水稻直播机气吹辅助勺轮式排种器设计与试验

为满足水稻直播精量排种的需要,在勺轮式排种器基础上,设计了一种气吹异形孔勺轮式水稻穴播排种器。在确定最佳排种转速与最佳清种方式情况下,用4种不同型孔的排种盘,与不同气吹压力和气吹角度相配合,对培两优98与Ⅱ优8006,2种杂交水稻进行穴播排种试验。试验结果表明:2种稻种在4个型孔下的各项排种指标均达穴播要求,坡状型孔的穴粒合格率和穴距合格率两项指标在4种型孔中最优,梯形孔的穴距标准差和穴距变异系数两项指标在4种型孔中最优。气吹压力范围在1~1.05 k Pa之间,气吹角度在40°~45°之间,4种型孔穴粒合格率可达93%以上,穴距合格率可达92%以上。通过水稻直播机样机田间试验,验证了排种器和直播机设计参数的准确性和整机传动的可行性,排种性能满足水稻穴直播的农艺要求。     

燕麦穴播排种器的设计与试验

燕麦是一种优质的粮饲兼用作物,是山西主要种植的杂粮作物之一。为此,针对燕麦播种过程中无专用的燕麦排种器,作业过程中常出现种子破损、重播或漏播的现象,造成播种质量差的问题,设计了一种型孔式燕麦穴播排种器,并以播种机作业速度、型孔轮转速、型孔直径大小为因素,以穴粒数合格率和穴距合格率为评价指标,采用Design Expert软件分别设计了单因素试验和正交旋转组合试验。结果表明：各因素最优参数组合为播种作业速度0.8m/s,型孔轮转速43.78r/min,型孔孔径9.91mm。对最优参数进行了验证试验,结果表明：穴粒数合格率为84.23%,穴距数合格率为65.62%,穴粒数合格率的误差率为1.6%,穴距合格率的误差率为3.7%,实际结果与优化结果差异较小,优化结果准确可信。研究可为燕麦专用排种器的设计和燕麦专用播种机的设计提供理论依据。     

烟草装盘播种机用精量穴播排种器的试验研究

为了克服气吸式烟草播种机吸孔易堵塞和故障率较高的缺点,研制出采用机械式精量穴播排种器的烟草装盘播种机。与气吸式排种器相比,机械式精量穴播排种器具有结构简单、动力消耗少、工作可靠、故障率低等优点,较好地满足了烟草工厂化集中穴盘漂浮育苗的需要。其精量排种用型孔轴沿轴向设计10个种子集流槽,每个集流槽内均布6个型孔,型孔尺寸直接影响着排种的精度。为此,运用正交试验法优选与包衣烟种相适应的型孔尺寸参数,以满足烟草包衣种子精量播种的需要。试验结果表明:最优尺寸组合的型孔式排种器的空穴率低于2.5%,每穴1粒率达77%以上,工作效率达400盘/h。     

油菜勺式精量穴播排种器设计与试验

针对传统油菜条播排种器用种量大、株距变异系数大、个体生长良莠不齐等生产实际问题,结合油菜种植农艺要求,设计了一种带缺口矩形勺式型孔精量取种的油菜勺式精量穴播排种器,分析了排种器的工作过程,确定了勺轮组合,以及取种勺式型孔尺寸、安装数量、安装倾斜角、勺轮转速等主要参数。采用响应面优化试验分析了取种勺安装前倾角、取种勺式型孔长度和勺轮转速对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,试验表明,在取种勺安装前倾角为47. 5°、取种勺式型孔长度为5. 4 mm、勺轮转速为24. 3 r/min时,穴粒数合格率((3±1)粒/穴)为91. 40%、漏播率(0或1粒/穴)为4. 84%、重播率(大于4粒/穴)为3. 76%,排种性能较优。由田间播种试验统计得到,油菜种植密度为63株/m2,满足油菜农艺种植要求。该研究可为油菜精量穴播排种装置设计提供参考。     

小粒径种子精量穴播集排器型孔轮设计与试验

针对传统小粒径种子型孔轮式排种器充种稳定性差、易卡种的问题,设计了具有倾斜抛物线型孔和环槽凸台搅种结构的型孔轮,可实现油菜、芝麻和小白菜种子（2±1）粒/穴精量穴播。基于种子物料特性与种植农艺要求,构建了种子充种和投种过程的力学模型,分析确定了型孔轮结构参数对充种和投种性能的影响规律及其取值范围;利用EDEM仿真和高速摄像台架试验获得了型孔抛物线顶点至型孔轮中心距离、焦准距、抛物线倾斜角、宽度系数、侧边倾角及环槽凸台深度的较优值,确定了避免型孔卡种与环槽凸台拖带种子的临界条件,得出了种子物料特性与型孔轮较优结构参数的量化关系。利用JPS-12型试验台开展较优结构参数下华油杂62、航天新芝T31-8和五月慢的排种性能试验,3种类型种子穴粒数合格率为92.00%、90.00%、90.67%,穴距合格率为83.67%、81.83%、82.50%。田间试验表明,华油杂62平均出苗数为1.16株/穴,穴株数合格率89.67%（（2±1）株/穴）,穴距合格率81.54%;航天新芝T31-8平均出苗数为1.15株/穴,穴株数合格率85.77%（（2±1）株/穴）,穴距合格率75.51%;满足油菜、芝麻精量穴播要求,为小粒径种子型孔轮式集排器关键部件的设计提供了参考。     

油菜精量穴播集中排种装置设计与试验

为实现油菜轻简化精量播种,设计了一种油菜精量穴播集中排种装置。基于油菜种子的机械物理特性和精量播种要求,提出了适宜油菜穴播1～3粒的渐开线状型孔,确定了主要结构参数。应用EDEM软件构建了穴播集中排种装置仿真模型,分析了型孔长度、截面尺寸和型孔深度对充种性能的影响,发现渐开线状型孔有助于充种,且型孔长度和深度分别为3. 5 mm和2. 6 mm的渐开线状型孔均充种1粒或2粒;护种带提高了投种一致性,当排种轮与护种带间隙为0. 2 mm时,成穴较优。通过台架试验研究了油菜品种和转速对排种性能影响,结果表明:品种、排种轮转速及其二者的交互作用对排种合格率均有显著影响,排种合格率随转速增加呈先增大后减小的趋势,在转速为20～40 r/min时,排种合格率(1～3粒)高于94%,穴距变异系数低于12%; 50穴的总粒数标准误差在10粒之内,排种量一致性变异系数低于10. 0%。田间试验结果表明,油菜平均株数为2. 05株/穴,能够适应不同含水率条件的油菜精量播种要求。油菜精量穴播集中排种装置可实现6行成行成穴精量排种,为轻简化油菜排种器结构设计和成穴精量播种提供了参考。     

苗带清整型夏棉精量免耕播种机设计

根据黄淮海麦棉轮区种植体系的种植要求,研发了一种能同时完成苗带浅旋、开沟、施肥、播种作业的多功能精密棉花播种机。该播种机采用苗带浅旋技术,能够使碎土、破茬、除草等工艺一并完成;采用平行四杆机构,使播种单体有足够的仿形量,保证了播深一致性;勺轮式排种器实现精量穴播,穴粒数、穴距可根据需要随时调整;中凸型镇压轮充分保证了播种部位的压实强度,确保发芽率和出苗率。     

油菜精量穴播机的设计与试验

为适应我国西北地区地膜油菜精量穴播作业需求,解决传统油菜精量穴播机作业中损伤种子、窝孔堵塞、漏播及排种量不稳定等问题,设计了一种油菜精量穴播机。该机采用异形窝孔轮排种器避免种子堵塞,u型槽结构避免损伤种子,且排种投种和成穴器开启同步匹配。田间验证试验表明:油菜精量穴播机在整地覆膜后播种,其空穴率、穴粒合格率及播种深度等均合格,满足油菜地膜种植的农艺技术要求。     

负压式谷子穴播排种器设计及正交试验研究

谷子的机械条播方式不仅浪费种子,且需要人工间苗,用工成本高。为解决此难题,设计了一种负压式谷子穴播排种器,排种盘的吸种孔采用组孔的结构形式。通过JPS-12排种器综合试验台对谷子排种器进行了正交实验,采用三因素三水平试验方案,运用极差分析和方差分析得出了排种盘吸种孔径、排种器转速和气室负压值对穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数的影响显著水平。确定了各因素最优组合:吸种孔径2.0mm、气室负压值-0.8k Pa、排种器转速30r/min。优化定型后排种器的综合试验性能指标分别为:穴粒数合格指数86.67%,穴距合格指数89.33%,空穴指数1.33%,穴距变异系数13.74%,符合谷子精量穴播及农艺要求。     

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。     

油菜精量联合直播机随速播种控制系统设计与试验

针对传统油菜精量直播机多采用被动式地轮驱动排种器,高速时地轮易打滑,导致漏播、断条等现象,影响高速作业精量播种效果,且手动变速箱调整播量难以实现播种粒距、播量的精准调节等问题,设计了一种以STM32为主控器,通过蓝牙模块与手机端微信小程序进行实时数据交互的油菜随速播种控制系统。该系统采用地轮编码器和北斗接收器两种模式分别获取拖拉机低速和中高速作业时的前进速度,主控器分析各传感器数据并生成电机控制指令驱动闭环步进电机带动排种轴转动,实现排种轴转速与拖拉机前进速度匹配及无级播量调节;同时利用微信小程序设置目标粒距、传动比、地轮直径等参数以适用于不同类型播种机,并显示总播量、播种面积等关键参数;分析得出吸附种子临界负压为1477Pa,切换测速方式临界速度为3.7km/h,测速范围为1.44~12.77km/h,电机调速频率为5Hz。台架试验结果表明：随速播种控制系统播种性能优于恒定转速播种,播种速度2.6~7.8km/h时粒距合格指数大于87%。田间试验结果表明：本系统搭载一器双行正负气压组合式油菜精量排种器在作业速度为1.44~7.99km/h时播量误差小于3.9%、粒距合格率不低于84%,满足随速播种要求。     

交错勾齿式小麦精量排种器设计与试验

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过对充种过程中小麦种子姿态分析,确定了型孔的关键结构参数和曲线轮廓。运用离散元法EDEM,分析了排种轮转速和充种区域夹角对充种性能的影响规律。仿真结果表明,排种轮转速对充种时处于有利姿态的种子数量有显著影响,充种区夹角的增大有利于提高充种率,但充种区夹角过大会造成成功充入种子掉落出型孔,降低充种性能。在此基础上,以排种合格率、单粒率、空穴率为指标进行了正交旋转组合试验,获得了最优工作参数组合。在排种轮转速、充种区高度以及毛刷/排种轮转速比分别为18r/min、73mm、2.5条件下,与现有凸齿式小麦排种器进行对比试验,交错勾齿式小麦排种器的排量变异系数比凸齿式排种器降低0.66个百分点,落种过程中排出的种子交错有序下落,具有更好的排种均匀性。     

轮勺式大蒜单粒取种装置设计与试验

针对因大蒜颗粒大、形状不规则和表面粗糙而造成漏播及重播率高的问题,设计了一种轮勺式大蒜单粒取种装置,该装置主要由取种勺、取种轮、驱动电机、支架、种箱等组成。对取种区、输种区和排种区的大蒜分别进行了受力分析,阐述了轮勺式大蒜单粒取种装置的原理,通过离散元仿真软件对取种勺及取种轮的结构形状进行了对比优化,确定了取种勺及取种轮的最优结构,采用数理统计的方法确定了取种勺的尺寸区间。以取种勺的半径、长度和取种轮转速为试验因素,以漏充率和合格率为响应指标进行了正交回归试验,建立了漏充率和合格率的回归模型,对回归模型进行了参数优化。最优参数组合为取种勺半径16. 30 mm、取种勺长度38. 50 mm、取种轮转速10. 0 r/min,在最优参数组合下进行了台架试验,得漏充率5. 50%,合格率91. 10%,与回归模型预测结果基本一致。     

影响刷轮式苗盘精播装置排种的因素分析

详细分析了刷轮式苗盘精播装置排种过程中种子的运动;提出了种子靠自重顺利排出的条件;确定了影响刷轮式苗盘精播装置排种质量的因素,即与固定排种板型孔的直径、种子的尺寸和活动型孔板的移动速度有关,与活动型孔板的型孔直径无关;并优化设计了刷轮式苗盘精播装置中排种板型孔直径。经实验验证,种子可靠自身质重顺利排出,落入苗盘的种坑内,保证了播种质量。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

基于PLC监测系统和远程控制的玉米播种机设计

为了提高玉米播种机的自动化水平和播种精度,设计了一种新型的基于PLC监测系统的远程控制玉米播种机,并对玉米播种机的开沟机械装置和播种机械装置进行了改进,结合PLC监测和控制技术,实现了播深、排种精度和播种机行驶方向的实时监测和控制。为了实现播深和排种精度的自动化调节,使用PLC对开沟器和排种轮进行实时监测,并利用四连杆结构和直流驱动电机对其进行控制,采用灰色预测模型对排种器的排种轮转速进行预测,可以有效地提高播深和播种精度控制的自动化水平。最后,对播种机的性能进行了测试,通过测试发现:基于PLC监测系统的远程控制播种机可以有效地对排种轮转速、播种机行驶速度、行驶方向进行实时监测,播种机的漏播率和重播率都较低,满足高精度播种机的设计需求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

勺轮式排种器设计与大豆种子离散元法排种仿真

排种器作为播种机关键部件,其工作性能与可靠性直接影响播种机整体作业质量。机械式排种器具有结构简单、价格低廉、维修方便等优点,勺轮式排种器作为机械式排种器的一种,在硬度较大、较规则种子播种作业中得到广泛应用。为此,应用Solid Works软件设计了一种勺轮式排种器,应用离散元软件对排种器排种大豆种子进行了计算机数值模拟,得到了排种器工作性能较好的工作参数。由离散元软件计算机数值模拟结果得到:勺轮组合转速为10~13 r/min,排种器种子室内种子数量在1 800~2 100粒时,排种器整体工作性能较好;且适当的振动可提高本设计的排种器的工作性能。该研究为勺轮式排种器的设计与优化提供了一种方法。     

播种机嵌入式超高频无源RFID系统调速特性研究

为了提高播种机播种距离的精度,减少排种器打滑现象,以及降低地形、地质对精密播种的影响,提出了一种新的超高频无源RFID调速优化方法。该方法考虑排种器无级变速和地轮的打滑,根据不同的地形和地质,可以自动调节播种机的速度,达到精密控制播距的效果。系统利用播距控制原理和RFID调速控制原理,将RFID嵌入到了轮胎和排种器中,以STC12C5A60S2作为主控芯片,实现了速度数据的采集、处理和调节。为了验证系统的有效性和可靠性,对普通机和调速机进行了播种测试,从而得到了速度随时间变化曲线及株距等测试数据。对数据进行分析发现:利用RFID调速优化的方法可以实现播种机速度的连续性控制,并且株距明显比普通机的变异系数小,播种精度有了大幅度的提高,可以为播种机的优化设计提供技术参考。     

株距无级调节器试验及输出函数模型研究

株距无级调节器要进行株距的无级调节,必须要建立株距无级调节器转入转速、输出转速、调节架位移和株距之间的函数模型。滑移率是指播种机工作时地轮滑动成分所占的比例,滑移率是影响播种质量的重要因素。为此,利用齿轮转速传感器测得播种机的滑移率,然后反馈给株距无级调节器的控制系统,通过调节株距无级调节器的调节架位移来改变理论播种株距,从而减小滑移率对播种质量的影响,提高播种的均匀性。     

链式玉米精量播种机的设计与试验

针对播种过程中出现的投种点高、种子与排种器和开沟器碰撞致使种子下落位置随机、播种均匀性差的问题,设计了一种链式玉米精量播种机。该播种机主要由外槽轮式排种装置、链式送种装置、传动装置及镇压装置等组成,窝眼轮式排种器精量取种与勺链式穴播器定点投种联合完成播种作业。为研究播种机前进速度、投种包角及投种高度对投种装置性能的影响,以播种株距合格率为指标进行了正交试验。结果表明:投种高度对株距合格率的影响显著,播种机前进速度对株距合格率有一定影响,投种包角对株距合格率的影响不显著;当播种机前进速度为1.5~2m/s、投种包角为30°~45°、投种高度为25~30mm时,株距合格率为96.79%~99.6 7%。田间试验表明,该玉米精量播种机的株距合格率大于9 5%,单粒率≥9 0,空穴率小于5,满足玉米精量播种的要求。