水稻气力式播量可调穴播机设计与试验分析

为了适应杂交水稻的多样性,以及满足杂交稻精量播种的要求,该研究结合水稻气力式播量可调排种器设计了一种水稻气力式播量可调穴播机.该穴播机采用独立风机为排种器提供气源,根据排种器气压需求,设计了单段式管路与双段式管路,并进行对比试验分析,试验结果表明,双段式管路能更加均匀的分配气压,且双段式管路气压的变异系数小于5％.采用...     

膜下滴灌旱作水稻播种机排种器参数的优化

【目的】为提高膜下滴管旱作水稻播种质量,该文分析了膜下滴灌旱作水稻播种机排种器结构和工作原理,并通过试验研究了排种器工作参数和结构参数对播种质量的影响.【方法】以播种机前进速度、容种腔长度和种面高度为影响因素,采用二次正交旋转组合的试验方法,建立各因素与穴粒数合格率的数学模型,分析各因素对穴粒数合格率的影响规律.【结果】各因素对穴粒数合格率影响程度由高到低依次为:播种机前进速度、种面高度和容种腔长度.在前进速度为3.6km/h,容种腔长度为14mm,种面高度为100mm的条件下,排种器穴粒数合格率(6~8粒)最优94.47%.【结论】研究成果可以为膜下滴灌旱作水稻播种机排种器的应用和推广提供了技术参考.     

西北旱区滚勺式胡麻联合播种机的设计与试验

针对西北旱区胡麻精密种植效率低下的问题,设计一种集施肥、滴灌、覆膜、覆土和穴播联合作业为一体的胡麻播种机。根据农艺种植要求,对整机关键部件作业分析和理论计算,确定播种装置、覆膜覆土装置的部分结构和作业参数。为提高滚轮式穴播器取种的精量与稳定性,以引种槽长度、穴播器转速、取种勺截面高为影响因素,以排量一致性变异系数和穴粒数合格指数为试验指标,进行三因素三水平胡麻播种台架试验,并进行田间验证试验。台架试验结果表明:当引种槽长度为31 mm,穴播器转速为25 r/min,取种勺截面高为5 mm时,穴播器排量一致性变异系数和穴粒数合格指数分别为1.57%和97.54%;田间验证试验结果表明:在相同条件下,胡麻联合播种机的各行排量一致性变异系数和穴粒数合格指数分别为3.85 %和93.33%,与台架试验结果接近,满足西北旱区胡麻种植农艺要求。     

水稻内充气力式精量穴播排种器排种性能试验

【目的】为了适应杂交稻精量穴直播的种植要求,设计了一种水稻内充气力式精量穴播排种器,阐述了排种器的工作原理.【方法】理论分析了排种器排种滚筒转速和负压气室真空度两个主要工作参数.以‘冈优898’杂交稻种为排种对象,对影响排种器排种性能的两个工作参数分别进行了单因素试验和双因素试验.【结果】单因素试验表明:随着排种滚筒转速的增大,排种器的空穴率、漏播率和重播率增大,穴粒数合格率减小;随着负压气室真空度的增大,排种器的漏播率减小,重播率增大,空穴率先减小后稳定于零,穴粒数合格率先增大后减小.双因素试验表明:排种器较优的工作参数组合范围为排种滚筒转速8～15 r/min、负压气室真空度1.0～1.3 kPa,在该参数区间内,排种器穴粒数合格率均不低于88.80%,漏播率均不高于2.40%,空穴率均不大于0.67%,(5～6)粒/穴率均低于9.60%,6粒/穴率均不高于0.93%.【结论】该排种器在适宜的排种工况下能满足杂交稻穴直播的精量排种要求.     

基于EDEM-Fluent耦合的气流分配式排种器数值模拟与试验

【目的】解决水稻机械直播速度慢、效率低的问题。【方法】采用气流分配式排种器进行水稻直播,优化设计一种由R可调节的喇叭口式内腔与α可变的分流密封盖组成的α-R式气流分配式排种器,利用EDEM-Fluent耦合模块,对气流分配排种过程进行数值模拟;并进行排种性能台架验证试验。【结果】仿真结果显示,α-R组合式分配器中水稻颗粒最高运动速度为5.416 m·s~(-1),且旋涡滞种区域面积也低于传统结构,水稻颗粒在分配器中排出顺畅;R=180 mm、α=20°时,排种均匀性变异系数为24.56%,各行一致性变异系数为3.79%,总排量稳定性变异系数为1.23%,3项指标均为最优。采用3D打印的分配器进行台架试验,结果显示该排种器排种均匀性变异系数为29.17%~30.86%,各行一致性变异系数为4.13%~4.33%,总排量稳定性变异系数为1.4%~1.7%,满足水稻机械直播要求。【结论】多次试验结果稳定,与仿真结果较为接近,说明本次设计的气流分配式排种器满足要求,也表明利用EDEM-Fluent耦合模拟的正确性与可行性。     

稻麦兼用螺旋槽式排种器的设计与试验

为满足苏北稻麦轮作区小麦条播、水稻旱穴直播的种植需求,解决外槽轮排种器播种不均匀、稻麦兼用性不良的问题,设计了一种稻麦兼用螺旋槽式排种器。该排种器主要工作部件为手轮、播量调节装置和排种轮,通过旋转手轮推动播量调节装置改变排种轮工作长度,进而控制排种轮槽大小,实现不同播量条件下的稻麦兼用。设计确定了排种器的螺旋角范围、排种轮槽的直径和高度、排种轮直径等关键结构参数,根据苏北地区稻麦种植的播量要求,划分了排种器的工作区段。为获得最佳螺旋角度,选取小麦开展试验,得到排种器最佳螺旋角为30°;最佳螺旋角条件下,以转速和工作长度为变量,开展水稻和小麦排种性能试验。结果表明:排种器播种小麦的最佳转速为34.93 r/min,最佳工作长度为1.28 cm;播种水稻的最佳转速为35 r/min,最佳工作长度为0.6 cm;构建了小麦排量预测模型,该模型决定系数R~2为0.987。对排种器播种宁麦13、苏麦11和水稻南粳46、苏秀867适用性进行验证,结果播种小麦的破碎率分别为0.24%和0.27%,变异系数分别为1.71%和1.66%,排种量与预测值间的偏差分别为7.14%和7.78%;播种水稻的合格指数分别为92.40%和91.73%,漏播指数分别为3.73%和4.26%,重播指数分别为3.87%和4.01%,变异系数分别为3.11%和3.84%。排种器对稻麦品种的适用性良好。     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。     

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。     

气吸式花生膜上精量穴播轮田间作业性能测试

【目的】选用自行设计开发的穴播轮进行花生田间成穴、播种性能试验,研究气吸式花生膜上精量穴播轮的作业性能,分析其影响因素及影响效果。【方法】采用单因素分析法,对不同作业速度(0.32,0.76和1.02m/s)下的膜孔尺寸、孔穴错位率、膜下播种深度合格率、穴距合格率进行测试与分析;采用多因素正交试验的方法,在不同吸种孔线速度(0.11,0.24,0.33m/s)、不同吸种负压(3.66,3.98,4.65kPa)条件下对花生种子播种质量进行测试与比较。【结果】作业速度对穴播轮成穴及播种性能影响较为显著,低速作业时成穴性能较好,膜孔尺寸、孔穴错位、膜下播种深度、穴距均较好;高速作业时孔穴错位率较大,且穴距变异较大,漏播率增大。吸种孔线速度及吸种负压对播种质量影响显著,随吸种孔线速度的增加,漏播指数增加,重播指数减小;随吸种负压的增加,穴粒数的合格率增加,重播指数相应提高。【结论】在满足成穴质量要求的基础上,当作业速度为0.76m/s(吸种孔线速度为0.24m/s)、吸种负压为4.65kPa时,穴播轮作业质量最优,此时合格指数为95.0%,空穴指数为1.0%,重播指数为4.0%,孔穴错位率为4.0%,膜下播种深度合格率为95.0%,穴距合格率为95.0%,成穴质量、播种质量均能较好地满足花生精量穴播的要求。     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。