气吸式谷子穴播排种器的设计与试验研究

针对现有气吸式谷子排种器播种不均匀导致田间谷子出苗分布杂乱的问题,根据谷子精量播种的农艺要求,设计了1种气吸式谷子精量穴播排种器,以解决传统谷子条播排种器造成的田间出苗杂乱及出苗后间苗工作繁琐的问题。详细阐述了排种器的工作结构及工作原理,结合谷种的运动过程分析,确定了排种器各关键部件的最优设计参数。以播种穴距合格率、充播率、漏播率为试验指标,对其进行台架试验和田间试验,台架试验和田间试验结果均表明,该排种器在中速作业状态下的排种性能最好,其穴距合格率为89.22%,重播率为4.33%,漏播率为4.56%,且工作性能稳定,满足谷子播种的要求。     

气吸式谷子精量排种器性能试验研究

为实现谷子的精量播种,设计一种适应谷子这种小粒径作物播种的气吸式精量穴播排种盘。该排种盘具有成群分布吸孔的特点,可同时吸附多粒种子。利用该排种盘在计算机视觉排种器试验台上进行谷子排种性能试验。分别以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对排种盘孔数、排种盘孔径、排种盘转速和气吸室真空度4个因素进行单因素试验,得到了各因素作业时的较优范围。采用正交试验得到排种性能各因素的较优组合为:排种盘孔数4,排种盘孔径0.8mm,排种盘转速11.0r/min,气吸室真空度-1.2kPa,该组合下,谷子精量排种效果较好,穴粒数合格指数94%,重播指数4%,漏播指数2%,满足谷子精密播种要求。     

滑片型孔轮式水稻精量穴直播排种器设计与试验

为提高水稻机械式精量穴直播排种器的排种精度,根据杂交稻精量穴直播的农艺要求,设计一种滑片型孔轮式杂交稻精量穴直播排种器,阐述其基本结构和工作原理,并对排种轮、滑片和凸块等关键零部件进行设计与分析。选取3种尺寸的杂交稻品种(国丰一号、冈优898和冈优3551)种子作为试验材料,以穴粒数合格率、重播率、漏播率作为排种性能评价指标,在不同排种轴工作转速下,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验。当排种轴转速为30 r·min~(-1)时:中型尺寸水稻种子(冈优898)排种性能最优,合格率83.24%,重播率10.48%,漏播率6.28%;大型尺寸水稻种子(国丰一号)排种性能次之,合格率81.84%,重播率10.27%,漏播率7.89%;小型尺寸水稻种子(冈优3551)排种性能较差,合格率80.14%,重播率15.16%,漏播率4.70%。台架试验显示,滑片型孔轮式排种器对不同尺寸的水稻种子具有较好的适应性,排种性能指标满足杂交稻穴直播的农艺要求。     

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。     

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.     

勺式取种与活塞扎穴组合式水稻排种器的设计与试验

针对现有水稻旱直播排种器存在问题,设计一种勺式取种与活塞扎穴组合水稻旱直播排种器,分析排种器总体结构与工作原理,建立传动机构数学模型,通过分析排种器关键部件取种勺取种性能,建立勺头直径数学模型并确定影响取种勺取种性能试验因素。运用EDEM软件以排种轴转速、种勺深度、勺头倾角、勺颈倾角为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率为试验指标作虚拟正交试验,分析排种器作业过程中重播、漏播问题主因,得到排种性能优化水平组合为排种轴转速20 r·min-1、种勺深度8 mm、勺头倾角150°、勺颈倾角118°。室内试验验证优化水平组合:排种合格率89.73%、重播率7.61%、漏播率2.66%,满足精密播种要求。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。     

杂交稻制种机不育系精量穴播集中排种装置的设计与试验

针对杂交稻机械化制种不育系稻种穴播的问题,根据不育系稻种物理特性参数和农艺要求,设计一种叶形曲线状型孔排种装置,采用EDEM仿真、高速摄像台架试验和正交试验的方法,对排种过程中型孔内稻种的受力与姿态、型孔结构和型孔参数进行研究。性能试验结果表明:1)叶形状型孔内平躺和侧卧稻种姿态充种概率之和>76%具有较好的排种性能。2)当型孔长度、宽度和深度分别为20.27、16.84和7.46 mm时,排种合格率和漏播率分别为92.63%和2.81%,排种性能较优。田间试验结果表明:不育系播种合格率和漏播率分别为82.69%和8.52%,穴距和穴径分别为120.60和38.90 mm,穴距变异系数和穴径变异系数分别为15.07%和29.03%,该精量穴播集中排种装置满足杂交水稻制种不育系直播农艺技术要求。     

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。     

芝麻精量穴播排种器吸种性能分析与试验

针对芝麻人工种植效率低、出苗后间苗定苗费工费时且劳动强度大、缺乏适用的精量穴播排种器等生产实际问题,采用负压吸种、正压投种的正负气压组合排种原理,构建了排种器吸种过程临界负压模型,分析了种子吸附的不同姿态及其与型孔接触面积的关系,采用多目标优化方法,得到了型孔吸附1～4粒种子的临界负压,确定实现芝麻精量穴播的较优型孔直径范围为0.8～1.1 mm。吸种运移状态图像拍摄试验结果表明:芝麻不同吸附姿态及概率为横卧∶侧卧∶直立≈3.5∶1∶1,排种器不同吸种数目所需负压变化规律与临界负压模型一致。通过基于响应面优化试验考察排种盘型孔直径、排种轴转速和气室负压真空度对穴粒数合格率、漏播率和重播率的影响规律,试验结果表明:型孔直径为1.0 mm、气室负压为-800 Pa、排种轴转速为8.66 r/min时,穴粒数合格率为96.04%、漏播率为0.21%、重播率为3.75%,满足芝麻种植农艺要求。     

气吸式绿豆密植精量排种器的优化与试验

针对绿豆作物在高密植条件下播种单粒率低的问题,采用单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,以‘川渝绿1号’绿豆品种为研究对象,以工作压力、型孔直径和型孔数量为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对本研究所设计的气吸式绿豆密植精量排种器的结构参数和工作参数以及排种器对作业速度和绿豆品种的适应性进行研究。结果表明:1)工作压力6.234 kPa、型孔直径2.255 mm、型孔数量60个为最优参数组合,此时排种器合格指数为98.75%、重播指数0.58%、漏播指数0.67%,满足设计要求;2)以最优参数组合进行速度适应性试验,作业速度≤7 km/h时,排种器合格指数均>97%、重播指数<1.5%、漏播指数<2%;3)排种器对绿豆的品种适应性试验中,不同绿豆品种的合格指数均>97.5%、重播指数<1%、漏播指数<2%,满足密植条件下绿豆精量播种的技术要求,且具有良好的品种适应性,可以为绿豆密植精量排种器的设计提供参考。     

气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验

【目的】针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高、劳动强度大和生产效率低等问题,结合南方辣椒种植模式和农艺要求,研制一种气吸式辣椒精量穴直播机。【方法】该机具由主机架、仿形机构、风机、传动系统、变速器、气吸式排种器、开沟装置和镇压装置等组成,可一次完成开沟、播种、覆土和镇压作业。利用负压取种和断压排种的原理,根据辣椒种子物理特性和播种要求,确定了气吸式排种器排种盘尺寸、排种孔数量和大小,满足播种精度和播种量要求。播种部分通过平行四杆仿形机构与主机架连接,可实现播种单体对地仿形,保证开沟和播种深度。【结果】播种量1～3粒/穴的平均合格率为91.16%,平均漏播率为0.18%,平均重播率为8.66%。不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于89%,重播指数均小于4.85%,漏播指数均小于11%,穴距变异系数均小于23.77%,播深合格率为86%。【结论】整机工作性能满足辣椒种植要求,本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考。     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。     

振动对勺轮式排种器排种性能的影响试验

针对排种器在垂直方向的振动特性,搭建垂直振动试验台。以勺轮式玉米排种器为研究对象,优先进行工作速度单因素试验,确定勺轮式排种器在工作速度为2～5 km·h~(-1)排种性能较好;以播种机振动频率、振动幅值、工作速度为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率、变异系数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。试验结果表明,振动幅值和工作速度对4个评价指标均有显著影响,振动频率对除重播率外其他3个因素均有显著影响。各因素对重播率影响程度为振动幅值工作速度振动频率;各因素对漏播率影响程度为振动幅值振动频率工作速度,各因素对合格率均有极显著影响;各因素对变异系数影响程度为振动幅值工作速度振动频率。     

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。     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响

【目的】本文研究了玉米种子形态对窝眼轮式精量排种器性能的影响,为鉴选适合西南地区机播的玉米品种提供理论依据。【方法】选用西南地区审定推广的53个玉米品种,设置3种转速,用窝眼轮式精量排种器进行试验,研究各品种种子长、宽、厚等形态特征对重播、漏播等播种指标的影响。【结果】随播种器转速的增加,漏播率增大,重播率降低,窝眼轮式精量排种器转速以15 r/min为宜;籽粒长与漏播率呈极显著正相关关系,单粒重和单粒体积与重播率呈极显著负相关关系,籽粒长、单粒重和单粒体积,以及指标阈值可作为适合机播品种及种子分类的主要参考指标。【结论】通过测定不同转速下各品种的重漏率,筛选出成单30、荣玉188、正红505、绵单118、国豪玉13等27个品种适宜窝眼轮式精量排种器;种子长、单粒重和单粒体积是影响排种性能的主要因素。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。