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。     

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。     

白萝卜气吸式精量排种器结构设计与分析

为满足白萝卜机械种植要求,解决我国西南地区缺乏相关种植机械问题,设计了一种气吸式精量排种器。通过计算与理论分析,设计了排种器关键结构参数;对充种、携种和投种阶段种子受力进行分析,确定了影响播种性能的主要因素。利用Fluent软件仿真模拟不同型孔尺寸参数对负气压室气流影响,确定了最佳型孔直径参数,其型孔直径范围为2.079～2.178 mm。通过参数优化得到最佳参数组合为：排种盘直径200 mm、型孔分布直径160 mm、型孔个数16个、型孔直径2.2 mm。排种性能台架试验结果表明,在工作转速为30.54 r·min-1,负气压室气压为6.58 kPa,排种器单粒合格指数95.61%,漏播指数为0.64%,重播指数为2.04%。该研究结果有助于提高播种器性能,为白萝卜精量播种机器设计与制造提供可靠参考。     

气力式排种器的研究及进展

气力式排种器是气力式精密播种机的主要部件,其性能的好坏决定着播种机的性能优劣,因此是国内外科研的攻关重点。本文就国内外有关气力式的精量排种器的发展、现状及模拟方法的研究作了简要综合分析。     

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。     

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。     

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。     

气力式水平圆盘马铃薯排种器的设计

【目的】针对马铃薯种薯外形尺寸差异性较大、种薯的种皮种芽易受损伤而感染病毒的问题。设计了一种气力式水平圆盘马铃薯排种器.【方法】该排种器利用间歇输种与气力排种相结合的方式来提高排种性能,降低伤种率.【结果】阐述了排种器的工作原理,并确定了排种器的主要结构和性能参数,同时分析了排种盘、间歇式输种装置及拖拉机三者的速度关系.【结论】该排种器能有效解地决马铃薯播种机具因碰撞和挤压造成的机械损伤问题,也为大粒径种子的播种提供了一个新方法.     

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。     

小粒径作物种子气力式排种器适应性试验

针对现有气力式排种器对小粒径种子因吸附力大于重力造成落种困难的不足,设计了1种负压吸种、正压吹种的气力滚筒式小粒径种子排种器。选取油菜籽(球形)、芝麻种子(扁卵圆形)进行试验,以合格率为评价指标,通过转速、吸种压力、吹种压力、振动幅度等影响因素验证排种器的适应性。正交试验结果表明:该排种器能够适应球形、扁卵圆形种子的精播,合格率均能达到90%,球形种子精播效果优于扁卵圆形种子。影响油菜籽精播合格率的因素大小依次为吸种负压、振动幅度、转速、吹种正压;影响芝麻精播合格率的因素大小依次为转速、振动幅度、吹种正压、吸种负压。     

光电感应式油菜种子流监测装置设计与试验

针对油菜气力槽齿盘式精量排种器高速排种过程中种子流不易准确监测的问题,设计出一种光电感应式油菜种子流监测装置,对排种器的落种数量进行实时监测。该监测装置调用ARM嵌入式系统的中断,定时器资源,在时间窗口中采集回归反射型光纤传感器的输出脉冲,计算得到排种器双路各自落种数量以及落种总数,并在液晶屏上显示。选用华油杂62号作为试验对象,以排种盘转速和吸室真空度作为试验变量,以落种数量的监测值和实际值的相对误差作为试验指标,在油菜气力槽齿盘式精量排种器上进行该监测装置的实时监测试验,得到落种数量的监测值;再利用数粒仪计算落种数量的实际值,求出监测的相对误差。试验数据表明,监测值的相对误差不大于5.21%。该装置能够有效实现油菜种子的实时监测,对提高油菜气力槽齿盘式精量排种器排种性能的监测水平,推进油菜排种监测装置的研究具有重要意义。     

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。     

气力板式蔬菜排种器气室真空流场仿真分析

【目的】优化气力板式蔬菜排种器气室结构参数,简化气室气流体为定常不可压的湍流模型.【方法】选用ANSYS软件的FLOTRAN模块,对不同气室结构参数进行仿真分析.【结果和结论】相对整体矩形空腔结构,矩形横槽和纵槽连通气室结构更能节省气流量,提高整体强度;双气源口结构相比单气源口结构相对压力损失小,流场分布均匀性更好;优化的气源口位置在距排种器两侧边缘第4个和第5个吸种孔之间;气室槽深越大,过渡区域相对压力损失越小,吸种孔入口处的相对压力和速度分布越均匀,但排种器整体结构尺寸增大,气腔内形成一定相对压力的稳定流场所需时间更长,槽深取4 mm综合较好.验证试验结果表明,在吸种孔入口中心处,仿真分析结果与实际测量结果比较接近,趋势上具有较高一致性,表明仿真分析优化气室结构参数可行.     

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。     

链传动水稻穴盘精密播种机的研制

针对机械式水稻精密播种机播种质量差、机构传动复杂及伤种率高等问题,设计一种链传动/输送式水稻播种机。设计的链传动水稻播种机主要由型孔轮式排种器、波纹滚筒式覆土器及链条传动/输送机构等工作部件组成,完成了主要工作部件结构参数的设计计算。样机播种性能试验结果表明:随着生产率的提高,播种合格率下降,伤种率增大,当电机输出转速n0=0.1r/s,排种轮转速n2=0.05r/s时,播种机生产率为360盘/h,播种合格率94.3%,单粒率1.0%,重播率5.4%,空穴率0.3%,伤种率仅0.4%,播种效果最好,试验指标均达到或超过水稻精密播种机试验要求。     

扰种侧充槽盘式玉米精量排种器设计与测试

为提高玉米排种器的充种性能,设计了一种扰种侧充槽盘式玉米精量排种器。以玉米籽粒尺寸参数为依据,提出了一种扰种侧充式取种结构,在充种的同时实现调姿扰种与导种,有效提升种群活跃度与充种时长,提高充种效率。建立力学与运动学模型对排种器关键结构参数进行设计及取种原理分析,并采用EDEM软件进行仿真分析明确扰种性能,在此基础上获得了影响排种器工作效率的关键因素：取种盘转速、槽孔深度、充种偏角,并以此为因素进行三因素三水平中心组合试验,建立了合格指数、漏播指数、重播指数的回归模型,分析优化得出在取种盘转速为28 r/min、槽孔深度为8.2 mm、充种偏角为67°时,优化模型预测的合格指数为94.32%、漏播指数为1.95%、重播指数为3.73%。田间试验结果显示：合格指数92.97%、漏播指数2.14%、重播指数4.89%,符合优化模型预测结果,扰种侧充槽盘式玉米精量排种器的各项评价指标符合播种农艺要求。