种腔自净型气吸式玉米小区精量排种器设计与试验

为满足玉米育种试验的播种需要,设计了一种种腔自净型气吸式精量排种器,该排种器的充种腔与清种腔相互独立,排种与清种过程互不干扰,自净率达100%。通过考察育种试验用种子的形状,并结合育种试验的特点,确定了排种器关键结构参数。对种子吸附的过程进行动力学分析,并利用EDEM软件仿真验证了种量较少时搅种盘的种群扰动作用。利用Fluent软件模拟验证了当剩余种子不超过10粒、清种时间不超过1 s的情况下,清种真空度大于3 k Pa时,可保证剩余种子全部清出。对育种试验用种子进行分级处理,在真空度3～4 k Pa范围内进行单因素试验,结果表明,清种阶段已吸附在吸孔上的任一规格种子均能正常播种。排种器台架试验结果显示,播种机作业速度小于3. 6 km/h,真空度6～8 k Pa,刮种板工作面距离吸孔中心2～4 mm范围内时,排种器的漏播率小于1%,重播率小于4%,合格指数大于95%,各项指标符合国家标准要求,能实现有效排种,同时保证清种率达到100%。排种器田间试验证明,出苗效果符合育种试验的播种要求。     

设施育苗精准播种机的设计与试验

穴盘育苗播种机是设施农业生产中的主要技术装备,利用其可以达到机械化精准播种的要求,其播种的质量直接影响着育苗的质量。根据育苗生产的要求,应用气吸振动技术,设计了一种针式精量播种机,介绍了其结构特点以及工作原理,设计并确定了主要工作部件结构参数、气路以及控制系统。通过试验对影响播种的基本参数进行了研究,分析得出了最优生产条件。试验表明,该播种机单粒率可达到94.25%,而空穴率及重播率分别为1.85%和3.91%,能够较好地满足生产实际需要。     

鸭嘴滚筒式气吸精量穴播器的设计与试验

针对气吸式精量穴播器易漏气、排种性能差等问题,设计了鸭嘴滚筒式气吸精量穴播器,阐述了其结构特点和工作原理,对关键作业部件进行设计。田间试验表明,该穴播器排种性能稳定,作业速度为3.0km/h时,精播质量稳定,单粒率≥95%,漏播率≤2.7%,重播率≤4.3%,满足农业生产要求。     

单盘双条精密播种机"零速"衩形导种管的设计

大豆"暗垄密"农艺技术能够显著提高大豆产量。为解决单垂直圆盘双条气吸式排种器的输种问题,根据"暗垄密"农艺技术要求,通过对现有播种机导种管的分析,设计了适于单盘双条高速精密播种的"零速"衩形导种管,并提出了"零速"导种管的设计理论,为"零速"导种管设计提供了理论依据。实践证明,"零速"衩形导种管能够实现单垂直圆盘双条排种器的前后分种,并能够左右分条,基本能实现"零速"投种。     

气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。     

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。     

气吸式排种器扁平种子吸附姿态调节机构设计与试验

针对气吸式排种器在进行扁平形状种子排种时，充种性能不稳定排种效果不佳的问题，该研究以扁平玉米种子为作业对象，从种子的吸附姿态调节入手，设计一种具有倾斜凸台式取种结构的气吸式排种器。对排种器的倾斜凸台作业过程进行理论分析和设计计算，针对平面盘、凹槽盘和凸台盘三种排种盘的作业过程进行离散元仿真分析，结果表明：凸台盘对种群的扰动能力、离散程度和扭矩高于其他排种盘，倾斜凸台在取种过程中能够改变种子的姿态，实现种子扁平面与吸孔表面间的平行吸附。台架试验结果表明，凸台盘的单粒吸附率优于凹槽盘和平面盘，随着前进速度升高，单粒吸附率先增加大后减小，8 km/h达到最高值91.70%；随着负压增大，单粒吸附率变化趋势相同，3 kPa时达到最高值90.84%；凸台盘的稳定吸附率和平行吸附率随速度增大出现小幅降低，随负压增大逐渐升高并在3 kPa趋于稳定，凸台盘的吸附性能优于其他两种排种盘，同时三种排种盘在取种时的平行吸附率与投种位置的稳定吸附率呈正比。前进速度4～8 km/h时，凸台盘的合格率稳定在97%左右，随后逐渐下降，12 km/h时降至93.18%；田间试验结果表明，排种器作业性能随前进速度升高而降低，12 km/h时，凸台盘的合格率降为90.34%，漏播率升高至6.52%，满足精密播种要求。倾斜凸台式取种结构能够对扁平种子吸附姿态进行有效调节，提高吸附稳定性和排种器作业性能，研究结果可为扁平种子高速精量取种提供技术参考。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器，播种精度低，播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机，存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器，设计了叉形分种器，实现窄行距精密播种作业；确定油电混合动力系统，排种器和风机采用电驱方式，排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统，该系统以PLC为主控制器，根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速，实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器，开发了播种质量监测系统，解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明，续航时间为10h，计数相对误差小于等于4.6%，型孔堵塞时能发出警报提醒；播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%，漏播率检测误差小于8.4%，试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。