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。     

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。     

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。     

基于EDEM的内充式花生排种器排种过程的离散元仿真研究

[目的]寻找排种器的最佳排种转速。[方法]建立内充式花生排种器的离散元仿真模型,采用离散元的基本原理,运用EDEM软件对内充式花生排种器排种性能进行仿真研究,测定3种不同品种的花生种子在不同转速时排种器的排种量、清种起始角及清种终止角的变化趋势。[结果]实际转速为15.7~45.5 r/min时排种量随着转速的增大而增加,但与花生的品种无关;清种起始角和终止角也均随转速的增大而增大,但起始角的增大幅度大于终止角,导致清种区域随转速的增大而减小,实际转速为38.0 r/min时双粒率达到最高值、排种均匀性最好,仿真结果与试验结果变化趋势一致。[结论]基于EDEM的离散元仿真方法分析内充式花生排种器是可行的。     

集排离心式油菜精量排种器充种控制方法与试验

【目的】针对集排离心式油菜精量排种器田间工作时充种状态不稳定,易造成播种量不均匀的问题,设计一种"沙漏通道"型充种管,改进内锥筒结构,实现排种器种子流可控.【方法】运用离散元仿真分析确定充种管控流截面最佳内径.单因素试验优化内锥筒结构,总排量与转速匹配试验确定排种器总排量与内锥筒转速之间的关系.【结果】随着内锥筒有效容积减小,排种器总排量稳定性变异系数逐渐减小,各行排量一致性变异系数先减小后增大;当内锥筒有效容积为0.429 L时,各行排量一致性变异系数达到最小值4.63%,此时总排量稳定性变异系数为5.53%;在充种管控流截面内径为8 mm、内锥筒有效容积为0.429 L条件下,排种器工作转速为90～160 r/min,总排量在25～69 g/min内可调.田间试验表明,优化后的排种器播种出苗后,株距均匀性变异系数为20.75%,各行植株分布变异系数为21.35%.【结论】优化后的充种管和内锥筒可实现对种子流的有效控制.     

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%。     

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%。     

倾斜圆盘勺式精密排种器充种过程的种子运动分析

为倾斜圆盘勺式精密排种器的优化设计提供依据,在对倾斜圆盘勺式精密排种器工作原理进行分析的基础上,对充种过程种子的运动规律进行了研究,提出了种子在充种过程中的运动方程及其影响因素.通过对充种过程种子进行受力分析,建立了分种勺边缘侧面导种台上种子的极限充种角和回落角的计算公式.结果表明:随着排种器垂直倾角的增大,极限充种角将减小,回落角将增大;随着排种器角速度的增加,极限充种角和回落角都将增大.     

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。     

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%。     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。     

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。     

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．     

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。