科研动态

可调式内侧充种排种器的研究简介：内侧充种垂直四盘排种器，具有良好的充种性能，自1984年研制成功以来，已被许多厂家应用于多种型号的精量穴播机上。由于该排种器对不同品种的种子需要更换相应型孔的排种轮，限制了它的广泛应用。该项研究，通过对可调式内侧充种排种器的理论分析和实验，论述了排种器的工作原理，确定了可调型孔的几何形状及主要参数的选择方法，建立了种子的几何尺寸与型孔尺寸及可调变量的函数关系，经实验表明，该排种器能穴播多种作物，对种子几何尺寸要求不严，在不选种的条件下，能达到较高的单粒播种精度。研究人…     

一种新型内充种式精密排种器

结合型孔深度可变的排种器和内充种式排种器的优点,设计了一种新型内充种式精密排种器;分析了影响排种器单利率的主要因素;阐述了关键参数的确定方法.采用固定凸轮活销机构,使型孔轮的型孔深度根据种子在充填分离、清种定量和排种过程中的要求而变化,使排种器对不同形状和尺寸的种子适应性较好.采用内充种,利用种子的重力和离心力囊种,空穴少,在型孔轮直径相同的情况下,可布置型孔数较多,排种频率较高,适应播种机的高速作业.利用旋转的刷毛式刷种轮清种,清种效果较好且对种子损伤小.该排种器单粒率较高,适用于大豆、花生和玉米等大粒种子的精密播种.     

一种型孔深度可变的排种器

设计了一种型孔深度可变的排种器,分析了影响排种器单粒率的主要因素.通过采用的固定凸轮活销机构实现型孔轮的型孔深度可变,根据种子在充填分离、清种定量和排种过程中的要求,改变型孔深度,提高了排种器对不同形状和尺寸种子的适应性.由外槽轮根据排种器的排种量,定量向充种区补充种子,保证了排种器在充种区域内始终保持最佳种子量,减少了种子在充填分离过程中因相互作用、干扰产生空穴.同时,在清种定量的过程中,刷轮需清除的种子量较少,便于清种,提高了排种器单粒率,适用于大豆和玉米等大粒种子的精密播种.     

倾斜圆盘勺式精密排种器投种过程分析

以种子几何形状和尺寸的变化为基础，分析了倾斜圆盘勺式精密排种器的结构参数和工作参数对实际投种角的影响以及相邻两粒种子在投种过程中的时间间隔偏差，进而建立了种子在种床内粒距实际分布的数学模型。分析结果表明，种子的几何尺寸、投种轮的高度、播种机的前进速度和投种轮的直径影响投种时种子运动的速度和方向，从而导致实际粒距的变化。为保证排种器顺利投种，建立了投种口长度与排种器参数间关系和参数组合的限制条件。     

异形孔窝眼轮式油菜排种器设计与试

设计了一种异形孔窝眼轮式油菜排种器,阐述了它的结构形式及工作原理,选择了合理的窝眼布置方式.通过正交试验分析了型孔布置方式、型孔尺寸和排种轴转速对排种器排种均匀性、合格率、漏播率和重播率的影响.在最优参数组合下进行播种试验,其播种合格率为98.3%,漏播率为0.6%,重播率为1.1%,对油菜种子适应性好.     

油菜多功能精量排种器的设计

根据对3种油菜品种物理特性的对比试验及分析,得出油菜多功能精量排种器是一种较为实用的油菜免耕直播排种器,论证了该排种器的排种性能及其应用于油菜免耕直播的可行性,并进行了油菜籽粒物理性状对比试验,通过台架试验对籽粒三维尺寸和型孔进行对比,确定同一排种轴上设定3种不同尺寸的椭圆腰型窝眼型孔,并通过研究和分析排种器的功能结构,对排种器的护种盒进行护种板材质与排种孔坡度的改型。试验表明:该排种器大大减少了籽粒滞留于排种器内的现象,充种效果良好。     

限制充种姿态-正负压式小麦精密排种器设计与试验

针对目前小麦种子尺寸小、形状不规则导致传统排种器存在漏充率高、充种合格率低等问题,设计了一种限制充种姿态-正负压式小麦精密排种器。排种器基于限制种子充种姿态的原理,增设弧形辅助充种板和搅种盘,使种子长轴与型孔长轴近似位于同一平面,在正负压良好充种的基础上获得更佳的单粒充种性能。通过对充种过程及种子田间分布情况的分析,计算确定排种器关键结构参数：型孔列数3列,每列型孔个数30个,型孔长度8mm、宽度5mm、深度3mm;并采用EDEM软件进行仿真试验,确定了弧形辅助充种板的最优角度为5°。在此基础上,利用Design-Expert软件,以型孔轮转速、真空度、搅种盘转速为试验因素,以充种合格率、漏充率、重充率为评价指标,进行三因素三水平二次回归正交试验。通过构建回归方程及响应面数学模型,分析了各试验因素对排种器充种性能的影响,且对试验参数进行综合优化,确定最佳参数组合：型孔轮转速66.27r/min、真空度3.52kPa、搅种盘转速52.00r/min,并进行试验验证,得到排种器充种合格率为92.70%,漏充率为3.47%,重充率为3.83%。该排种器满足小麦精密播种对排种器的性能要求。     

气力槽轮组合式蔬菜精密排种器吸嘴型孔设计与试验

针对蔬菜品种多、种子差异大的特点,设计了一种气力槽轮组合式精密排种器,以满足多种蔬菜种子类型精密播种的需求。设计的精密排种器采用二级排种方式,第一级采用小结构槽轮排种器进行排种,第二级采用负压吸种、正压投种的气力排种器进行排种;运用三维激光扫描及三维点云计算方法,测量了青菜、萝卜和茄子种子的三轴尺寸,并以此为依据,设计了直孔、锥形孔、圆柱孔、腰圆孔等多种吸嘴型孔;以气室真空度、排种盘转速及吸嘴型孔类型为变量进行了3种种子的排种性能试验。对气室真空度采用单因素试验,试验结果表明:适宜青菜、萝卜、茄子排种的气室真空度分别为4、5、3 k Pa;对排种盘转速及吸嘴型孔类型采用完全组合试验,试验结果表明:排种盘转速为17. 5～22. 5 r/min时3种种子的排种性能较好,尤其在20 r/min时3种种子的排种合格率均达到最高。适宜青菜、萝卜、茄子排种的吸嘴型孔分别为:锥形孔、腰圆孔和直孔,在最优真空度及转速条件下排种合格率分别达到97. 0%、95. 4%、93. 7%,满足播种指标要求。     

气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构。针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率。通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素。通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式。以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84%、漏充率为4.06%,能够实现花生种子有效充种。     

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。     

内侧充种垂直圆盘排种器精播分蘖作物的探讨

介绍了复式型孔的结构、基本原理和控制排种量的方式。通过定性试验和性能试验,论证了复式型孔能够用于分蘖作物（小麦）的精量播种。还在排种量稳定性和播量的精确、可控、定量方面,将内侧充种垂直圆盘排种器与外槽轮式排种器作了比较。     

基于麻类作物的型孔轮式排种器排种性能试验

为探究型孔轮式排种器对麻类作物种子的适应性关系,并为设计多功能精量播种机提供理论依据,在排种性能试验台上分别进行了亚麻、大麻、红麻和黄麻种子的排种性能试验。研究了排种器转速与播量、排种均匀性之间的关系,建立了排种器单位时间的排量与转速的数学模型。试验表明:该排种器适合麻类作物的排种作业,在排种亚麻时,转速应控制在20～60 rmin;排种大麻时,转速控制在10～30 rmin;排种红麻时,转速控制在10～30 rmin;排种黄麻时,转速控制在5～25 rmin。研究结论对采用型孔轮式排种器的多功能精量播种机的设计具有指导意义,并为研究通过转速来控制型孔轮式排种器变量排种提供了理论依据。      

一器多行环槽推送式排种器的优化设计及研究

设计了一种适用于水稻穴直播的一器多行环槽推送式排种器,分析了排种器的工作原理和种子在出种口的受力及运动情况,对排种器的清种和护种结构进行了合理的设计,并对精播条件进行了理论计算,推算出排种盘的理论最大转速。在结合农艺对播种穴距要求的基础上,设计了穴距可调机构,改变不同齿轮啮合得到不同传动比,进而实现播种的穴距可在一定范围内可调节,并通过pro/E对穴距可调结构进行了运动学仿真分析。结果表明:穴距可调机构传动比符合理论传动比要求,穴距可调范围合理,排种器工作可靠。     

基于EDEM-CFD耦合的内充气吹式排种器优化与试验

针对内充气吹式排种器对圆形种子适应性差、排种效果不佳的问题,对内充气吹式排种器进行优化设计,为增强种子充填容积和气流压附力在型孔底部开设不同结构的槽孔。基于离散单元法理论建立玉米籽粒粘结颗粒模型,运用EDEM-CFD耦合分析方法,以型孔内种子在排种盘转动过程中所受的曳力值为指标,在入口风速为30 m/s、前进速度为8 km/h的工作条件下对3种不同型孔结构排种盘进行圆粒种子排种效果的耦合仿真,分析排种过程中圆粒种子所受曳力的变化情况及清种和压种性能。仿真结果表明:同一排种盘中,因大圆粒种子迎风面积大于小圆粒种子,所受曳力均大于小圆粒,迎风面积大的颗粒更易被清出型孔;径向内开方孔盘型孔内气流对颗粒的曳力及压附力均较大,且增大了型孔对种子在径向方向的充填容积,该盘对圆粒种子及混合种子的工作效果均较好。为验证仿真结果进行台架试验,当前进速度为8 km/h时进行3种排种盘工作压强的单因素试验,结果表明,径向内开方孔盘合格率随工作压强的增大而增大,当工作压强大于5.5 k Pa时,合格率超过95%,明显优于其他2个排种盘;对径向内开方孔盘进行前进速度为4~12 km/h、工作压强为4~8 k Pa的双因素试验,结果表明,合格率随着前进速度和工作压强的增大而增大,针对不同前进速度,当工作压强高于6 k Pa时,合格率接近96%,漏播率低于1%。     

机械气力组合式玉米精密排种器

结合机械内充种式排种器的结构特点和气吹式排种器的单粒留种原理,设计了一种机械气力组合式玉米精密排种器。阐述了其基本结构和工作原理,对关键部件进行了设计计算,并对工作压力、重播指数、漏播指数、粒距合格率等性能指标进行了台架试验。试验结果表明,该排种器工作气压低、粒距合格率高,能够适应高速作业需求。     

检测精密排种器性能虚拟仪器的设计

介绍了NI公司推出的虚拟仪器LabWindows/CVI6.0在内侧充种垂直圆盘排种器测试方面的应用;研究了能检测双粒(或多粒)重播情况的检测系统;通过软件设计可以得出各种评价指标—合格指数、重播指数、漏播指数、平均值、标准差及变异系数等。试验表明,检测系统精度满足精密排种器性能要求。     

排种器性能检测中种子位置智能检测方法

根据基于计算机视觉的排种器性能检测的特点，提出了基于神经网络的种子位置智能检测方法。采用两个光轴互相垂直的摄像机监测投种规律，并把以矩法求取的质心图像坐标作为输入节点，构造检测种子质心实际坐标的两个神经网络，并行处理左右两幅图像，从而快速求得种子位置。实践表明，此方法不仅能求出种子位置，而且可全面监测种子的运动情况。     

用图像处理技术检测精密排种器性能

运用计算机图像处理技术，建立了精密排种器性能检测系统，通过种子动态图像的详细分析，采用图像增强、平滑、锐化及分割等预处理方法，有效地提高了图像质量；提出了根据种子的面积和种子间距检测精密排种器性能的特征提取方式。检测试验表明，检测系统精度满足精密排种器性能检测要求。     

变粒径双圆盘气吸式精量排种器优化设计与试验

针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP-12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34. 5 r/min、负压为4. 1 k Pa时,其合格率为90. 46%、漏播率为2. 59%、重播率为6. 94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90. 16%、漏播率2. 77%、播种各行排量一致性变异系数5. 34%、总排量稳定性变异系数4. 86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。     

组合孔内充式油莎豆排种器设计与试验

针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差,种群压实导致充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种组合孔内充式油莎豆排种器。对复式型孔的外孔和内孔长度进行了设计,提高了充填性能;基于最速降线原理设计了回流板曲面,理论分析了回流板上端倾角范围、安装位置及种子在回流板上运动情况;分析了种子与强制排种装置碰撞过程,设计优化了强制排种装置。利用EDEM仿真分析了种群回流运动过程和强制排种过程,探明了回流板种群运动过程,得出在倾斜角为32°的回流板安放位置回流效果较好,表明回流板可以增强种群流动性,避免种群堆积;分析证明了强制排种装置可提高排种器的集穴效果,实现3粒投种一致性。最后进行了投种一致性高速摄影试验、排种轮单排孔排种试验、双因素试验和集穴试验,通过高速摄影分析了油莎豆种子位移及速度变化规律,其结果与数值模拟基本一致,从排种轮单排孔排种试验得出3排型孔排种合格率差异不显著,双因素试验得出在复式型孔内孔长度为8mm、转速为20r/min条件下,排种器合格指数、漏播指数、重播指数可达96.4%、1.5%和2.1%。在较优内窝孔长度和回流板条件下进行集穴试验,试验结果表明在转速为10、20r/min时集穴效果最佳。