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     

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。     

振动对气力式油菜精量排种器性能影响

针对机械振动改变种子受力和运移状态，继而导致精量排种器性能降低的问题，基于振动排种器性能检测试验台，开展无振动、不同振频、不同振幅对油菜精量排种器排种性能影响规律试验。结果显示：无振动条件下，吸种负压达到临界点前（合格指数≥90%所对应负压值）排种性能指标变化规律与转速大小规律相关，转速越大，合格指数和漏播指数指标值整体偏低，呈降低趋势；10、20 Hz振频时，振动导致排种器垂直方向位移增大，投种无序性加大，合格指数始终<80%，明显低于无振动和30 Hz振频，30 Hz振频时临界负压绝对值较无振动时略低，负压绝对值高于临界负压绝对值时的合格指数>90%;40 Hz振频、振幅≥8 m/s2时充种室及吸种区种群呈现“沸腾”状态，低吸种负压绝对值即可实现高合格指数，并可降低高负压绝对值时型孔重吸率。不同频率振幅工况组合下，吸种临界负压绝对值差异显著，达临界值前吸种负压对应的排种合格指数存在明显差异，达临界值后机械振动影响降低。     

双盘高速气力式水稻精量排种器的设计与试验

为解决现有排种器在高速作业下存在漏播率较大的问题,设计了一种双盘高速气力式芽种精量排种器。阐述了其基本结构和工作原理,以浸种催芽处理的黄华占常规稻作为研究对象,分析了种层高度对芽种漏充率的影响。利用ANSYS/Workbench仿真,对进气口角度进行两因素三水平试验,以充种区型孔压强、清种区型孔压强、携种区型孔压强为评价指标,进行方差分析,确定最佳进气口位置角度。研究结果表明:气室接口位置对负压区流场压强具有显著影响,进气口角度对负压区流场压强影响不显著。对现有单盘气力式精量排种器进行改进,分析了机组前进速度对排种器工作性能的影响,以合格率、漏播率、重播率、破损率为评价指标,进行了排种性能台架试验。试验结果表明:在满足精量播种的前提下,双盘结构排种器可将作业速度提高一倍,大大降低了漏播率;通过调节装置调节种层高度可一定程度上减小排种器漏充率,有利于改善充种环境,提高排种器的充种性能;当机组速度为1.8km·h-1时,吸室真空度为4.0kPa,排种器的排种性能最好,合格率为86.5%,漏播率6.3%,破损率0.35%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与高速排种性能提供参考。     

气力式水稻精量穴直播排种器排种性能试验

为适应水稻大田精量穴直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量穴直播排种器,该排种器采用推杆、凸轮和梳种条可改善水稻芽种的流动性,排种盘上周向均布有10组群组吸孔,每组包含3个吸孔,可同时吸附2~4粒稻种,芽种损伤小,可满足水稻大田精量穴直播的种植要求。为探究影响精量排种器排种性能的因素并获得因素的最优组合,以黄花占稻种为播种对象,采用单因素试验与两因素三水平全组合重复试验设计方法,对气力式水稻芽种精量排种器进行了排种性能试验研究。单因素试验研究结果表明吸室负压与排种盘转速对穴粒数合格指数、重播指数均产生显著影响,对穴粒数漏播指数存在影响,但影响不显著;充种区稻种堆端面高度对合格指数影响非常显著,当充种区芽种堆高度大于9cm时,有利于改善气力式排种器的充种性能,其穴粒数合格指数均大于80%。两因素三水平全组合重复试验研究结果表明吸排种盘转速X、吸室负压Y均对气力式水稻芽种精量排种器穴粒数漏播指数、合格指数产生显著影响,对穴粒数重播指数影响非常显著,当吸室负压Y为4.5k Pa,排种盘转速X为10r·min~(-1)时,气力式精量排种器排种性能最佳,其穴粒数合格指数为92.5%;穴粒数漏播指数仅为6.3%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与精量排种性能的提高提供参考。     

稻麦兼用型气力滚筒式精量排种器设计与试验

针对长江中下游稻麦轮作区设计了一种稻麦通用型气力滚筒式精量排种器,滚筒采用对剖式结构,可从径向拆装,简化拆装过程、减少对密封件的影响。以黄华占和郑麦9023为播种对象,以空穴率、合格率和重播率为排种性能评价指标,对窝眼形状、滚筒转速、吸种负压和充种区种层高度对排种性能的影响进行了单因素试验;并通过二次正交旋转中心组合试验对工作参数进行了优化和验证。结果显示:圆锥形窝眼更适合水稻种子,类椭球形窝眼更适合小麦种子;充种区种层高度对排种性能影响不显著,滚筒转速和吸种负压对排种性能有明显影响;分析得到的水稻最优工作参数组合为滚筒转速17r/min、吸种负压4.6kPa、种层高度40mm;小麦最优工作参数组合为滚筒转速21r/min、吸种负压4.2kPa、种层高度40mm。对该参数组合下的排种性能进行验证试验,结果表明:水稻的排种合格率和空穴率分别为86.81%和4.61%,小麦的排种合格率和空穴率分别为81.84%和7.83%,与优化预测结果相吻合,且各项指标满足播种基本要求。     

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。     

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。     

气力油菜精量排种器漏播检测系统的设计

针对油菜粒径小表皮色泽暗淡引起排种器漏播检测难的问题,基于气力式油菜精量排种器结构设计了一种漏播检测系统,该漏播检测系统主要由传感器系统、单片机检测系统、外设备组和控制箱等组成,将传感器采集的转速和排种间隔时间信号进行处理、存储和计算判断漏播程度,可满足小粒径排种器排种性能的检测要求。分析了漏播检测系统工作原理,确定了该系统的主要组成结构,并提出了一种基于时间间隔漏播检测算法。为了探究漏播检测系统的稳定性和可靠性,以气力油菜精量排种器为研究对象,采用单因素试验设计方法,开展了在不同排种转速下高速摄影与漏播检测系统排种间隔时间对比检测试验。其结果表明:该漏播检测系统检测排种间隔最大误差为0.63%,最小误差在0.05%以内,排种间隔时间漏播检测系统误差小于0.001s。同步开展了排种器三行漏播检测试验,当排种盘均匀分布齿数的情况下,在5min(约300个点)内没有出现漏播提示;排种盘有四组连续缺少3齿数情况下,均被检测断条比率为24%且最大排种间隔时间为4倍正常排种时间,启动报警系统;在均匀缺少10齿数情况下,均被检测排种率为80%,启动报警系统;漏播检测系统判定为漏播的准确率为100%...     

国内气力式玉米精量排种器研究进展

近年来，我国机械化技术水平不断提高，精量播种正逐步取代传统的粗放式播种，从而降低了种植成本，同时提高了生产效率和利润。目前，我国玉米单产水平存在较大提升空间，提升玉米机械播种水平是提高玉米播种质量和增加产量的有效方式。本文对气力式玉米精量排种器的研究现状进行了综述，包括气吸式、气吹式和气压式3种类型，分别总结了其结构、工作原理和工作参数、性能、优势等，评述了试验效果；针对玉米精量排种器目前存在的问题进行了分析，并提出了未来的发展趋势，以期为促进玉米机械化生产提供参考。     

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。     

基于高速摄像的气力式油菜精量排种器投种轨迹分析

采用高速摄像技术,在排种轴转速15r/min、负压-1 500Pa工况下,对正压50~600Pa范围内观察油菜的投种轨迹,并依据目标追踪技术方法提取连续帧图像中油菜籽的坐标位置并获得其运动轨迹曲线;统计分析油菜籽投种轨迹的分布特征,利用高斯函数模型对曲线拟合得到其分布规律,并构建正压与油菜籽投种距离的关系模型;根据油菜籽轨迹曲线获得其投种阶段瞬时速度曲线,明确了油菜籽的运动状态。试验结果表明:在同一工况下的油菜籽轨迹曲线均服从正态分布规律,且正压大小与油菜籽投种距离为线性关系,其相关系数为0.988;当排种器正压范围为100~250Pa时,其投种轨迹变异系数最小。     

水稻气力式排种器清种装置设计与试验

【目的】为了改善水稻气力式排种器工作时稻种的重吸附现象,设计了一种垂直于排种盘平面的清种装置。【方法】对水稻气力式排种器工作时稻种的受力与清种装置的工作原理进行了分析,建立了吸种过程中的受力模型。采用超级杂交稻‘五丰优615’为试验对象,在有、无清种装置的条件下进行了排种器的精度试验。在吸室负压为4.0 kPa的条件下,进行了清种块厚度和排种盘转速的两因素试验分析。【结果】采用清种装置后,1～3粒/穴的占比由62.02%提升至90.00%左右,≥4粒/穴的占比由37.98%降至5.00%,改进效果较为明显。当清种块厚度为3.5 mm、排种盘转速为15、20和25 r/min时,1、2和3粒/穴的占比分别为95.18%、95.16%和95.23%,空穴率分别为2.07%、2.76%和4.56%,满足超级杂交稻的田间播种需求。【结论】当吸室负压一定时,降低排种盘转速可以提高清种装置的清种效果,提高排种器的播种精度。本文针对水稻气力式排种器的结构,设计了一种清种装置,有效地清除了排种器重吸附的稻种,为提高水稻气力式排种器的精度提供了依据。     

油菜精量播种机镶嵌组合式窝眼排种轮设计

为了确定镶嵌组合式窝眼排种轮的型孔形状、引种槽、退种槽和清种板的材质,通过采用筛选后的沪油15种子作为播种对象,经设计和试验得出油菜镶嵌组合式窝眼排种轮型孔的孔径为2．5mm,孔深2．2～2．3mm;引种槽倾斜角10&#176;,槽宽3mm,槽深0．9mm;退种槽倾斜角1．5&#176;,槽宽3mm,槽深0．4mm;清种板采用间隙可调式材质,选用厚3mm的硅橡胶板。播种性能达到国家标准要求。     

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。     

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.     

气吸式密植精量排种器的设计与试验

为提高排种器在小株距密植条件下的播种单粒性和均匀性，根据大豆-玉米带状复合种植模式的农艺要求，设计一种具有双重清种作用的小株距密植气吸式精量排种器。通过分析排种器工作原理及确定关键部件结构参数，以合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标，以排种盘型孔数、外清种距离和内清种距离为试验因素进行三因素五水平正交试验，确定试验因素的主次顺序及最优水平；通过中心组合试验对试验因素及水平进行优化和验证。结果显示：排种盘型孔数和内外清种距离对排种性能均影响显著；玉米排种最优工作参数组合为型孔数35个、外清种距离6.2 mm、内清种距离1.6 mm；大豆排种最优工作参数组合为型孔数62个、外清种距离4.1 mm、内清种距离1.6 mm。对该参数组合下的排种性能进行试验验证，结果显示：玉米排种合格指数为95.40%，重播指数为1.50%，漏播指数为3.10%；大豆排种合格指数为97.78%，重播指数为0.32%，漏播指数为1.90%，与优化预测结果相吻合，且各项指标均满足播种需求。     

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。     

自扰动内充种式大豆精量排种器的设计与试验

为提高大豆种子在排种器的活跃度和充种性能，改善大豆播种过程中机械式排种器的工作性能，设计一种自扰动内充种式大豆精量排种器。阐述排种器的结构和工作原理，依据大豆种子的外形特征及主要物理参数，对单粒种子在型孔内的3种主要不同姿态进行分析，确定了排种盘直径为140 mm、宽度为23 mm,型孔长度为7～11 mm、宽度和深度均为8 mm;根据工作原理与结构，分析排种器在充种、清种过程中种子受到扰种片的主要作用以及对排种性能的影响，并与传统结构形式的排种盘进行对比分析。为确定排种器的最佳结构参数与转速，运用EDEM仿真软件，以排种器转速、型孔长度和扰种片长度为研究对象、以排种合格率为试验指标进行正交试验。试验结果表明，影响排种质量的因素大小依次为排种器转速、型孔长度、扰种片长度；排种器最佳结构与工作参数为转速33.8 r/min,型孔长度7.3 mm,扰种片长度7.7 mm,排种合格率为95.3%。台架试验结果表明，最优参数组合下排种合格率为94.8%,与预测值基本一致，相对误差较小仅为0.5百分点，能够满足大豆单粒播种农艺需求。     

勺式精量玉米排种器取种凹勺改进设计与试验

为满足精密播种作业,以勺式精量玉米排种器为研究载体,建立充种过程动力学模型,分析工作转速对种勺持种性能影响,设计一种组合曲面式取种凹勺。以工作转速、种勺长度、种勺高度和种勺包角为试验因素,排种合格指数和变异系数为试验指标,进行EDEM正交虚拟排种试验。结果表明,影响排种器排种性能因素依次为:工作转速、种勺包角、种勺长度、种勺高度。排种器工作转速20 r·min-1、种勺长度14 mm、种勺高度13.5 mm、种勺包角19°时,排种质量最优,合格指数为92.35%,变异系数为11.23%。通过台架验证性试验,结果显示,台架试验结果与虚拟仿真基本一致,排种器作业质量随工作转速增加而降低,合格指数最大误差为4.9%。