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。     

磁吸滚筒式精密排种器设计与试

针对蔬菜、花卉类小颗粒种子精密播种问题,利用磁吸式排种原理,设计了一种磁吸滚筒式精密排种器.通过分析比较单排磁吸头不同极性排列方式下的磁路及磁感应强度,确定了滚筒内磁吸头沿周向4排阵列,各排磁吸头按N、S极间隔排列的设计方案.对研制的排种器,以磁粉包衣油菜籽为试验对象,滚筒转速及磁吸头工作电流为试验因素,进行了正交试验,通过方差分析确定了影响排种性能的主次因素及优化组合.试验结果表明,磁吸头工作电流是影响排种性能的主要因素,在磁吸头工作电流230 mA、滚筒转速15 r/min条件下,排种器单粒精播指数可达93.6%,重播指数为2.2%,排种速率达3 600排/h,能够满足精密播种的精度和效率要求.     

气力式西洋参排种装置的设计与试验研究

由于播种西洋参需用催出芽的种子,机械排种器播种时极易将种芽碰掉,影响发芽率,不能满足西洋参种子的播种要求。为此,设计了一种气力式排种装置,阐述了气力式精密排种器的工作原理,确定了其主要结构参数。同时,以威海文登西洋参种子为播种对象,采用二次正交旋转组合试验,对吸种装置进行了吸排种性能试验研究,建立了行进速度、吸气孔直径、负压3个主要因素与漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素对漏播率和重播率的影响规律,并进行了参数优化。对重播率影响的因素其主次顺序为:负压、吸气孔直径、行进速度;漏播率影响的主次顺序为:吸气孔直径、负压、行进速度。当行进速度为1.5m/s、吸气孔直径为1mm、负压为4 k Pa时,机播重播率低于3.3%,漏播率低于2.3%,装置综合性能达到最优。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足西洋参精密播种的种植要求。     

振动气吸盘式穴盘育苗精密排种器无漏播吸嘴的设计与试验

为解决精密排种器本身对播种状态实时监控困难的问题,在传统振动气吸式精密排种器的基础上,采用负压吸种、正压放种的排种方式,设计一种无漏播吸嘴代替传统吸附孔。该吸嘴内的活塞块检测开关能实现三个开关功能:防堵塞、防漏播和播种显示,控制吸种组件和清种机构的运行,以及对播种情况进行显示,实现无漏、无堵播种;同时,还对无漏播吸嘴的吸种、放种和清种过程进行分析,种子重量与弹簧弹性系数K、负压、吸种口吸附孔直径等参数正相关,弹簧弹性系数K与吸种口型孔直径负相关。无漏播吸嘴与传统吸嘴的播种性能对比试验结果表明,无漏播吸嘴单粒率平均为93.5%,空穴率平均为0,重播率平均为6.5%,与传统吸嘴相比,分别提高5.5%、6.25%和-0.25%,但无漏播吸嘴的生产效率比传统吸嘴下降近10%,但节约种子用量和保证增产增收,总吸种率达到100%,具有较高的推广应用价值。     

圆管孔眼式小麦气吸排种器的设计

精密播种是现代农业增产的一个重要环节。由于小麦种子具有体积小、质量轻的特点,给其精密播种带来了困难。为了较好地实现小麦的精密播种,在分析了国内外现有精密播种技术的基础上,设计了一种新型圆管孔眼式小麦气吸排种器。该装置通过排种管周向均匀阵列的孔眼吸种,将种子连续均匀地排出,并通过控制排种管转速和空气流量来调节播种量。正交试验结果表明:排种管直径为76mm、吸种孔直径为1.6mm、吸种孔个数为67时,圆管孔眼式排种器排种效果最佳。该排种器有较高的播种精度和对不同类型种子良好的适应性,但存在吸种孔易堵塞、不易清理及长时间工作漏播率明显增加等问题。     

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。     

踩踏气吸式微型玉米排种器的设计与试验

针对我国北方玉米播种垄作区内一些使用人工半自动化播种器材普遍存在的漏播、种子破损及重复播种等问题,设计了一种可安装在脚踏式玉米播种机上的踩踏气吸式微型玉米排种器。该排种器主要由支撑底座、踏板、活塞缸、排种嘴、种箱、吸种管及导种管组成,通过人工踩踏产生空气压力,并在气压、重力及震动的作用下实现玉米精量排种。田间试验表明:踩踏气吸式微型玉米排种器在播种频率为60~70次/min时,播种合格率为91.82%~92.17%,重播率为3.22%~3.45%,漏播率为4.61%~4.73%,均满足国家标准中对精密播种机的播种要求及玉米种植的农艺要求。     

磁吸式精密播种种子磁性测试分析

磁粉包衣丸粒化种子可用于磁吸式精密播种,其磁性强弱将影响播种性能.为此,应用古埃法磁性测试原理,测定了铁粉含量从10%～70%4种磁粉在不同磁场强度下的比磁化系数,了解了磁粉中铁粉含量对磁粉包衣种子磁性强弱的影响,以及磁场强度对磁化系数的影响规律,为磁吸式精密排种器设计提供了技术参考.     

窝眼轮式小麦排种器参数优化试验研究

为了改善小区小麦精密排种器排种不均匀、重播漏播现象,设计了一种窝眼轮式小麦精密排种器。以"西农223号小麦"为试验对象,进行了基于离散元法的排种器优化设计,同时采用了三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了粒距合格率、种子重播率、种子漏播率与窝眼数量、端面间距、排种轮转速三因素之间的数学模型,并进行正交试验,分析了各因素对种子重播率、粒距合格率、种子漏播率的影响,确定了各因素的最佳参数组合为:窝眼数量为38个、端面间距为5mm、排种轮转速为20r/min。台架试验结果表明:粒距合格率为95.92%、种子重播率为2.50%、种子漏播率为1.58%,为窝眼轮式小麦精密排种器的研发提供了设计依据。     

玉米气吸式精密排种器试验研究

为明确投种高度、真空度、排种盘转速对气吸式玉米精密排种器的影响,以2BMG系列免耕播种机上配置的QYP-1气吸式玉米精密排种器为研究对象,以投种高度、真空度、排种盘转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合为:投种高度21.5cm、真空度4.3kPa、排种盘转速16.5r/min时,合格率94.14%,重播率2.48%,漏播率3.38%,作业性能最好。对优化结果进行验证试验,结果为合格率93.82%、重播率2.56%、漏播率3.62%。实际结果与优化结果数值差异很小,试验结果准确可信,且各项指标均满足玉米精密播种农艺要求。     

磁吸滚筒式排种器种箱振动供种仿真与试验

基于颗粒离散元法,以番茄磁粉包衣种子为对象,采用Hertz-Mindlin接触模型,建立了种子和排种器仿真分析模型,研究了种箱振动频率、振幅对种群运动规律及种箱供种性能的影响。仿真结果表明,在振动频率40 Hz、振幅0.50 mm和0.75 mm时,种群堆积高度稳定,可以达到稳定供种。为了验证仿真模型的可靠性,采用高速摄像拍摄了在种箱振动频率为40 Hz、振幅为0.75 mm条件下的供种情况,种子实际供种情况与仿真结果吻合。以种箱振动频率、振幅为试验因素,在磁吸滚筒式排种器上进行排种性能试验,得出种箱在振动频率40 Hz,振幅为0.50 mm和0.75 mm时,单粒率达92%,漏播率低于3%;在振动频率20 Hz和60 Hz时,不同振幅下的单粒率均小于80%。     

玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型。应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出：腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率。以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明：当机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压在3.0～4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6%、充种合格率均不小于96%。田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压为3.0～4.0 kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8%、4.2%;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播...     

叶菜精量直播部件气力式窝眼排种器设计

针对叶菜类种子粒径小、播量大、形状不规则，传统排种器难以实现精密播种的现状，设计一种叶菜精密播种的关键部件气力式排种器。排种器采用正负气压组合式排种原理，可简化播种机排种器结构与数量，提高排种器工作效率与工作质量。性能测试结果表明，在吸嘴吸种时间为1.0 s、气吹吸嘴时间为0.3 s、气针清嘴时间为0.3 s时，生产率、重播率及空穴率综合性能最优，分别为12 800穴/h、3.98%、3.95%。      

扰动促充机械式绿豆精量排种器设计与试验

我国绿豆种植机械化水平较低,多采用撒播或条播,良种浪费严重,针对该问题并结合种植地块小且分散,每穴2～3粒的农艺播种要求,设计了一种采用凹型携种孔兜种、导种槽促进充种、毛刷清种护种的扰动促充机械式绿豆精量排种器。分析了扰动促充力学关系,确定了导种槽、携种孔和清种毛刷参数的设计方法。采用离散元软件EDEM仿真优化方法,以携种孔的结构尺寸参数为试验因素进行了三因素三水平的正交仿真试验,确定了较优的携种孔参数组合为：携种孔长度10.5mm、宽度6.5mm、深度5mm,对较优参数组合进行了验证试验,试验结果表明排种器的最优充种指数为96.05%,合格充种指数为1.64%,漏充指数为1.57%,与仿真优化结果一致。为考察排种器对速度的适应性,进行了速度单因素试验,试验结果表明作业速度小于等于8km/h时,合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于2%。为验证排种器对不同品种绿豆的适应性,进行了品种适应性试验,试验结果表明所选绿豆品种的合格指数大于95%,漏播指数小于5%,重播指数小于3%,均满足设计要求。     

光束阻断式小粒蔬菜种子漏充与堵孔同步检测系统研究

针对气力式排种器直播小粒蔬菜种子时易产生漏充与堵孔的问题,设计了一种光束阻断式小粒蔬菜种子漏充与堵孔同步检测系统。该检测系统调用ARM嵌入式系统的中断资源,采用旋转编码器实时测定排种盘转速,实时调整时间窗口与理论脉冲频率;在时间窗口内采集对射型激光传感器的输出脉冲,计算实际脉冲频率;通过对理论脉冲频率和实际脉冲频率实施运算,同步测定漏充率与吸孔堵塞率,并在触摸屏上显示。选用雪白玉萝卜、中双11号油菜和上海青3种蔬菜种子为研究对象,以排种盘转速和吸室真空度为试验因素,以漏充率和吸孔堵塞率为试验指标,在气力式精量排种器上进行该系统与高速摄像同步检测试验验证。试验结果表明,该系统可根据排种盘转速变化自行调整时间窗口,对漏充判断相对偏差不大于1.67%,对吸孔堵塞判断相对偏差不大于0.95%。该方法能够有效实现小粒蔬菜种子漏充与堵孔的实时同步检测,为解析排种器漏播成因与排种器改进设计提供依据。     

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。     

蔬菜穴盘育苗精量播种机研究

针对小粒径蔬菜种子穴盘育苗播种精度差、效率低等问题,测试三种蔬菜种子的形状尺寸、千粒重、休止角、孔隙度,设计滚筒直径,吸孔大小、孔型、排列等关键结构参数,研制一种穴盘育苗精量播种机。该机采用气力式滚筒播种,步进电机加同步带传动,提高播种效率和精度。针对试制的播种机,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速三因素做正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析。试验结果表明:在真空度4.0 kPa,气室正压力3.0 kPa,滚筒转速14 r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

轮勺式半夏精密排种器设计与试验

针对半夏种子形状不规则、表皮易破损造成播种中充种困难、易伤种等问题,在测定半夏种子物料特性的基础上,设计一种轮勺式半夏精密排种器,分析了半夏种子在充种区和清种区的受力情况,阐述了轮勺式精密排种器的工作原理。通过离散元单因素仿真试验,对排种器的种勺数量、取种轮转速、种层高度以及种勺型孔半径进行分析,并以取种轮转速、种层高度和种勺型孔半径为试验因素,以合格指数、重充指数、漏充指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合台架试验,建立3个指标的回归模型,并利用回归模型进行排种器的设计参数优化。试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为取种轮转速、种层高度、种勺型孔半径;当种勺型孔半径为7.5mm,取种轮转速为17.0~19.0r/min、种层高度为123.0~133.0mm,合格指数大于95.5%、漏充指数小于1.0%、重充指数小于3.5%,满足中药材半夏种植要求。     

齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明：排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m²,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要...     

气吸式自动穴盘育苗精量播种机设计——基于PLC控制

为了适应微小体积种子的穴盘育苗精量播种工作要求,提高精量播种机的普遍适应能力,基于PLC控制系统和传感器信号采集,采用压电弹簧和气吸盘相结合的方法,设计了一种新型自动穴盘精量播种机。利用压电弹簧对排种器振动系统和驱动系统进行了改进,基于逆压电效应,将微小位移放大后驱动排种器盘进行振动,使种子达到了理想的排种运动状态,大大提高了吸种效率和播种性能。试验结果表明:PLC控制系统通过自适应调整可以使误差降低到接近于0,且响应迅速,响应精度较高,播种机的空穴率、多粒率和破碎率均不高于5%,而吸附率和播种合格率都在95%以上,满足穴盘育苗精量播种的农艺要求,达到了预期设计目标。