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。     

基于线阵CCD的油菜条播排种器播量在线监测装置的设计及试验

针对油菜条播机窝眼轮式排种器存在多粒种子同时下落难以监测的问题,设计加装了一种基于线阵CCD传感器的播量监测装置。监测装置发射端采用点光源,通过一组凸透镜形成由平行光线覆盖的种子监测区域,接收端采用线阵CCD传感器,通过实时监测像素值的连续变化,监测油菜种子播量,从而实现对播量的精确计量。运用室内试验台架,对窝眼轮式油菜排种器进行了单粒排种、排种计数、播量监测以及漏播和堵塞报警试验。结果表明:投种高度小于150 mm时,监测装置对单粒投种的监测准确率达100%;排种轴转速分别为20、30和40r/min时,监测装置对1000粒油菜种子计数的准确率分别为98.98%,98.26%和97.32%,对于5、10和20min连续排种播量计量的准确率均能达到97%以上。     

油菜精量播种机气力式排种器设计与试验

根据油菜精量播种技术的农机、农艺要求,提出了气力式油菜精量播种机排种器的设计方案,对排种器结构和工作过程进行了分析。以秦油10号为试验用种,种子发芽率在85%左右,设计播量为0.63~4.41 kg/hm2,取播量为1.8 kg/hm2、拖拉机行进速度为2.6 km/h进行田间试验。结果表明,油菜播种机田间实际出苗数与设计播量之间播种均匀性变异系数为2.4%,说明该播种机排种器播种均匀性好,达到播种质量标准。     

气力集排式油菜精量排种器的排种过程分析

为探明气力集排式油菜精量排种器的排种过程,分析了排种过程中充种、护种、投种等各阶段种子的运动规律,以不同阶段中吸附力的变化为基础,观察了排种器的结构参数和工作参数对排种过程的影响,进而建立了排种器各参数与吸附力之间的关系式以及种子的运动学模型。     

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。     

往复式排种器的设计

虽然现有播种机对玉米、大豆、小麦等大、中粒种子播种质量效果稳定,但对油菜、谷子、苜蓿等小粒种子难以精量播种,且功能单一,通用性差。为解决小粒种子精量播种问题和提高通用性,研制一种新机构的机械式精密排种装置,并对该排种器进行了理论分析,设计计算,为以后的投入生产提供了很有价值的理论根据。     

型孔齿盘式排种器工作性能的试验研究

对自行设计的型孔齿盘式排种器的排种时间，种子粒径和种子箱内充种高度等主要参数对排种器工作性能的影响进行了试验研究。试验结果表明，种子粒径和充种高度是主要的影响因素，必须针对型孔大小选择合适粒径的种子，并保持种子箱内有一定的充高度，才能使空穴率和播率都保持在较优水平。在满足生产要求的前提下，排种轮转速应尽可能选低一些。研究结果可作为进一步改进设计以及实际使用的依据。     

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。     

2BFQ-4 型油菜精量联合直播机的研制

研制了一种与手扶拖拉机配套的2BFQ-4 型气力式油菜精量联合直播机。该机以正负气压组合式油菜 精量排种技术为核心、高度集成免耕开沟/种床旋耕灭茬、气力精量播种、施肥、覆土等机械化作业环节、可实现油菜 机械化精量联合直播作业、并能根据农艺要求进行播量调节。经检测、该机性能指标全部达到设计要求、有效实现了 农机与农艺的结合、综合效益明显、适应稻-油、棉-油种植的机械化油菜直播。     

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验

为适应丘陵区油菜机械化精量播种要求,针对地轮驱动致使传动系统复杂或滑移影响播种精度的问题,设计了一种油菜电驱排种控制系统。该系统集成无线蓝牙传输模块、单片机模块和Android终端平台开发,采用优化PID算法,实现集排器转速随作业速度的同步控制和自动调节播种穴距。台架试验研究了油菜电驱排种控制系统的控制精度和排种性能,当集排器转速为10～55 r·min~(-1)时,实际转速与理论转速的平均偏差均小于1.5%,且转速的变异系数均小于2.0%,稳定性较好;当穴距和作业速度分别为60～180 mm和1.6～3.2 km·h~(-1)时,穴距均匀性变异系数均低于15.0%。该系统实现了集排器电驱条件下播种穴距的同步调节,为油菜轻简化精量播种机的排种控制系统设计提供了参考。     

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%。     

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。     

油菜精量播种机排种器驱动系统设计与试验

结合油菜播种农机、农艺要求,设计了油菜精量播种机排种器驱动系统,对播种机行距、播量和穴距等主要性能指标分别进行了分析计算.按照设计工作幅宽2 m、播种6行、种子发芽率85%,计算得:行距在330~400 mm之间可调;穴距在26 n~220 n(n为每穴种子数)之间可调.当分别取1、2、3粒/穴时,传动比分别在0.36~3.00、0.18~1.50、0.12~1.00之间可调;播量分别在150 600~349 710、301 200~699 420和451 800~1 049 130粒/hm2之间可调.取     

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。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。     

小粒径作物种子气力式排种器适应性试验

针对现有气力式排种器对小粒径种子因吸附力大于重力造成落种困难的不足,设计了1种负压吸种、正压吹种的气力滚筒式小粒径种子排种器。选取油菜籽(球形)、芝麻种子(扁卵圆形)进行试验,以合格率为评价指标,通过转速、吸种压力、吹种压力、振动幅度等影响因素验证排种器的适应性。正交试验结果表明:该排种器能够适应球形、扁卵圆形种子的精播,合格率均能达到90%,球形种子精播效果优于扁卵圆形种子。影响油菜籽精播合格率的因素大小依次为吸种负压、振动幅度、转速、吹种正压;影响芝麻精播合格率的因素大小依次为转速、振动幅度、吹种正压、吸种负压。