法仿真分析4种不同排种盘对种群的扰动情况，并加工试制4种排种盘，以转速、气室压强和种盘类型为因素，进行正交仿真试验。通过试验结果的极差和方差分析，确定影响各排种性能指标的主次因素，得出带型孔凸台的排种盘其排种性能最佳，验证了离散元仿真的准确性。最后，采用试验因素的多目标寻优，以合格指数最大，重播指数、漏播指数最小为寻优条件，得出所设计排种器的最佳工作参数：排种盘转速为36.2 r/min,气室压强为-3.7 kPa。对优化后的结果进行相应的试验验证，仿真与台架试验结果相差均小于5。该研究可为小麦气吸式精量排种器优化改进及排种性能提升提供参考。     

滑片型孔轮式水稻精量穴直播排种器设计与试验

为提高水稻机械式精量穴直播排种器的排种精度,根据杂交稻精量穴直播的农艺要求,设计一种滑片型孔轮式杂交稻精量穴直播排种器,阐述其基本结构和工作原理,并对排种轮、滑片和凸块等关键零部件进行设计与分析。选取3种尺寸的杂交稻品种(国丰一号、冈优898和冈优3551)种子作为试验材料,以穴粒数合格率、重播率、漏播率作为排种性能评价指标,在不同排种轴工作转速下,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验。当排种轴转速为30 r·min~(-1)时:中型尺寸水稻种子(冈优898)排种性能最优,合格率83.24%,重播率10.48%,漏播率6.28%;大型尺寸水稻种子(国丰一号)排种性能次之,合格率81.84%,重播率10.27%,漏播率7.89%;小型尺寸水稻种子(冈优3551)排种性能较差,合格率80.14%,重播率15.16%,漏播率4.70%。台架试验显示,滑片型孔轮式排种器对不同尺寸的水稻种子具有较好的适应性,排种性能指标满足杂交稻穴直播的农艺要求。     

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。     

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.     

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。     

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。     

双腔排种滚筒的设计与试验

【目的】为解决番茄种子颗粒小、质量轻、不规整,难以实现精量排种问题,设计了一种负压取种正压投种和清孔的双腔排种滚筒.【方法】对双腔排种滚筒进行原理分析和结构设计,以单粒率、多粒率、漏播率为排种性能评价指标,通过对滚筒负压气室流场分析和投种对比试验证明单端负压进气的双腔排种滚筒排种性能最佳,并采用三因素三水平正交试验方法,研究了负压值、滚筒转速和正压值对排种器排种性能的影响.【结果】影响排种器排种性能因素的主次顺序为负压值、滚筒转速、正压值,当负压值为2kPa,滚筒转速为10r/min,正压值800Pa时,单粒率为89.75%、多粒率为5.32%、漏播率为4.08%.【结论】经样机试验验证,该排种滚筒满足番茄育苗精量播种的种植要求.     

气力油菜精量排种器漏播检测系统的设计

针对油菜粒径小表皮色泽暗淡引起排种器漏播检测难的问题,基于气力式油菜精量排种器结构设计了一种漏播检测系统,该漏播检测系统主要由传感器系统、单片机检测系统、外设备组和控制箱等组成,将传感器采集的转速和排种间隔时间信号进行处理、存储和计算判断漏播程度,可满足小粒径排种器排种性能的检测要求。分析了漏播检测系统工作原理,确定了该系统的主要组成结构,并提出了一种基于时间间隔漏播检测算法。为了探究漏播检测系统的稳定性和可靠性,以气力油菜精量排种器为研究对象,采用单因素试验设计方法,开展了在不同排种转速下高速摄影与漏播检测系统排种间隔时间对比检测试验。其结果表明:该漏播检测系统检测排种间隔最大误差为0.63%,最小误差在0.05%以内,排种间隔时间漏播检测系统误差小于0.001s。同步开展了排种器三行漏播检测试验,当排种盘均匀分布齿数的情况下,在5min(约300个点)内没有出现漏播提示;排种盘有四组连续缺少3齿数情况下,均被检测断条比率为24%且最大排种间隔时间为4倍正常排种时间,启动报警系统;在均匀缺少10齿数情况下,均被检测排种率为80%,启动报警系统;漏播检测系统判定为漏播的准确率为100%。     

气吹投种的气吸滚筒式精量排种器设计与试验

【目的】针对辣椒等不规整、小粒径种子育苗时存在投种精度差、吸种孔容易堵塞等问题,设计出一种气吹投种的气吸滚筒式精量排种器,并确定该排种器关键参数与结构.【方法】以吸孔形状、正压值、滚筒转速、负压值为影响因子,以单粒率、多粒率、漏播率为排种性能指标,采用4因素3水平正交试验方法,分析各因子对排种性能的影响规律.【结果】影响排种器排种性能的主次因素依次为负压值、吸孔形状、滚筒转速、正压值.最佳参数组合为正压值900 Pa,负压值为3 kPa,滚筒转速为8 r/min,吸种孔为单锥形,此时排种器的单粒率86.83%、多粒率5.35%、漏播率4.61%.此条件下最适合辣椒穴盘育苗播种.【结论】该排种器能够满足育苗精量播种的种植农艺要求,为播种辣椒等小籽粒排种器的设计提供参考依据.     

油麦气力式一器双行兼用型排种器的设计与功能分析

针对2BFQ系列油麦精量联合直播机上的气力式排种器只适用于油菜播种,小麦播种仍采用传统机械槽轮式排种以及排种器单体利用率低、单行排种器占用空间大的不足,设计了一种油麦气力式一器双行兼用型排种器。介绍了该排种器的工作原理及其主要结构,分析了排种性能指标与排种盘转速、正负气压值及种床带速度等因素的关系。单因素试验结果表明:该排种器能实现油菜和小麦兼用双行排种的功能,且排种盘转速和吸种区负压是影响排种性能的主要因素。正交试验结果表明:排种盘转速为15r/min、负压-1 400Pa、正压400Pa时,油菜排种双行平均合格指数达89.99%,平均漏播指数为4.44%,双行合格指数一致性变异系数为0.30%,能满足油菜单粒精密播种技术要求;当排种盘转速为12r/min、负压-3 400Pa时,小麦排种双行平均合格指数为74.58%,单行排种均匀性变异系数为3.61%,双行排量一致性变异系数为0.45%,能满足小麦精量播种技术要求。     

气吸式花生膜上精量穴播轮田间作业性能测试

【目的】选用自行设计开发的穴播轮进行花生田间成穴、播种性能试验,研究气吸式花生膜上精量穴播轮的作业性能,分析其影响因素及影响效果。【方法】采用单因素分析法,对不同作业速度(0.32,0.76和1.02m/s)下的膜孔尺寸、孔穴错位率、膜下播种深度合格率、穴距合格率进行测试与分析;采用多因素正交试验的方法,在不同吸种孔线速度(0.11,0.24,0.33m/s)、不同吸种负压(3.66,3.98,4.65kPa)条件下对花生种子播种质量进行测试与比较。【结果】作业速度对穴播轮成穴及播种性能影响较为显著,低速作业时成穴性能较好,膜孔尺寸、孔穴错位、膜下播种深度、穴距均较好;高速作业时孔穴错位率较大,且穴距变异较大,漏播率增大。吸种孔线速度及吸种负压对播种质量影响显著,随吸种孔线速度的增加,漏播指数增加,重播指数减小;随吸种负压的增加,穴粒数的合格率增加,重播指数相应提高。【结论】在满足成穴质量要求的基础上,当作业速度为0.76m/s(吸种孔线速度为0.24m/s)、吸种负压为4.65kPa时,穴播轮作业质量最优,此时合格指数为95.0%,空穴指数为1.0%,重播指数为4.0%,孔穴错位率为4.0%,膜下播种深度合格率为95.0%,穴距合格率为95.0%,成穴质量、播种质量均能较好地满足花生精量穴播的要求。     

玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标,设计了结构简单、性能测取方便的气吸式排种器试验台,重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197 r/min、气吸室负压为4 kPa、排种盘型孔直径4 mm的工作参数条件下,粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%,满足相关排种试验指标。     

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。