负压驱动水稻精量直播排种器设计与试验研究

为满足目前农户和育种专家对水稻精量穴直播的农艺种植要求,减少育秧插秧环节的人工劳动强度,采用储种仓预充种、负压多孔吸种、高压气力排种与清堵等多种方式和技术,设计开发了一种气力圆盘式水稻穴精量直播排种器,并采用有限元分析软件Fluent15. 0分析了吸种孔的孔径、吸种盘厚度的对气室内部压强、气流速度的作用,进而研究对排种性能的影响。将开发的排种器在自行改造的试验台架上进行了正交试验,研究了吸种孔的尺寸、圆盘转速、负压真空度对排种器排种性能的影响。结果表明:影响排种器排种性能的主次因素依次为:吸种孔直径尺寸、吸种盘的转速和气室的真空度,确定了排种器较为合理的参数:对于圆柱型吸种孔,孔的直径为1.4 mm、转速为30～35 r/min、气室负压值为1. 2～1. 4 k Pa时达到育种要求。同时,对优化后的排种器(吸种盘转速35 r/min、吸种孔直径1. 4 mm和气室负压值1. 4 k Pa)进行台架试验,结果表明:播种合格率为84. 22%,重播率为8.81%,漏播率为5. 97%,满足JB/T 10293-2013《单粒(精密)播种机技术条件》中的参数指标。     

气吸式水稻直播排种器参数设计与优化

根据水稻直播农艺要求,确定了气吸式圆盘排种器相关部件参数的取值范围,采用均匀试验设计方法进行了排种性能试验研究,并分析了吸孔孔径、孔数、排种盘转速和气室真空度对合格指数、漏播指数及重播指数的影响,建立了排种器性能指标与相关参数的数学回归模型;在单盘单排孔气吸式排种器试验研究的基础上,研制了新型双盘气吸式排种器,并进行了排种性能试验.结果表明:影响水稻气吸式排种器合格指数的因素依次为气室真空度、排种盘转速、吸孔孔数和孔径,优化参数为:孔径2.2～2.4mm、孔数为54个、转速不超过65rpm和真空度在2.8～3.6kPa时,可以满足水稻芽种直播作业要求.结果对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

气吸式排种器排种性能影响因素的分析与试验研究

为了研究气吸式排种器主要部件结构参数和工作参数变化对播种机排种性能的影响,分析了排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速等参数对排种器排种性能的影响,并进行了结构优化设计和试验分析。研究结果表明:排种盘吸种孔型式、吸种孔直径、气吸式真空度和排种盘转速都对排种效果产生影响,排种盘转速和气吸室真空度对排种效果的影响最显著;对吸种孔直径进行单因素试验显示吸种孔直径在5.5mm时,排种器的排种效果最佳。室内试验台试验得出,排种盘转速和气吸室真空度对排种质量都有影响:在排种盘转速一定时,气吸室真空度越大,对种子的吸附力越大,一次性吸附多粒种子的可能性就增加,就会产生重播现象;当气吸室真空度一定时,排种盘转速越大,排种盘吸附种子的时间就越少,种子越不容易被吸附,就会产生漏播现象。通过方差分析得出:当排种盘转速为35r/min、气吸室真空度为4k Pa时,排种器的排种效果最佳。     

气吸式排种装置排种性能试验研究

采用正交试验方法分别就吸种孔直径、气吸室真空度、排种盘转速3个因素对气吸式排种器排玉米种子时的影响进行了试验.通过试验结果分析得出3个因素的最优组合为:吸种孔直径为6mm、气吸室真空度为3.5kPa、排种盘转速为54r/min,此时合格率为92.30%;吸种孔直径对排种性能影响显著,是影响排种性能的主要因素;气吸室真空度在满足吸种要求的前提下,改变真空压力对排种质量影响不大,应保证气吸室压力的稳定性.     

气吸式水稻穴播排种器设计与性能试验

为了提升水稻穴播排种器的各项指标,从理论上分析了孔的直径、孔组数、排种盘转速和气吸室真空度等对水稻穴播的影响。在满足水稻农艺要求的基础上,改变了传统的播种方式,并进行了参数优化设计与试验研究。采用计算机视觉试验台完成了单因素试验,对大量试验数据分析表明:气吸室真空度和排种盘转速对实现精密播种、提高排种器工作性能有重要的作用,作业高度的影响可忽略不计。     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种，但芹菜种子球度较小，且农艺要求一穴多粒，成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真，结合多因素、多水平试验分析及验证等方法，设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象，首先，根据芹菜种子三轴尺寸，确定吸孔形状及尺寸；其次，通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量；再次，通过理论分析推导确定最低吸种负压；最后，以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素，以漏播率、重播率、合格率为试验指标，进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形，此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播，可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

气力式杂交稻精量穴直播排种器设计与试验

为实现杂交稻大田精量穴直播,解决杂交稻直播时因芽种流动性差和细长形状造成种箱中芽种架空或堵塞的问题,设计了一种气力式杂交稻精量穴直播排种器。阐述了其基本结构和工作原理,分析了梳种条对芽种的助吸作用;研究了充种区芽种的受力情况,建立了芽种不同姿态被吸附时吸室真空度方程。试验研究了有无梳种装置,排种盘转速以及排种盘群组吸孔直径、排种盘转速、吸室真空度3因素综合作用对排种性能的影响。试验结果表明:梳种条对芽种起到搅动、梳理作用,有利于提高排种器的充种性能;当排种盘转速为15 r/min,吸室真空度为3.5 k Pa,排种盘群组吸孔直径为1.6 mm时,气力式杂交稻排种器的排种性能最好,其合格率为86.5%。田间试验结果表明,排种器田间播种能够满足杂交稻大田精量旱穴直播的农艺要求。     

气吸滚筒式棉花精密排种器的设计与试验

针对气吸滚筒式排种器能耗大、吸孔易堵塞等问题,采用气流清种、隔压板隔开气室减小负压气室空间及滚轮式清堵装置对吸孔进行清理等方式,设计了一种基于气流吸种的滚筒式精密排种器,对其工作原理与主要部件结构参数进行了介绍,并进行了相关台架试验。试验以滚筒转速、吸孔直径、负压大小为影响因子,进行正交试验,并通过极差分析与方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。试验验证表明:滚筒转速10 r/min、负压-4.5kPa、吸孔直径3.5mm时、合格率为93.2%,漏播率为2.1%,重播率为4.7%,排种性能最好,满足棉花精密播种的种植要求。     

气吸滚筒阵列式棉花精密排种器设计与试验

针对气吸式棉花精密排种器输气管路结构复杂、能耗大以及排种单体只能实现单行播种等问题,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,确定了该排种器关键零部件的结构参数,建立了充种过程的力学模型。以棉花种子为播种对象,以滚筒转速、吸孔直径、气室负压为影响因子,以合格指数、漏播指数和重播指数为排种性能指标,进行二次旋转正交组合试验,建立各影响因子与排种性能指标之间的回归模型,分析了各因子对排种性能的影响规律。采用多目标优化方法,确定最佳参数组合:滚筒转速为15.5 r/min,吸孔直径为3.5 mm,气室负压为4.2 k Pa,此时排种器的合格指数为93.5%、漏播指数为2.0%、重播指数为4.5%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足棉花精密播种的要求。在此基础上进行了排种适应性试验,试验对象为几何特性存在一定差异的新陆早48号、新陆早52号、新陆早60号3种棉花种子,结果表明:合格指数均大于92%,漏播指数均小于3%,重播指数均小于5%,说明该排种器对不同品种的棉花种子具有一定的排种适应性。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场分析

为分析气吸滚筒式精密排种器充种性能的影响因素和负压腔流场分布规律,建立了充种过程种子在气流场中的力学模型,利用Gambit软件建立滚筒负压腔仿真简化模型,运用Fluent软件对影响充种性能的吸孔形状、吸孔直径及滚筒负压腔流场分布进行了数值模拟。采用正交试验的方法设计试验方案,研究滚筒转速、吸孔直径及气室负压对排种性能指标的影响,结果表明:滚筒转速为12r/min、吸孔直径为3.5mm、气室负压为4.8k Pa时,排种效果最佳,合格指数为9 3%,漏播指数为2%,重播指数为5%,满足棉花种植农艺要求。     

嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器设计与试验

针对气吸式排种器气压利用不充分、种盘旋转与橡胶垫存在摩擦、穴播均匀性差等问题,设计了一种嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器。基于ANSYS软件对腔体内部流场进行模拟仿真,以吸孔孔径和吸孔位置分布为影响因素、以气腔压力平均值和吸孔处的平均流速为评价指标进行数值模拟仿真研究。仿真结果表明：气腔流场分布比较稳定,可为吸种提供稳定的负压环境。应用JPS-12试验台进行试验验证,以气腔转速、负压和填种高度为影响因素,以播种合格率、漏播率和重播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0.6对数据完成方差分析和显著性检验,得到回归方程和响应曲面图,通过分析各因素间的交互作用,确定了最佳参数组合：当气腔转速为21.61r/min、气腔负压为4.4kPa、填种高度为15.7cm时,作业性能最好,此时播种合格率93.6%,漏播率3.47%,重播率2.93%。试验结果与优化结果相符,满足粳稻穴直播要求。     

气吸机械复合式大豆精密排种器设计与试验

针对现有气吸式高速精密排种器遇负压骤降时易发生大量漏播的技术难题,设计了一种在排种盘上同时设有吸孔、导种槽和取种槽3种种子拾取机构的气吸机械复合式大豆精密排种器,其中导种槽引导种子向取种槽运动,取种槽拾取种子,同时吸孔产生吸力促进种子的拾取,通过3种拾取机构共同改变种群运移行为,保证气流负压骤降情况下的排种性能;通过离散元仿真设计和理论建模分析等方法,研究关键设计参数对种群运移规律的影响,并对关键部件几何结构参数进行优化设计;通过回归分析和多因素试验得出作业速度、取种槽和导种槽几何结构尺寸、负压均对排种器播种效果有显著影响,并得出排种器最优结构参数为:导种槽倾角45°、导种槽深度2 mm、取种槽上边宽度9.5 mm、取种槽下边宽度7.3 mm、取种槽深度5.7 mm、取种槽前后槽面宽度9.5 mm,在该几何结构条件下,当作业速度不大于8.6 km/h、负压不小于1.6 k Pa时,播种粒距合格率不小于95%;通过排种器的田间验证试验,最优结构参数条件下该排种器播种粒距合格率为93.67%、重播率为3.32%、漏播率为3.01%;通过台架对比试验得出当负压降至1.1 k Pa时,该排种器相较于勃农气吸式排种器和MASCHIO气吸式排种器,粒距合格率分别提高6.48、1.92个百分点,当负压降至0.6 k Pa时,粒距合格率分别提高9.12、4.25个百分点。     

气力滚筒式精密排种器结构设计及试验

为解决目前蔬菜田间有序直播生产过程劳动强度大的问题,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数作为评价指标,设计出一种气力滚筒式精密排种器。排种器结构采用固定配气盘与排种盘配合的侧面换气方法实行负压吸种和正压排种,每个排种器排种1行,排种位置为水平方向。为探讨精量排种器性能参数的最佳匹配,对吸种负压、排种正压、吹种流量和作业速度在实验室台架进行了单因素和正交试验。试验结果表明:当蔬菜种子直径为1.2~1.8mm时,最佳播种参数为吸种真空度为-7k Pa,清种流量为8L/min,排种气压为0.15k Pa,作业速度为1km/h;此时,合格指数为99.52%,漏播指数0.24%,重播指数为0.24%,变异系数为2.4 4%。设计出的排种器可根据农艺要求通过联轴器连接安装若干个播种单体,实现多行同时播种,行距最小为135mm。     

超级稻穴盘育苗精密播种装置研究

为实现超级稻穴盘育苗,设计了一种气吸振动盘式精密播种装置。选择超级稻常优3号,进行五因素四水平正交试验,研究了相对压力、吸种盘吸孔孔径、振动种盘振动频率、振幅、吸种距离对播种性能指标的影响,构建了其数学模型。采用遗传算法对播种性能指标进行多目标优化,获得最佳工作参数组合:相对压力3.68 k Pa,吸孔孔径1.84 mm,振动频率10.90 Hz,振幅4.09 mm,吸种距离3.92 mm,试验结果与预测值相接近。播种育苗试验表明,采用该播种装置播种可满足超级稻种植的要求。     

气力针式行星轮系窄行密植精密排种器设计与试验

针对菠菜等小粒径蔬菜种子采用窄行密植、播种均匀性要求高,缺乏适用播种技术装备的问题,设计了一种适用于菠菜等小粒径蔬菜种子密植精密播种的气力针式行星轮系多行并联低位投种精密排种器。阐述了排种器工作原理,构建吸种和投种环节种子力学模型,确定排种器主要结构参数;利用ADAMS软件仿真分析行星轮系排种机构吸种针的静轨迹和动轨迹,明确低位零速投种条件;开展排种器性能试验。排种试验结果表明,影响合格指数的主次顺序为排种转速、吸种负压和卸种正压,最佳参数组合为排种转速19.56r/min、吸种负压2.05kPa、卸种正压1.00kPa。经台架试验验证,其性能指标为合格指数均值91.48%、漏播指数均值4.28%、重播指数均值4.24%。投种试验结果表明,当投种正压为0.8~1.0kPa、工作转速为18~20r/min、投种高度小于200mm时,粒距变异系数不大于13.2%,工作性能较优。     

组合型孔轮式玉米精量穴播器设计与试验

针对新疆现有夹持式穴播器易空穴,充种性能还需进一步提高等问题,结合型孔轮式穴播器和阶梯形型孔对种子适应性强的特点,设计一种组合型孔轮式玉米精量穴播器,通过理论分析建立型孔与取种块间相对运动模型,分析其相对位置对充种性能的影响规律,确定影响排种性能的参数及范围,完成组合型孔和齿板的参数设计.通过单因素试验确定并缩小关键参...     

气力式油菜精量排种器试验

为探讨气力式油菜精量排种器的性能参数的最佳匹配,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率为评价指标,对排种盘转速、种子带速度、正压区以及负压区相对压力进行了单因素和正交试验.单因素试验表明:种子破碎率为零,排种盘转速、正压区压强、负压区压强三因素对合格指数、重播指数、漏播指数3项试验指标有显著影响.正交试验表明:正压区相对压力为440 Pa,负压区相对压力为-834 Pa,排种盘转速为15 r/min,排种效果最好,合格指数可达94.2%,重播指数和漏播指数均小于3.0%.     

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求，针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题，设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计，提高了精量分离充种性能；在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置，既可降低投种高度，又可将分散下落的种子向中间聚集，提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真，分析了不同结构参数对充种效果的影响，确定了窝眼排种轮的结构参数；以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素，以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标，进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度；当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时，合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验，对仿真结果进行了验证，得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好，满足油莎豆精密播种要求。     

气吹供种的滚筒式排种器性能的试验研究

针对如番茄、油菜、花卉等小颗粒作物种子外形不规整、流动性差、难于实现精量播种的难题,提出基于气流悬浮理论供种的设计方案,研制了一种气吹供种滚筒式排种器。针对研制的排种器,以番茄种子为试验对象,以种箱气室正压力及滚筒吸孔孔径、滚筒转速为试验因素,进行正交试验,并利用数据处理软件对试验结果进行极方差分析,确定影响排种性能指标的因素优水平、主次顺序及优化组合,合理配置适于取种性能指标的结构参数、工作参数。试验结果表明:气室正压力及滚筒吸孔孔径为影响排种性能指标的主要因素,在滚筒吸孔孔径1.4mm、气室正压力2k Pa、滚筒转速12r/min条件下,排种器的单粒指数可高达92.3%,漏播指数为2.5%,满足穴盘播种的精度与工作效率要求。