玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标,设计了结构简单、性能测取方便的气吸式排种器试验台,重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197 r/min、气吸室负压为4 kPa、排种盘型孔直径4 mm的工作参数条件下,粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%,满足相关排种试验指标。     

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。     

三七种子的大小对窝眼轮排种器充种性能的影响

【目的】探究窝眼轮排种器型孔尺寸与分级后三七Panax notoginseng种子的适配性对充种性能的影响规律,确定各级三七种子与适配型孔尺寸之间的关系。【方法】将三七种子分为4级,设计了4种不同型孔尺寸的窝眼轮排种器,利用离散元软件EDEM模拟各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种过程,分析各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种性能,得到各级种子适配排种器型孔尺寸,并进行了试验验证。【结果】各级三七种子均有适配型孔排种器,5.0～5.5和6.5～7.0 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为7.5和8.5 mm;5.5～6.0和6.0～6.5 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为8.0 mm。各分级段的种子在其适配排种器中充种时,合格指数均大于95.83%,漏播指数均低于2.00%,重播指数均低于2.17%。确定了种子长轴(l)与孔径(L)之间以及高轴(h)与孔深(H)之间的线性关系方程分别为L=0.58l+4.28和H=0.75h+3.96。【结论】排种器充种性能满足了三七播种的农艺要求,为窝眼轮排种器型孔尺寸的设计提供了理论依据。     

弹性吸种垫式滚轮排种器试验与参数优化

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高弹性吸种垫式滚轮排种器排种性能,应用仿真分析与实际试验方法对排种器主要工作参数作单因素试验,以吸种垫吸孔直径、气吸室负压和种盘转速为自变量,以合格指数、重播指数和漏播指数为响应值,按照二次旋转正交组合试验设计原理,采用三因素五水平响应曲面分析法,分别建立各试验因素与合格指数、重播指数和漏播指数之间的数学回归模型,分析各因素及其交互作用。结果表明,3个因素对合格指数影响主次顺序为气吸室负压、吸种垫吸孔直径和种盘转速,对重播指数和漏播指数影响主次顺序为吸种垫吸孔直径、气吸室负压和种盘转速。基于回归模型优化得到排种器最优工作参数为：吸种垫吸孔直径4.80 mm,气吸室负压3.14 kPa,种盘转速16.29 r·min^-1。此条件下台架试验结果为：排种合格指数92.93%,重播指数6.03%,漏播指数1.04%,优化结果满足玉米精密播种要求。     

基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

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。     

倒挂式圆管气吸玉米免耕精播机的试验研究

针对目前圆盘气吸式播种机存在的气道结构庞杂、风压损失大、动力损耗大的缺陷;以圆管气吸式排种装置为基础研制的倒挂气吸式玉米精密播种机。通过播种机的排种试验测得播种机排种负压值3.8 k Pa、漏播指数3.75%、重播指数8.33%、粒距合格率87.5%、合格粒距变异系数25.7、播种深度平均值42.76 mm、播深合格率87%。与2BYQFH-4垂直圆盘气吸播种机相比,气道结构简单、所需动力小,简化排种器结构,减少气压损失环节,降低风机功率;相关技术指标均达到国家标准,种子破损率低、播深一致、排肥稳定、播种均匀、可实现单粒精密播种。     

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。     

基于离散单元法的高填充率窝眼轮式精密排种器排种仿真试验

【目的】设计一种适应高速播种的高充填率精量排种器,确定该排种器的最佳排种性能参数(排种轮转速、排种轮与种刷及扰动滚筒的传动比、窝眼轮型孔圆角半径).【方法】采用离散单元法,建立3种不同大小的玉米模型,对高填充排种器进行了仿真模拟试验,观察分析玉米籽粒在排种器中的排种、重播、漏播的过程,确定最优参数,并进行试验验证.【结果】确定了排种轮转速为25r/min,窝眼轮圆角半径为1mm,排种轮与种刷和扰动滚筒之间的传动比为1∶2时排种性能最优,此时粒距合格指数为98.6%、重播指数为0.8%、漏播指数为0.6%、排种综合指数为98.9%,试验验证误差5%.【结论】高填充率精量排种器可适用于高速播种,应用离散单元法优化排种器性能参数可减少实际工作量,为设计提供参考.     

倾斜圆盘气吹式播种器设计及试验研究

在分析倾斜圆盘气吹式精密播种器结构及工作原理基础上,对排种盘囊种圆锥型孔的结构参数进行了分析,并确定了种子在排种盘上的运动。以机械三维造型软件Pro/E为手段,对播种器各零件进行了结构造型设计,确定了各零部件的配合顺序和装配关系,完成了精密播种器的装配设计,提高了设计效率和设计质量。以排种盘型孔结构参数和清种气流流量为因素,对排种器工作性能进行了正交试验。试验结果表明,对于试验所用甘蓝种子,在型孔直径Φ1=4.4mm、型孔深度H1=3.3mm、气流流量Q=0.4m3.h-1条件下,播种器的单粒指数S=99.0、重播指数D=2.7、漏播指数L=3.0,满足精密播种的技术要求。试验结果的方差分析表明,排种盘型孔的直径和深度是影响排种单粒指数和漏播指数的主要因素,在排种盘型孔设计过程中,应以保证最高的单粒指数设计型孔的直径和深度,而通过清种气流流量的调节来控制重播指数和漏播指数。研究结果为精密播种器的设计提供了依据。     

气力式水稻精量穴直播排种器排种性能试验

为适应水稻大田精量穴直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量穴直播排种器,该排种器采用推杆、凸轮和梳种条可改善水稻芽种的流动性,排种盘上周向均布有10组群组吸孔,每组包含3个吸孔,可同时吸附2~4粒稻种,芽种损伤小,可满足水稻大田精量穴直播的种植要求。为探究影响精量排种器排种性能的因素并获得因素的最优组合,以黄花占稻种为播种对象,采用单因素试验与两因素三水平全组合重复试验设计方法,对气力式水稻芽种精量排种器进行了排种性能试验研究。单因素试验研究结果表明吸室负压与排种盘转速对穴粒数合格指数、重播指数均产生显著影响,对穴粒数漏播指数存在影响,但影响不显著;充种区稻种堆端面高度对合格指数影响非常显著,当充种区芽种堆高度大于9cm时,有利于改善气力式排种器的充种性能,其穴粒数合格指数均大于80%。两因素三水平全组合重复试验研究结果表明吸排种盘转速X、吸室负压Y均对气力式水稻芽种精量排种器穴粒数漏播指数、合格指数产生显著影响,对穴粒数重播指数影响非常显著,当吸室负压Y为4.5k Pa,排种盘转速X为10r·min~(-1)时,气力式精量排种器排种性能最佳,其穴粒数合格指数为92.5%;穴粒数漏播指数仅为6.3%。该研究可为气力式水稻精量排种器的设计与精量排种性能的提高提供参考。     

双充种型孔滚筒式杂交稻育秧精密播种器设计与试验

目的 为满足杂交稻钵苗育秧低播量精密播种的农艺要求,解决型孔滚筒式育秧播种器作业过程中稻种在充种室流动性差、充种可靠性低、漏播指数高以及型孔易堵塞等问题,设计一种双充种型孔滚筒式杂交稻育秧精密播种器。方法 基于PLC控制技术,搭建型孔充种性能检测与控制系统,对播种器的关键部件进行设计,并通过EDEM离散元软件开展不同型孔形状、第一充种室充种位置角及生产率对充种性能影响的仿真试验,对第一充种区的型孔滚筒工作参数进行优化。研制试验样机并进行性能试验,试验材料为‘培杂泰丰’杂交稻。试验分2步：第1步,第二充种机构不动作,采用三因素三水平正交试验,研究型孔深度、生产率和第一充种室充种位置角对试验指标的影响,验证仿真准确性;第2步,启动第二充种机构,研究进行双充种作用下的不同振动频率对试验指标的影响,探明设计第二充种机构后播种性能。结果 第1步试验结果表明,影响播种合格指数与重播指数的因素主次顺序为型孔深度>生产率>第一充种室充种位置角;影响漏播指数的因素主次顺序为生产率>型孔深度>第一充种室充种位置角。第2步试验结果表明,当型孔形状为椭圆凹槽形,第一充种室的充种位置角为35°、第二充种室振动频率为27 Hz、生产率在400~600盘/h,播种合格指数均大于90%,漏播指数均小于3%,试验结果满足杂交稻低播量精密播种的农艺要求。结论 采用双充种的填充方式改善了播种器每穴的填充性能,减少了漏播指数,本研究结果为轻简型杂交稻钵苗育秧精密播种机的开发提供了理论依据。     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

基于EDEM的窝眼轮式大豆排种器设计

为了推广重庆地区大豆种植,提高大豆产业的机械化发展,结合大豆播种需求,设计了一种窝眼轮式大豆排种器,并介绍了排种器结构及工作原理,根据大豆的几何参数和播种要求,设计计算出排种器的结构参数。以合格指数、重播指数、漏播指数和播种性能指数作为评价指标,采用EDEM软件进行仿真试验,先通过单因素试验确定型孔直径在18 mm左右时,排种器工作性能最佳,再以型孔直径、排种器转速和窝眼轮与毛刷的传动比为试验因素,采用三因素三水平正交旋转组合设计,建立试验因素与评价指标之间的响应面回归模型,结果表明：各因素影响播种性能指数的顺序为型孔直径、窝眼轮转速和毛刷与窝眼轮的传动比。经多目标参数优化后得出：当型孔直径为18.4mm、窝眼轮转速为44 r/min、毛刷和窝眼轮转动比为2.2时,合格指数为83.3%、重播指数为9.7%、漏播指数为7%、播种性能指数为87.2%,排种器播种性能最佳,各项指标满足农艺要求,可以为窝眼轮式大豆排种器设计提供参考。     

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。     

基于模糊PID的电控精量播种系统与试验研究

为解决传统播种机地轮打滑导致播种质量下降的问题,设计了电控精量播种系统,并确定了电机控制数学模型。通过Z-N法和模糊控制完成PID参数整定,借助MATLAB完成模糊PID控制的设计和Simulink仿真,将系统响应时间缩短了0.23 s,提高了控制精度。土槽试验台对比试验表明,电控精量播种系统较传统播种系统播种合格指数提高了6.04%,漏播指数下降了4.57%,重播指数下降了0.61%,合格粒距变异系数下降了2.23%,播种均匀性得到了大幅度提高。系统的合格指数、重播指数、漏播指数和合格粒距变异系数均满足JB/T10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》的要求,播种质量指标的变化均在6%以内,具备较好的播种稳定性。     

基于EDEM的自扰动内勺式大豆精密排种器的设计与试验

为提高大豆精密排种器的充种性能，研究了一款自扰动内勺式大豆精密排种器，通过搅动杆随排种轴的转动提高了排种器勺轮孔内的充种率。研究测量了黄淮海地区常见大豆品种的物理参数，并应用EDEM软件对自扰动内勺式大豆精密排种器进行了仿真试验。结果表明，单粒率最大为97.15%,最小为94.81%;重播指数最大为3.84%,最小为1.95%;漏播指数最小为0.52%,最大为3.64%。台架试验结果显示，单粒率最小为93.31%,重播指数最大为3.92%,漏播指数最大为4.03%,与仿真结果的最小单粒率误差为1.01%,最大重播指数误差为2.08%,最大漏播指数误差为9.68%。说明应用EDEM软件分析自扰动内勺式大豆精密排种器的工作过程是可行的，可以为排种器的优化提供理论基础。     

精密排种器排种质量的机器视觉检测与分析

为开发具有较高效率和精度的精密排种器试验检测系统,研究了一种机器视觉检测技术,它采用视觉传感器采集排种口动态种子流下落时的序列图像,通过图像处理、排种时间检测、型孔种子数识别等过程,获得型孔种子数的频率分布,进而计算合格指数、重播指数、漏播指数等排种质量指标。研究结果表明,采用平稳随机过程模型描述排种时间和型孔种子数序列,采用帧间隔及最大帧种子时间与排种间隔合理匹配的图像采集模式以使种子重复成像,既可保留有用信息,又可在较宽范围内选用帧频率,能够在25~30 Hz常见帧频率下对单粒播和穴播排种器的排种质量进行有效检测。     

基于EDEM的窝眼轮式油菜排种器排种性能仿真与试验

【目的】研究不同型孔结构对窝眼轮式油菜排种器种子群扰动及排种性能的影响。【方法】借助离散元分析软件EDEM对3种不同型孔结构的窝眼轮式油菜排种器进行仿真分析,并进行试验验证。【结果】型孔结构对种子群扰动影响明显,种子群扰动量越大充种性能越好;转速在10~50 r·min~(-1)时,种子群扰动最大的30°倒角窝眼轮合格指数为86.6%~95.8%,明显优于不倒角窝眼轮的67.5%~90.6%和半径1.25 mm倒圆角窝眼轮的79.2%~93.5%。各轮对比试验发现,相同转速下,种子群扰动量越大漏播指数越小,型孔囊种空间大小因倒角方式而不同,且囊种空间越大,重播指数和变异系数也越大。【结论】影响各轮排种性能的主要因素是工作转速;由于重播指数较小,故合格指数主要受漏播指数影响;仿真与试验的结果有偏差,但变化趋势及其相互之间关系基本一致,用EDEM对排种器进行仿真分析具有一定可行性。     

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。