窝眼气吸式超级稻播种装置的研制

窝眼气吸式超级稻播种装置主要由播种部件、机架、控制气阀和气泵等组成,具有结构简单、造价低、易于使用和维护的特点,适用于农业种植专业户或中小规模水稻育秧工厂超级稻穴盘育秧精密播种.为此,对窝眼气吸式超级稻播种装置进行研制.在播种部件的吸种板上设有与每个穴盘孔穴相对应的两个窝眼吸种孔,通过正交试验优选与特定种子相匹配的窝眼孔结构尺寸参数,能够满足不同品种超级稻育秧精密播种要求.该播种装置播种空穴率低于2%,每穴播种1～2粒合格率大于90%,纯工作小时生产率达130～140盘.     

轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机的设计与试验

为了培育适于机械化移栽的杂交稻钵体壮秧苗,满足杂交稻少本壮苗的农艺栽插要求和轻简化栽培的技术要求,研制了2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机。介绍了机具的组成、工作原理、主要技术参数及结构特点;创制了智能双充种室机构,实现了第一充种室空穴光电检测与预报、第二充种室智能振动复充填的构想;研制了智能双充种型孔滚筒杂交稻育秧精密播种器,解决了型孔滚筒育秧播种器作业过程中稻种在充种室内流动性差、充种可靠性低等问题,显著提高了播种性能。为了方便实现软钵盘后续直接进行摆盘作业,设计了一种软钵盘自动嵌放装置,解决了软盘育秧自动化作业的问题。试验表明:2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机功能齐全,自动化程度高,播种精度好,作业效率高,具有较好的应用前景。     

滚筒式毛刷清扫土装置的设计与试验

针对新型超级稻精量穴盘播种机对穴盘清扫土装置的要求,设计了V型螺旋式毛刷滚筒清扫土装置。分析了清扫土装置工作原理,确定了清扫土装置关键参数。将实验装置安装在2SBJ--500型水稻秧盘育秧精密播种流水线上进行了生产试验验证,工作效率400盘/h,合格率为98%;工作效率500盘/h,合格率为94%。结果表明:该装置能较好地清除多余表土,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。     

超级稻穴盘育苗精密播种装置研究

为实现超级稻穴盘育苗,设计了一种气吸振动盘式精密播种装置。选择超级稻常优3号,进行五因素四水平正交试验,研究了相对压力、吸种盘吸孔孔径、振动种盘振动频率、振幅、吸种距离对播种性能指标的影响,构建了其数学模型。采用遗传算法对播种性能指标进行多目标优化,获得最佳工作参数组合:相对压力3.68 k Pa,吸孔孔径1.84 mm,振动频率10.90 Hz,振幅4.09 mm,吸种距离3.92 mm,试验结果与预测值相接近。播种育苗试验表明,采用该播种装置播种可满足超级稻种植的要求。     

气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置设计与分析

针对目前精密播种装置在长时间的播种中容易出现吸嘴被堵塞、播种合格率降低等问题,设计了一种气吸振动滚筒式防堵塞精密播种装置。该装置由滚筒装置、落种装置、振动种盘及加种箱等组成,利用振动种盘振动使其内的种子群做"沸腾"运动;带有负压的吸嘴将种子吸附并携带种子进入排种区,利用重力和正压进行排种;并通过安装在滚筒装置中的导针以实现清理吸嘴中的杂物,可有效防止播种过程中吸嘴堵塞,有利于播种装置实现精量、低伤种率的播种需求。在播种前向加种箱中加入适量的种子,可实现自动精量均匀加种,播种装置加种过程对种子损伤率小,加种效率高,可实现长时间连续播种的需求,播种工作效率可达到225盘/h以上。     

气振式精密播种机自动供种装置仿真与试验

为了实现气吸振动式精密播种机在工作时在不影响播种效率的情况下自动定量供种,以维持种群厚度在合理范围内,实现连续播种,选用常优3号超级稻种子,对每盘448穴的育秧盘进行的播种试验表明:吸种高度不变时从第3盘播种后,每播种13盘需要两个种箱各供种约450g。根据播种过程,确定采用光电传感器计数播种盘数及由PLC控制窝眼轮旋转进行供种的方法。基于EDEM离散元分析软件,选取型孔直径和个数分别进行了两因素和单因素仿真试验,建立了单列型孔的运种量与型孔直径的数学模型,计算得出型孔个数为5、直径为64mm时可满足供种要求。同时,设计了实验装置进行试验验证,结果表明:加种后各盘合格率均在90%以上,达到预期要求,为气吸振动式精密播种机自动定量供种装置的设计提供了思路与理论依据。     

气吸式超级水稻毯状苗盘育秧播种流水线设计

针对超级稻超稀植栽培对育秧播种要求严格的特点,设计了气吸式超级稻毯状苗盘育秧播种流水线.通过吸种板整盘吸种和弹性浮动导种栅格导向对靶投种组合,解决了超级稻育秧播种量小、种子在秧盘上的均匀分布及落种准确定位的问题,为插秧机的精量取秧创造了条件.     

振动式水稻精密播种装置机理分析与试验

为提高振动式水稻精密播种装置的播种性能,分别对其定量供种机构和振动匀种机构的工作机理进行了分析与试验研究。利用离散元软件EDEM模拟了定量供种机构在有无振动作用下的供种过程。通过对比分析可知种箱振动板周期性的小幅振动可缓解种子的漏斗流动,促进扩散流动,同时使排种轮充填区的种子分布状态更加"蓬松",提高了供种频率,实现了稳定定量供种。通过模拟试验探究振动匀种机构不同种槽板对种子的流速和装置播种性能的影响,优选出V-90°、V-105°、V-120°和U1型4组种槽板,为装置优化试验提供了参考,减少了后续试验次数。分别进行常规稻供种和杂交稻低播量供种试验,得到了种箱振动板振动使排种轮供种频率提高3.64%和5.52%,验证了定量供种机构仿真研究结果具有较高的准确性。进行不同种槽板、播量和气压全因素播种性能试验,得到播种效果最佳的种槽板为V-120°种槽板,在40 g/盘杂交稻低播量播种时使用0.26 MPa气压播种,合格指数为93.91%,空穴指数为0.94%;80 g/盘常规稻播种时使用0.28 MPa气压播种,合格指数为96.10%,空穴指数为0,满足杂交稻和常规稻种子育秧播种的技术要求。     

滚筒气吸式水稻播种机吸种技术的研究与试验

水稻播种机是工厂化育秧的关键设备之一,其性能对育秧质量有较大影响.文章分析研究了滚筒气吸式水稻播种器的播种机理及影响播种性能的因素,提出了提高吸种性能的技术措施和方法.     

水稻精密播种器的研究现状与展望

随着水稻种植机械化程度的提高,必然要求育秧、种植的一条龙服务,否则机械化种植模式难以巩固.为此,总结了分别适合钵盘育秧和毯状苗育秧的水稻播种器,分析比较了其特点.针对超级稻育秧的特殊性,提出了一种新机构,并指出进一步研究的方向,为水稻精密播种器的研究提供参考依据.     

磁吸滚筒式排种器种箱振动供种仿真与试验

基于颗粒离散元法,以番茄磁粉包衣种子为对象,采用Hertz-Mindlin接触模型,建立了种子和排种器仿真分析模型,研究了种箱振动频率、振幅对种群运动规律及种箱供种性能的影响。仿真结果表明,在振动频率40 Hz、振幅0.50 mm和0.75 mm时,种群堆积高度稳定,可以达到稳定供种。为了验证仿真模型的可靠性,采用高速摄像拍摄了在种箱振动频率为40 Hz、振幅为0.75 mm条件下的供种情况,种子实际供种情况与仿真结果吻合。以种箱振动频率、振幅为试验因素,在磁吸滚筒式排种器上进行排种性能试验,得出种箱在振动频率40 Hz,振幅为0.50 mm和0.75 mm时,单粒率达92%,漏播率低于3%;在振动频率20 Hz和60 Hz时,不同振幅下的单粒率均小于80%。     

基于EDEM-RecurDyn的玉米指夹式排种器振动特性分析与优化

为降低振动对指夹式排种器排种性能的影响,设计了一种具有辅助夹持结构的玉米指夹式排种器,阐述了指夹式排种器工作原理,并对辅助夹持的指夹和种盘等各关键构件结构进行了优化设计,建立了指夹夹持动力学模型。运用RecruDyn软件建立排种器虚拟样机模型,基于玉米籽粒特性在EDEM软件中构建玉米籽粒颗粒,通过EDEM-RecurDyn耦合仿真模拟了振动条件下排种器充种、携种及排种过程,分析对指夹式排种器排种性能影响的主要因素。最后结合台架试验,选取排种器作业速度、振动幅值和振动频率为试验因素,以排种器合格指数和漏播指数为试验指标进行排种性能试验验证。研究表明,指夹打开28.65°夹持玉米籽粒时,符合指夹式排种器在振动条件下的运动过程,耦合仿真分析结果与指夹式排种器实际运动过程基本一致,夹持过程中指夹和种盘共同配合下能够有效降低振动对排种器夹持性能的影响,满足设计要求;当作业速度为3.8km/h、振动幅值为5mm、振动频率为32.52Hz时,排种器合格指数和漏播指数分别为91.0%、6.68%,排种器台架验证试验得出该参数组合下排种器排种合格指数为和漏播指数分别为90.0%、7.1%,与理论优化值非常接近,证明辅助夹持结构在排种作业中可以保持较好的稳定性,使得排种器具有良好的排种效果,满足精密播种作业要求,为玉米精密播种装置的改进设计提供参考。     

基于DEM-CFD的驱导辅助充种气吸式排种器优化与试验

针对驱导辅助充种气吸式排种器田间高速作业时因充种效果不佳造成排种质量下降的问题,对该排种器进行优化设计,分析了充种过程各阶段影响种子填充的因素,基于确定性颗粒轨道模型,将压力梯度力算法引入排种器DEM-CFD气固两相流耦合分析。从宏观尺度、微观尺度对充种过程各阶段临界点进行划分,并确定了各阶段充种性能评价指标。以种子吸附稳定时间、种子移出阻力、型孔处局部空隙率为指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,对试验结果进行多元回归分析,采用多目标优化方法,确定了排种盘导种槽最佳参数组合为导种槽曲率系数0. 265、深度2. 57 mm、斜面倾角15. 33°。为了验证优化设计结果,进行了排种器静止台架试验和室内振动环境模拟试验,将优化后的排种盘与原排种盘及其他2个测试盘在4种不同作业速度下进行对比,结果表明,优化后的排种盘在高速、振动条件下的充种性能有明显提升,当作业速度为14 km/h、随机振动主激励频率为9. 5 Hz、自功率谱密度峰值为0. 428(m/s~2)~2/Hz时,漏充率为1. 26%,充种性能较为稳定。     

振动对种子流出过程的作用分析

研究播种机种箱中种子的运动机理。阐述种子在种箱内的状态及种子架空的形成与消失,分析振动过程中种子的运动情况、振幅对种子移动的影响及振动时种子流出量,以期为播种机播种装置的设计提供理论依据。     

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。     

基于电磁振动的玉米种子定向排序输送技术

根据振动送料原理,提出了一种实现玉米种子定向排列输送的方法,对种子的定向过程进行了动力学分析,探讨了定向过程中种子各种姿态的变化过程与力学参数之间的关系。以郑单958玉米种子为试验对象,建立了振动定向试验装置;以台阶高度A、滑槽倾角B、振幅C和频率D作为影响因素进行了正交试验。试验结果表明:台阶高度A、滑槽倾角B及其交互作用对种子定向效果具有极显著影响;通过多重比较分析得出试验条件的最佳组合为:台阶高度为4 mm、滑槽倾角为4°、振幅为0.18 mm、频率为51.5 Hz。在最佳试验条件下分别对顺行和逆行种子进行10次重复试验,试验结果表明:顺行定向成功率为93.5%,逆行定向成功率为89.4%。采用高速摄影技术分别对顺行和逆行的种子进行了观察验证分析,分析表明:种子的实际运动状态与理论分析基本吻合。     

铲式玉米精密播种机振动特性模型建立与试验

为了研究铲式玉米精密播种机播种性能与农田不平度激励产生振动之间的关系,推导了稳态响应与理论粒距关系数学模型。由建立的数学模型得出铲式玉米精密播种机的播种性能主要由播种机的结构特征、播种机工作速度、倾斜圆盘勺式玉米精密排种器与耕作土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。理论粒距与实际粒距的对比结果表明,两者分布趋势基本相同,建立的稳态响应与理论粒距关系数学模型可用于对工作状态下播种机的播种性能进行预测和分析。     

气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。     

电磁振动式棉花精密排种器的力学分析

棉花营养钵育苗移栽是具有中国特色的植棉手段之一,对促进棉花早发、提高棉花生产品种具有重要的作用。为此,介绍了电磁振动式棉花精密排种器的结构,建立了排种器的振动模型。通过对棉花种子在排种盘上的运动分析,得出了种子沿排种盘螺旋轨道连续向前滑移的条件,从而为电磁振动式棉花精密排种器的设计提供了理论依据。     

在线式玉米单粒种子检测分选装置设计与试验

针对农业生产中种子精选的需求,设计了在线式单粒种子检测分选装置,实现流水线式种子上料、检测和分选。该装置由上料装置、检测单元、分选单元和控制系统组成。上料装置通过两级振动实现籽粒的平铺,配合传输带完成籽粒的单粒化。检测单元由高速工业相机实时获取种子图像,并传送至上位机检测分析。控制系统根据检测结果和种子在图像中的位置,控制分选单元完成分选。利用搭建的装置采集了1200粒正常种子、1200粒霉变种子和1200粒破损种子的图像,使用HALCON软件提取了单粒种子的18个颜色和12个形态特征,通过偏最小二乘判别分析法进行判别分析,分别构建了种子霉变和破损的检测模型,并利用搭建的装置和模型进行了验证试验。试验结果表明：在线式单粒种子检测分选装置分选速率大于300粒/min;其中霉变种子的分选准确率高于95%,破损种子分选的准确率高于89%。