圆盘式烟草育苗精量排种器的试验研究

基于圆盘型孔机械式精密排种器的工作原理,对排种盘充种及下种的结构参数进行了分析,并研究了种子在排种盘上的运动。为探讨圆盘式烟草育苗精量排种器的性能和精度,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率、行变异系数及粒距变异系数为评价指标,以排种盘转速、排种口距输送带垂直距离两个因素为变量进行了试验。结果表明:在排种盘转速为n=8 r/min、排种口距离输送带垂直距离为H=50mm的条件下,排种器的合格指数为48.61%、重播指数为31.94%、漏播指数为19.45%、行变异系数为1.68%、粒距变异系数为3.28%。     

基于虚拟仪器的排种器性能检测技术

以Lab VIEW为开发平台,建立了精密排种器漏播虚拟仪器检测系统.通过对检测系统的标定和所测粒距样本的试验结果分析,得出了排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、标准差及变异系数等排种指标,验证了检测系统的可靠性和准确性.     

玉米精量排种器排种质量自动检测仪设计与试验

为了方便、准确地检测不同种类玉米精量排种器的排种性能参数,设计了一种排种质量自动检测仪。该检测仪由PLC、伺服电动机、光电传感器、触摸屏组成,可以在不同播种参数(如播种粒距、播种速度、排种盘型孔数)下实时检测排种器的合格率、漏播率、重播率、粒距变异系数等播种质量参数,并可以检测指夹式排种器各个指夹的重播数和漏播数,同时对种子的下落情况进行实时的动画模拟;当下种粒数达到设定的下种目标时,系统自动停止检测并将检测到的排种质量参数自动显示和保存。为验证该检测系统的检测精度,分别与JPS-12型检测台和Meter Max型排种器检测仪进行了对比试验,试验结果表明:在4、8、12 km/h 3种播种行进速度下,本文检测仪的检测精度与JPS-12型检测台的检测精度相近(检测结果相差不超过2%);在4~12 km/h的速度下,本文检测仪的检测精度与Meter Max型排种器检测仪的检测精度也相近(对指夹式排种器的检测结果相差小于2%,对气吸式排种器的检测结果相差小于0.7%)。试验证明该检测仪的检测精度符合使用要求。     

机械气力组合式玉米精密排种器

结合机械内充种式排种器的结构特点和气吹式排种器的单粒留种原理,设计了一种机械气力组合式玉米精密排种器。阐述了其基本结构和工作原理,对关键部件进行了设计计算,并对工作压力、重播指数、漏播指数、粒距合格率等性能指标进行了台架试验。试验结果表明,该排种器工作气压低、粒距合格率高,能够适应高速作业需求。     

机械气力组合式玉米精密排种器

结合机械内充种式排种器的结构特点和气吹式排种器的单粒留种原理,设计了一种机械气力组合式玉米精密排种器。阐述了其基本结构和工作原理,对关键部件进行了设计计算,并对工作压力、重播指数、漏播指数、粒距合格率等性能指标进行了台架试验。试验结果表明,该排种器工作气压低、粒距合格率高,能够适应高速作业需求。     

气吸式精密排种器正交试验优化

采用二次回归正交旋转试验设计,运用JPS-12型排种器性能检测试验台对气吸式精密排种器排种性能进行试验,得到粒距合格指数为72.31％ ～98.17％,漏播指数为0.51％ ～ 18.7％.对试验结果进行回归分析,得出回归方程并用Matlab绘制三维等值线图,得到各个试验因素对试验指标影响的强弱.对试验因素进行优化,得出最优组合:当相对压力为-2.86 kPa,排种盘吸孔直径为5,2 mm和排种盘转速为21 r/min时,粒距合格指数为91.03％,漏播指数为2.98％.     

玉米扰动辅助充种高速气吸式排种器设计与试验

针对现有玉米气吸式排种器高速作业引起的种子漏吸,导致作业效果不佳的问题,通过增大充种区域,增加排种盘的充种时间,加强种群离散度,减小吸附压力,并基于此设计一种双重扰动辅助充种高速气吸式排种器。分析不同高度种层种子的受力平衡方程,计算扩容板位置和结构参数。分析扰种台柱和型孔作用下种子运动力学模型,并确定了带扰种台柱的中字型吸种孔排种盘的关键结构参数。以颗粒瞬态法向力为评价指标,运用EDEM软件仿真分析3种排种盘的扰动性能,结合台架试验检测3种排种盘充种性能,得到所设计的排种盘能够有效加强对种群的离散,强化排种盘的吸种性能。台架试验结果显示,当扰动辅助充种高速气吸式玉米排种器作业速度为8~10km/h、吸附负压为3.0~4.0kPa时,漏播指数不高于5.1%,重播指数不大于4.2%,粒距合格指数不小于94.6%,合格粒距变异系数不大于15.33%;当作业速度为12~14km/h、吸附负压为3.5~4.0kPa时,漏播指数不高于7.9%,重播指数不大于1.3%,粒距合格指数不小于92.1%,合格粒距变异系数不大于17.67%,高速条件下作业性能较好,各项指标均优于国家标准。     

不同形态玉米种子分级单粒播种性能试验研究

将不同形态玉米种子按形状和大小分为圆形大粒、圆形小粒、扁形大粒及扁形小粒4级,在台架上,用勺轮式、指夹式和气吸式3种单粒精密排种器进行播种性能试验,测试不同作业速度下各种级别玉米种子的粒距合格指数、重播指数、漏播指数及合格粒距变异系数,分析了各级别玉米种子在不同类型排种器上的播种性能特点,为不同形态玉米种子分级单粒播种作业提供参考。试验结果表明:不同形态玉米种子分级播种性能差异较大,圆形玉米种子播种性能优于扁形玉米种子,圆形小粒玉米种子播种性能优于圆形大粒玉米种子,扁形大粒玉米种子播种性能优于扁形小粒玉米种子。圆形大粒玉米种子在气吸式排种器和指夹式排种器上的播种性能较好,在勺轮式排种器上的播种性能较差;圆形小粒玉米种子在勺轮式排种器、指夹式排种器和气吸式排种器上的播种性能都很好。扁形大粒玉米种子在气吸式排种器和指夹式排种器上的播种性能很好,在勺轮式排种器上的播种性能很差;扁形小粒玉米种子在气吸式排种器和指夹式排种器上的播种性能较好,在勺轮式排种器上的播种性能较差。     

玉米精密排种器性能对比试验

气吸式、指夹式和倾斜勺式3种玉米精密排种器具有不同性能和最佳工作速度.通过在台架上进行性能对比试验,分析了在不同速度下各类型排种器粒距合格指数、重播指数、漏播指数及合格粒距变异系数的变化趋势,得出不同排种器的最佳工作速度.试验结果表明:随着工作速度的增加,各类型排种器性能均下降,且最佳工作速度不同.其中,倾斜勺式的最佳工作速度为10km/h,气吸式和指夹式的均为6km/h左右.     

气吸与机械辅助附种结合式玉米精量排种器

针对气吸式排种器播种玉米时漏播率较高、地头漏播严重等问题,设计了一种采用机械托种盘辅助附种的气吸式玉米精量排种器,利用托种盘窝眼对种子的托附和夹持作用,实现对气吸式排种盘的辅助附种.分析并确定了排种器工作区域和托种盘主要结构等关键参数.试验结果表明:在前进速度6～12 km/h时,该排种器的粒距合格指数A≥91.40％、重播指数D≤3.82％、漏播指数M≤4.78％、合格粒距变异系数C≤18.37％,具有良好的排种效果.在10 km/h作业速度下,该排种器(真空室相对压力-3 kPa)的各项性能指标均明显优于常规气吸式排种器(真空室相对压力-4 kPa),其中漏播指数比后者相对降低了29％.     

气吸式单、双排精密通用排种器的设计与试验

针对黑龙江省大豆播种采用边缘型孔式排种器或窝眼式排种器,玉米则多采用勺轮、指架、气吸平面多孔盘情况,结合传统排种器在充种、清种过程中伤种情况严重的问题,设计了一个能够满足黑龙江省的玉米单条、大豆双条作物播种农艺要求的排种器。以排种器的作业速度、风压为影响因素,采用Box-Behnken中心组合试验设计方法,建立了排种合格指数、漏播指数的数学模型,分析此排种器对排种质量的影响规律。试验表明:当排种器风压为6. 61k Pa、作业速度为6. 82km/h时,排种作业性能最优,其合格指数为94. 41%,漏播指数为3. 67%。该排种器工作不伤种,排种性能综合指标超过90%,工作性能稳定。     

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。     

变容量型孔轮式排种器设计与试验

为了解决针对型孔轮式排种器播量调节困难的问题，在偏心轮型孔轮式排种器的基础上，设计了一种由型孔轮和调节环（舌）组成的变容量型孔轮式排种器，以排种器的转速、调节舌类型、播量调节档位、行进速度、调节舌宽度为变量对油菜种子进行了单因素和多因素试验。试验结果表明：影响排种均匀性、各行排量一致性和种子破碎率的主要因素为排种器的转速、调节舌类型和型孔大小。变容量型孔轮式排种器的转速以30～50 r/min为宜，调节舌类型凹圆头优于平头，型孔长度增大对提高排种均匀性和各行排量一致性及降低破碎率有利。在所设计的结构尺寸条件下，该排种器适应于各类小粒度种子的条播。     

带式玉米高速导种装置旋夹纳种机理分析与参数优化

针对玉米在高速(12～16 km/h)播种时籽粒脱离种盘初速度大,与带式导种装置种腔内壁碰撞弹跳,发生碰撞异位,导致籽粒进入种腔精准度低等问题,以具有纳种机构的带式玉米高速导种装置为研究对象,建立籽粒夹取、转运和排放动力学模型,提出在拨指表面添加人字形纹路的改进方法,明确影响纳种稳定性与籽粒进入种腔精准度的主要因素。利用高速摄像与图像目标追踪技术进行单因素对比试验及多因素优化试验。单因素试验结果表明,播种速度较快时,有人字形纹路拨指轮纳种合格指数和种腔间隔变异系数均明显优于无人字形纹路拨指轮。为获得拨指轮改进后的纳种机构最佳性能参数,以轮心距、拨指轮转速及拨指长度为试验因素,以纳种合格指数与种腔间隔变异系数为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,采用多目标优化方法,确定当轮心距为36.8 mm,拨指轮转速为584.97 r/min,拨指长度为10.8 mm时,纳种合格指数为98.23%,种腔间隔变异系数为0.24%。对优化结果进行验证试验,验证结果与优化结果基本一致。在相同条件下进行台架对比试验,结果表明,有带式玉米高速导种装置的作业性能远优于不安装带式玉米高速导种装置的作业...     

小粒径种子气力自适应排种系统设计与试验

针对气力式排种器适宜工作负压与工作转速、种子尺寸等因素有关，而现有气力式播种机排种系统实际作业时工作气压为定值设置，不能适时优化调整的问题，以正负气压组合式小粒径种子排种器为对象，设计了一种气力自适应排种系统。该系统采用STM32单片机控制，通过随速调整排种器工作转速、实时监测排种性能，动态调整排种器工作负压，保证了排种器实际工作负压持续保持在实时工况条件下的最优值，实现排种性能的较优控制。台架试验结果表明，气力自适应排种系统在不同作业速度、种子尺寸工况下，排种合格指数均大于92%,漏播指数均小于6%,相较于固定气压设定和开环控制气压调节方法，排种合格指数分别提高9.02、3.84个百分点，重播指数分别降低8.44、1.99个百分点，漏播指数分别降低0.58、1.86个百分点。田间试验结果表明，搭载气力自适应排种系统的播种机实际田间作业时株距稳定性变异系数为14.27%,各行苗数一致性变异系数为7.03%,田间作业性能良好。该研究可为气力式播种机持续稳定单粒精量播种能力提升提供技术参考。     

玉米姿控驱导式排种器导向投种机构设计与试验

针对玉米姿控驱导式排种器在高速工况下投种点位不一致,播种粒距均匀性不佳的问题,提出约束种子运动自由度并引导投种方向的方法,设计了一种新型导向投种机构,合理规划了待投种子的导种轨迹,进而确保投种点位及初速度恒定。完成了导向投种机构的结构参数设计与待投种子的动力学分析,明确了影响排种性能的关键参数及其取值范围,通过单因素与双因素试验获取了排种器的最优参数组合,并进行性能对比验证试验。结果表明,约束运移弧面圆心角取35°时,投种点位较为集中;在作业速度8 km/h、引导投种弧面半径24.3 mm时,排种性能达到最优,粒距合格指数、重播指数和变异系数分别为91.5%、4.7%和13.6%;当作业速度由8 km/h提升至14 km/h时,较原排种器粒距变异系数的降幅由0.1个百分点增大至2.7个百分点,采用导向投种机构可有效提升原排种器的高速作业性能。     

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。     

链式玉米精量播种机的设计与试验

针对播种过程中出现的投种点高、种子与排种器和开沟器碰撞致使种子下落位置随机、播种均匀性差的问题,设计了一种链式玉米精量播种机。该播种机主要由外槽轮式排种装置、链式送种装置、传动装置及镇压装置等组成,窝眼轮式排种器精量取种与勺链式穴播器定点投种联合完成播种作业。为研究播种机前进速度、投种包角及投种高度对投种装置性能的影响,以播种株距合格率为指标进行了正交试验。结果表明:投种高度对株距合格率的影响显著,播种机前进速度对株距合格率有一定影响,投种包角对株距合格率的影响不显著;当播种机前进速度为1.5~2m/s、投种包角为30°~45°、投种高度为25~30mm时,株距合格率为96.79%~99.6 7%。田间试验表明,该玉米精量播种机的株距合格率大于9 5%,单粒率≥9 0,空穴率小于5,满足玉米精量播种的要求。     

基于TRIZ理论的机械式打瓜排种器创新设计

现有打瓜排种器主要以气吸式为主,其结构相对复杂、功耗较高,工作可靠性以及排种精密度有待进一步提高。为解决现有打瓜机械化播种存在结构复杂、排种精密度不高等问题,运用TRIZ理论设计了一种机械式打瓜精量排种器。基于TRIZ理论确定打瓜排种器的主要技术矛盾,应用矛盾矩阵中所对应的发明原理,设计出一种结构相对简单、排种可靠性较高及功耗较低的机械式打瓜精量排种器,运用Solidworks建立排种器三维模型并对关键部件进行有限元分析,最后结合台架试验,选取排种器转速和取种块结构参数进行性能试验验证。研究表明,仿真分析结果满足设计要求,当排种器转速为43 r/min,取种块有效夹持长度和宽度分别为9 mm、7.8 mm时,排种器的合格指数、重播指数及漏播指数分别为83.87%、9.23%、6.90%,排种性能较优化前有较大的提升,基本满足精量排种要求。进一步证明基于TRIZ理论所设计的打瓜排种器方案可行,为机械式打瓜精量排种器的后续研制和研究提供参考。