油菜气力滚花滚筒式精量集排器充种性能仿真分析与试验

为提高油菜气力滚筒式精量集排器的充种性能,设计1种滚花排种滚筒,确定了滚花排种滚筒的结构参数,构建了充种区强制带动层种子的力学模型。EDEM仿真分析滚花结构、排种滚筒转速和充填高度对种群充填角、拖带角和动力学特性的影响。结果表明:滚花排种滚筒拖带角随排种滚筒转速增大而增大,且大于无滚花排种滚筒;种群充填角随排种滚筒与种群间的摩擦力增加而增加。同时,随排种滚筒转速的增加,种群所受合力、法向力和切向力以及种群速度线性增加;随充填高度的增加,种群所受合力和种群速度线性增加,且排种滚筒转速或充填高度一定时,滚花排种滚筒的种群动力学特性优于无滚花排种滚筒。台架试验表明:当排种器负压为-2 500Pa、正压为500Pa、充填高度为-5mm、排种滚筒转速为30r/min时,合格指数90.10%,漏播指数1.56%;当排种滚筒转速在15~50r/min范围内时,各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数分别低于5.5%和2.0%,种子破损率低于0.2%。田间试验结果表明,以滚花排种滚筒为关键部件的集排器能满足油菜播种机技术要求。     

基于压力传感器的油菜排种量控制系统的设计与试验

对2BYD–6型油菜浅耕直播施肥联合播种机上采用的偏心轮型孔轮式排种器,设计制作了变量播种控制系统。该控制系统主要由排量检测系统和排量调控系统两部分组成。排量检测系统借助压力传感器直接检测排种箱的质量变化,实现油菜排种量的检测;排量调控系统依据检测系统的检测结果转变为电信号,由单片机控制驱动排种轴电机转速来实现排量调控,达到所需的排种量。台架试验表明:控制系统能够精确检测排种器单位时间的排种量,实现变量播种;对油菜排种量检测每分钟积累误差可控制在3.5%以下,排种均匀性变异系数低于7%。     

基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30～90r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%～54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%～44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%～40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0～60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。     

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。     

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。     

玉米丸粒化种子配套排种器的研究

对玉米丸粒化种子在单粒排种装置窝眼充种过程进行分析 ,并采用正交试验设计 ,优选出适合于丸粒化玉米种子的型孔轮式排种器 ,即型孔中间位置、直径 15mm、偏心角度 +14°的型孔轮式排种器。通过试验各项试验指标均满足机械精量播种的要求 ,为玉米丸粒化种子在现有播种机上实现机械精量播种开辟了一条新途径。     

外槽轮排种器结构的改进

在结构上从3个方面对现有外槽轮排种器进行了改进，并选取了3种排种器参照对比，通过室内和田间性能测试，各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数、种子破损率和田间出苗均匀性变异系数以及断条率等性能指标均优于其它同类型的排种器。     

内侧充种式花生精密排种器性能分析与破碎试验

为提高用于花生播种机的内侧充种式精密排种器的排种质量,降低排种器对种子破碎率的影响,探寻最佳的排种器工作参数组合。基于JPS-12型排种器试验台,采用三元二次正交旋转组合试验设计的方法,以排种轮转速、复式型孔充种孔长度、护种板起始角大小为试验因素,破碎率为试验指标,鲁花11号花生种子为试验对象进行了试验研究。运用DPS软件对试验数据进行了方差分析,结果表明,破碎率影响显著性顺序依次为护种板起始角大小、排种轮转速、复式型孔充种孔长度。运用Matlab软件对数学模型进行了参数优化,得出最佳参数组合为:排种轮转速38 r/min、复式型孔充种孔长度35 mm、护种板起始角大小22°,此时的破碎率为0.65%。试验验证结果表明,理论值与试验值差值为0.06%,最佳参数组合下的破碎率低于花生播种要求。     

小区播种机充种装置工作性能试验

为提高小区播种作业各排种环节的排种性能,以小区播种机充种装置为研究对象,采用通用旋转组合试验设计方案,研究小区播种机前进速度v、充种装置转动速度ω、充种装置锥体母线长度l和充种装置锥体底角角度α,对油菜和小麦种子充种均匀性变异系数的影响。通过DPS 7.05数据处理系统获得了4个试验因素对油菜、小麦种子充种均匀性变异系数的影响回归方程,确定了各因素的影响顺序:1)油菜种子,充种装置锥体母线长度>充种装置锥体底角角度>小区播种机前进速度>充种装置转动速度;2)小麦种子,充种装置锥体底角角度>充种装置锥体母线长度>充种装置转动速度>小区播种机前进速度。确定了针对油菜、小麦种子的充种装置结构及工作环境的最佳参数,即小区播种机前进速度0.4 m/s、充种装置转动速度0.25 rad/s、充种装置锥体母线长度0.1 m、充种装置锥体底角角度50°;在最佳参数条件下,油菜和小麦种子播量分别为5和180 g时,充种装置最适合育种试验的长度为10 m,充种均匀性变异系数分别为5.68%和7.85%。     

小型山地苜蓿精量条播机的设计与试验

为了解决现有谷物播种机播种苜蓿时精度低、浪费种子严重等问题,研制了一种苜蓿精量条播机.该条播机排种器采用螺旋外槽轮式,通过变换使用排种轴上的三联链轮及配合旋动排种手轮调节排种轮有效工作长度,可根据土壤类别和农艺要求,大范围精确调节播量(7.5~52.5kg/hm2).试验结果表明:该机在规定排量情况下,性能指标达到了豆科牧草播种机性能要求,在不同工况条件下各行排量一致性变异系数最大值为8.18%,总排量稳定性变异系数最大值为2.54%.     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。     

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。     

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。     

气力式水稻旱直播机气力系统负压特性试验

以风机转速、排种盘转速和播种行数为试验因素,对气力式水稻旱直播机气力系统进行排种器负压影响因素的台架试验研究。结果表明,排种器负压随风机转速的增大而增大,随排种器数量的增多而减小;排种盘转速对排种器负压影响不显著;各行排量一致性变异系数为2.10%~5.04%,气力系统排种器的排种量稳定性还有待进一步提高。分别建立气力系统的风机特性模型和排种器负压特性模型,决定系数在0.92以上,模型验证相对误差分别为-15.92%~12.12%和-2.70%~5.40%。     

一种马铃薯漏播检测及补偿装置的研制

针对现有的链勺式排种器马铃薯播种机作业过程中普遍存在的漏播现象,以PIC16F877单片机为核心,提出了一种由漏播检测启动信号生成电路、红外漏播检测电路和窝眼轮式排种系统构成的漏播检测补偿新方案。漏播检测启动信号生成电路主要由永磁铁和干簧继电器电路构成,每当固定于取种勺底板上的永磁铁略过干簧继电器时,都会触发系统进行一次基于红外信号发射、接收的漏播检测工作,系统软件基于PIC16F877特定引脚上一定时间段内发生电平变化的次数做出是否漏播的判断;如果确定漏播事件发生,PIC16F877将迅速发出补种指令,窝眼轮式排种器在步进电机带动下迅速旋转90°将待补薯种排入导种槽,从而实现漏播补偿。试验结果表明,该系统漏播检测的准确率99.8%,补种成功率75%,总播种成功率96.5%,链勺式排种器马铃薯播种机的漏播被有效抑制。     

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．     

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。     

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。