嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器设计与试验

针对气吸式排种器气压利用不充分、种盘旋转与橡胶垫存在摩擦、穴播均匀性差等问题,设计了一种嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器。基于ANSYS软件对腔体内部流场进行模拟仿真,以吸孔孔径和吸孔位置分布为影响因素、以气腔压力平均值和吸孔处的平均流速为评价指标进行数值模拟仿真研究。仿真结果表明：气腔流场分布比较稳定,可为吸种提供稳定的负压环境。应用JPS-12试验台进行试验验证,以气腔转速、负压和填种高度为影响因素,以播种合格率、漏播率和重播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0.6对数据完成方差分析和显著性检验,得到回归方程和响应曲面图,通过分析各因素间的交互作用,确定了最佳参数组合：当气腔转速为21.61r/min、气腔负压为4.4kPa、填种高度为15.7cm时,作业性能最好,此时播种合格率93.6%,漏播率3.47%,重播率2.93%。试验结果与优化结果相符,满足粳稻穴直播要求。     

抛掷成穴式水稻精量直播排种器试验

根据水稻精量直播要求既成行又成穴的原则,提出了将谷物清选筛原理用于水稻精量穴直播排种器的设计思想,研制了一种抛掷成穴式水稻精量直播排种机构;排种粒数和种子成穴性的试验结果表明,能实现每次2～6粒的精量穴播,穴径、穴距和行距符合直播要求。     

弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器设计与试验

为满足水稻种植精量穴直播要求,设计了一种弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器。阐述了排种器的工作原理,并应用Matlab软件对投种过程中水稻芽种的弹射轨迹进行了研究。为评价排种器性能,选取龙稻6号、龙庆稻2号、龙庆稻3号为试验品种,以旋转盘工作转速、种箱容种高度为影响因素,以排种合格率、重播率、漏播率为指标,采用二次正交旋转组合设计,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验,构建了排种性能数学模型。运用Design-Expert 6.0.10软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明:当旋转盘工作转速为29.34 r/min和种箱容种高度为60 mm时,龙稻6号排种合格率为87.23%,重播率为9.56%;龙庆稻2号排种合格率为90.86%,重播率为6.97%;龙庆稻3号排种合格率为89.12%,重播率为7.46%。此排种性能满足水稻精量穴直播要求。     

气力式杂交稻精量穴直播排种器设计与试验

为实现杂交稻大田精量穴直播,解决杂交稻直播时因芽种流动性差和细长形状造成种箱中芽种架空或堵塞的问题,设计了一种气力式杂交稻精量穴直播排种器。阐述了其基本结构和工作原理,分析了梳种条对芽种的助吸作用;研究了充种区芽种的受力情况,建立了芽种不同姿态被吸附时吸室真空度方程。试验研究了有无梳种装置,排种盘转速以及排种盘群组吸孔直径、排种盘转速、吸室真空度3因素综合作用对排种性能的影响。试验结果表明:梳种条对芽种起到搅动、梳理作用,有利于提高排种器的充种性能;当排种盘转速为15 r/min,吸室真空度为3.5 k Pa,排种盘群组吸孔直径为1.6 mm时,气力式杂交稻排种器的排种性能最好,其合格率为86.5%。田间试验结果表明,排种器田间播种能够满足杂交稻大田精量旱穴直播的农艺要求。     

水稻穴直播排种器创新设计与试验研究

为了满足水稻的种植要求,在具备农艺条件的基础上,进行排种器结构和功能的创新设计。排种器是直播机最核心的部件,设计的好坏直接影响播种性能的优劣。为此,针对水稻排种器存在的排种盘与壳体存在摩擦、穴播量不稳定及机车速度对播种性能影响大的问题,应用TRIZ进行了理论分析,采用九屏图、技术矛盾和物场模型等多种工具寻求创新方向,分析出解决问题的方案。借助CAD技术对产品进行虚拟样机的设计,完成了参数的确定,各项指标符合加工生产要求。台架正交试验证明:设计的产品满足农艺播种要求,当排种盘转速20r/min、气室真空度4kPa、充种高度10cm时,性能最优。     

气吸式水稻直播排种器参数设计与优化

根据水稻直播农艺要求,确定了气吸式圆盘排种器相关部件参数的取值范围,采用均匀试验设计方法进行了排种性能试验研究,并分析了吸孔孔径、孔数、排种盘转速和气室真空度对合格指数、漏播指数及重播指数的影响,建立了排种器性能指标与相关参数的数学回归模型;在单盘单排孔气吸式排种器试验研究的基础上,研制了新型双盘气吸式排种器,并进行了排种性能试验.结果表明:影响水稻气吸式排种器合格指数的因素依次为气室真空度、排种盘转速、吸孔孔数和孔径,优化参数为:孔径2.2～2.4mm、孔数为54个、转速不超过65rpm和真空度在2.8～3.6kPa时,可以满足水稻芽种直播作业要求.结果对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

水稻直播机排种器对比分析

介绍了我国排种器的研究概况。并结合水稻直播对几种典型排种器的工作原理、性能特点作了对比分析，为水稻直播机的设计制造、选型配套提供参考。     

基于清选筛抛掷原理的水稻精量直播排种器试验研究

我国水稻直播机械大部分只能实现水稻的条播,而根据杂交水稻生长的要求,穴直播更有利于水稻生长。为此,提出了利用谷物清选筛原理设计水稻精量穴直播排种器的设计思想,根据水稻精量穴直播要求既成行又成穴的原则,研制了水稻精量穴直播排种机构。排种粒数和种子成穴性的试验结果表明,该排种器能实现每次2～6粒的精量穴播,穴径、穴距和行距符合直播要求。     

水稻直播机排种器研究现状及发展趋势

排种器是水稻直播机的核心部件,直接影响直播机的播种性能.本文介绍了国内外各种类型水稻直播机排种器,详细阐述国内几种新型水稻直播机排种器,同时分析了排种器工作的各个环节及原理,提出了水稻直播机排种器今后的发展趋势和要求.     

U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植,通过简化排种装置,设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求,设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘,构建了稻种充种、投种过程的力学模型,确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种,借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台,分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时,排种器精量排种性能较优,此时漏播率为0.40%,合格率为94.00%,重播率为5.60%,种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著,对穴距变异系数影响显著,适宜的投种角为28°~33°,此时穴径平均值不高于27.14mm,穴径合格率不低于96.67%,穴距平均值在理论穴距140mm左右,穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%,漏播率为0.83%,重播率为8.89%,穴径平均值为46.71mm,穴径合格率为71.67%,穴距平均值为137.21mm,穴距变异系数为12.64%,满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题,本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件,利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围,明确了转速超过35 r/min后排种器的性能显著下降。以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验,研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响,建立排种性能评价指标的回归预测模型。试验结果表明：排种轮转速为23.06 r/min、型孔深度为8.99 mm、稻种球度为52.7%时,排种器合格率为88.58%、漏播率为4.43%、重播率为6.99%,排种器工作性能最佳。为验证排种器工作性能及优化后参数的准确性,开展了田间试验,试验结果与优化后结果保持一致,回归方程预测结果误差小于2%,验证了试验可行性及参数准确性,在最优参数下排种器穴径合格率为100%、平均穴径为3.62 cm、穴径变异系数为18.45%、平均穴距为22.98 cm、穴距变异系数为8.43%、平均穴粒数为11.08、穴粒数变异系数为17.56%。所设计的排种器具有较好的播种性能、较高的穴径合格率及较低的变异系数,表明该排...     

稻油兼用型成条飞播装置设计与试验

针对水稻和油菜飞播普遍采用漫撒播方式而造成的落种散乱无序等问题,设计了一种可同时适应水稻和油菜条播农艺要求的无人机播种装置。以成条飞播排种系统的兼用化、轻量化、电驱化和模块化为设计目标,采用电驱、工作长度可调的外槽轮组件作为排种器,以舵机带动连杆驱动的自动折叠导种管为投种部件,通过台架试验、场地泥盒飞播试验和田间试验3种方式,确定结构参数和工作参数并验证作业效果。试验结果表明,排种系统在排种电机额定转速及扭矩范围内,能够满足5 m/s以内飞行速度下,油菜播量6～7.5 kg/hm²、杂交稻播量15～45 kg/hm²及常规稻播量60～105 kg/hm²的农艺要求,且各行一致性变异系数、总排量一致性变异系数等性能参数优于行业标准要求,在作业高度1 m、作业速度4 m/s时,泥盒中油菜和水稻种子平均条带宽度分别为6.7、3.8 cm,播后30 d田间幼苗成条效果明显。     

螺旋齿辊式秸秆调质装置性能试验

利用所研制的螺旋齿辊式秸秆调质装置试验台,采用调质齿辊差速转动方式对摘穗后玉米秸秆进行压裂、破节的连续调质正交试验,分析了调质齿辊工作间隙、调质齿辊转速及秸秆喂入速度对秸秆调质性能的影响.试验结果表明,调质齿辊工作间隙对秸秆调质作业性能影响显著,最优参数组合为调质齿辊工作间隙2 mm,调质齿辊转速65 r/min,秸秆喂入速度4 km/h.     

小麦气流辅助直线投种装置设计与试验

针对小麦精量匀播作业条件下气流辅助投种装置内部压力梯度变化方向与种子运动方向不一致、造成种子倒流或碰撞、降低粒距稳定性等问题,设计了一种小麦气流辅助直线投种装置。基于气-固两相流数学模型建立CFD-DEM单向耦合仿真模型模拟投种过程,仿真结果表明：入口气压与管道长度对总压损失及流场压力分布影响显著;投种装置内部流场压力分布均匀,压力梯度变化方向与种子运动方向一致;小麦种子运动轨迹为“直线-曲线-直线”,无倒流与碰撞现象。以入口气压、管道长度、作业速度为试验因素,以粒距变异系数为试验评价指标进行了响应曲面优化试验。试验结果表明：影响粒距变异系数因素的主次顺序为入口气压、作业速度、管道长度;入口气压与管道长度和作业速度均存在交互作用。通过参数优化得到较优参数组合为：入口气压5.1kPa、管道长度24.2cm、作业速度0.11m/s,经土槽试验验证,该条件下粒距变异系数为6.3%,平均粒距为5.3cm,满足小麦精量匀播农艺要求。采用气流辅助直线投种可解决小麦种子倒流与碰撞的问题,从而显著改善播种作业效果,为小麦精量匀播提供技术支撑。     

分体组合振动式超级稻精量播种匀种装置设计与试验

针对超级稻育秧播种环节振动式排种器匀种性能差,难以实现精量播种的问题,设计一种分体组合振动式精量播种匀种装置,并提出了一种基于图像识别的振动匀种控制方法。对振动板关键结构参数：储种盒深度和转向槽角度进行匀种性能单因素离散元仿真分析,结果表明：输送阶段不同时间和空间匀种均匀性变异系数和振动板出口处供种均匀性变异系数随储种盒深度增大而增大,随转向槽角度增大先减小后增大,并确定储种盒深度和转向槽角度分别为12 mm和48°。设计并搭建了种子流图像检测与控制系统,压电振动单体和匀种单元图像检测和整流验证试验表明,当检测到图像中白色低像素占比低于20%,经整流后,白色像素占比可满足设计要求。对分体组合振动式播种匀种装置进行不同匀种电压和具有不同长宽比的3种超级稻品种进行播种性能试验。试验结果表明,当工作电压为150～200 V时,其播种合格率不小于93.47%,漏播率不大于1.00%;3种水稻种子播种合格率均不小于94.17%,漏播率不大于0.67%。该装置能够满足超级稻精量播种要求,且对不同超级稻种子具有较好的适应性。     

水稻气力式排种器挡种装置设计与试验

借助高速摄影观察发现,水稻气力式精量穴播排种器吸种盘上吸孔所吸附的种子会由于吸力不足,在离心力作用下,在到达投种区前从吸孔附近落下,从而产生飞种现象,进而对排种器排出的每穴种子数量以及成穴性产生影响,降低排种精度。为此,设计了一种挡种装置,以含水率为21.1%的培杂泰丰种子为对象,采用多因素试验的方法,研究了不同吸室负压和不同排种盘转速下,安装挡种装置前后对飞种现象的影响;采用单因素试验的方法,研究了安装挡种装置后不同吸室负压下,不同排种盘转速对排种器吸种精度的影响。结果表明,安装挡种装置后,飞种出现范围减小,飞种出现的数量减少,排种器排种精度与成穴性能提高;当转速在25~40 r/min,吸室负压1.6 k Pa时,(1~3)粒/穴概率在93%~97%之间变化。试验结果显示安装挡种装置后能控制飞种的跌落范围,并使部分飞种落回充种室内,从而提高排种器排种精度。     

三七压穴精密排种装置设计与试验

三七播种株行距均为5 cm左右,属于密集精密播种,为实现三七高密度精密播种,克服开沟易堵塞的难题,设计了一种三七压穴精密排种装置。阐述了三七压穴精密排种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,以云南省文山市三七种子为研究对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种装置进行排种性能试验,选取压穴柱直径、前进速度、投种点到压穴点水平距离为试验因素,建立了合格指数、漏播指数、重播指数、各行排量一致性变异系数的数学模型,分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响规律。结果表明,影响合格指数的因素主次顺序为:压穴柱直径、投种点到压穴点水平距离和前进速度。通过参数优化,确定了最优参数为压穴柱直径24. 5～29. 5 mm、投种点到压穴点水平距离330 mm、前进速度0. 44～0. 61 m/s,此时合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于5%。经2BQ-15型三七精密播种机整机试验可知,作业速度为0. 35 m/s时,播种机合格指数最高为93. 5%,满足三七播种要求。     

油菜直播机旋切式微垄种床制备装置设计与试验

针对长江中下游油菜适播期持续干旱或降雨导致土壤含水率波动大影响油菜成苗的实际情况,探究油菜农机农艺融合模式,提出一种旋耕碎土、两侧开畦沟、厢面旋切微垄、微垄表面播种的油菜微垄直播工艺,设计一种油菜直播机旋切式微垄种床制备装置。根据油菜直播株行距配置、根系生长特点,结合垄作土壤水热特性,确定微垄几何尺寸;基于运动学解析腹板端点旋切土壤的运动规律和腹板滚动包络线,从结构角度定性分析被动旋转过程并确定回转半径、腹板数量、腹板顶角范围;利用DEM-MBD耦合仿真,进行单因素试验和正交旋转回归试验,从土壤角度定量研究了腹板数量、腹板顶角、旋切深度、前进速度对微垄成形的影响规律,并得到装置腹板数量分别为6和8的较优工作参数组合;田间试验使用Trimble TX8三维激光扫描仪重构装置作业后微垄厢面,与仿真结果进行对比分析。结果表明,腹板数量分别为6和8时较优工作参数组合为：腹板顶角、旋切深度、有效沟深分别为28.00°、100 mm、83.59 mm和26.50°、92 mm、64.26 mm,田间试验微垄沟深和微垄距平均值为103.08、85.16 mm和332.92、266.88 mm,与仿真...     

农田耕后地表微地貌自走遥控测量装置设计与试验

针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统组成,装置可以通过遥控操作到达指定测量区域并通过手机APP控制激光雷达扫描作业高度和扫描作业速度及实时显示测量装置测量状态信息,实现农田耕后地表微地貌特征高效测量。对装置行走部件悬挂避振机构和驱动机构行走驱动力进行了设计和分析,确定了弹簧避振器中圆柱螺旋压缩弹簧参数和驱动机构驱动电机参数;对微地貌测量系统控制单元硬件和软件进行了设计,确定了控制单元硬件电路和软件工作流程;对装置倾斜误差和系统误差进行了分析,消除了装置倾斜误差和系统误差。开展了装置田间测量试验,对地表厢面微地貌特征及畦沟沟型进行了测量,结果表明：相较于传统针板法测量方式,所开发的微地貌测量装置测量油菜直播机作业后的地表微地貌特征,获得的厢面平整度特征参数高度均方根、表面相关长度、畦沟平均沟宽、沟宽稳定性系数、平均沟深和沟深稳定性系数误差分别为4.01%、4.81%、3.70%、1.34%、2.09%和2.8...     

窝眼轮式油菜排种器排种性能的研究

油菜是中国主要的粮油作物之一。到目前为止,中国对油菜排种器研究特别是对其排种性能的研究还不够深入,排种器的工作效率不高。为此,设计了一种窝眼轮式排种器,介绍了对其播量、均匀性、破碎率和每转排量的试验方法。通过试验得到了油菜排种器转速与播量、均匀性和破碎率之间的关系曲线,分析了转速对播量、均匀性和破碎率的影响,得到了该型排种器各行排量的一致性和总排量的稳定性,探索出了适宜排种器工作的转速范围。