精密排种器的结构设计范文

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1吸排种试验

1．1试验材料试验采用大种80天的油青菜心，该种子纯度≥95%，净度≥98%，含水率≤7%，平均粒径1．2～1．8mm，千粒质量2．0g。

1．2试验设备和方法试验设备包括:海尔ZW1200真空吸尘器，CZQ型单向风机，标智差压计GM511，广州迪川仪器MF5706－N－25气体质量流量计。为了模拟大田直播，搭建试验台架，试验装置如图4所示。排种装置在实际作业转速下运转，用传送带带动粘有粘胶带的穴盘在排种器下方移动，以模拟播种机与地面的相对移动。吸种负压由吸尘器提供，排种正压和吹种正压由单向风机提供，压力大小通过节流阀调节，压差计和流量计分别测量吸种负压真空度、排种正压和清种流量。排种器和输送带动力由步进电机提供，排种器转速及传送带速度由控制系统中PLC调节，并保证两者速度相匹配。利用SPSS16．0与Excel软件进行试验数据的分析。

1．3试验设计试验设计参考GB/T6973－2005《单粒(精密)播种机试验方法》［7］，确定试验指标为合格系数、重播指数、漏播指数和变异系数。试验指标通过随机放置粘有粘带的穴盘进行抽样统计得出。按照菜心种植的农艺要求，早熟、中熟和晚熟品种的行距株距略有差异，在10～20cm之间［10］，本试验选择株距12cm进行设计。根据前期试验，确定了试验因素为:吸种负压、吹种流量、排种正压和播种机作业速度4个因素。排种器转速和输送带速度根据播种机作业速度而定。试验分为单因素试验和正交试验进行，研究各试验因素对排种器性能指标的影响规律。

2试验结果与分析

2．1单因素试验

2．1．1吸种负压根据前期试验，选择播种机作业速度为1km/h，清种流量为8L/min，排种正压为0．1kPa，选择吸种负压分别为－2、－4、－6、－8kPa4个水平，进行试验，得出吸种负压对试验指标的影响如图5所示。由图5可知:随着吸种负压的增加，合格指数先上升后下降，漏播指数降低，重播指数上升，变异系数基本不变;吸种负压为－2kPa时，吸附力不足，种子漏播严重，重播指数为0，合格指数低;随着吸种负压增大，对种子的吸附力增加，吸附能力增强，漏播指数迅速降低，合格指数迅速增加，吸种负压为－4kPa时，合格指数达到峰值;吸种负压继续增加，漏播指数继续降低，重播指数也随之增加，增速大于漏播指数降低的速度，合格指数降低;在吸种负压增加过程中，变异系数保持平稳。方差分析表明:吸种负压对合格指数、漏播指数影响极显著，对重播指数影响显著，对变异系数影响不显著。

2．1．2清种流量设定播种机作业速度为1km/h，吸种负压为－4kPa，排种正压为0．1kPa，清种流量分别为2、4、6、8、10L/min4个水平，进行试验，得出清种流量对试验指标的影响如图6所示。由图6可知:随着清种流量的增大，重播指数呈下降趋势，漏播指数上升，合格指数先上升后下降;清种流量为2L/min时，吹力不足，未能将多余的种子吹回种箱，重播指数较高，合格指数较低;吸种孔吸附的多粒种子由于所受吸力各异，部分种子吸附不稳定，引起提前排种，导致变异系数较大;随着流量增大，吹力增大，重播指数下降，变异系数也随之降低，当流量为8L/min时，合格指数最高;清种流量继续增大，吹力过大，部分种子被吹落，漏播系数增大，合格指数降低。方差分析表明，清种流量对合格指数、重播指数影响极显著，对漏播指数和变异系数影响显著。3．1．3作业速度设定吸种负压为－4kPa，排种正压为0．1kPa，清种流量为8L/min，播种机作业速度分别为1、1．25、1．5、2、2．25、2．5、2．75、3km/h9个水平，进行试验，得出播种机作业速度对试验指标的影响如图7所示。由图7可知:随着播种机作业速度增加，即排种盘转速增加，合格指数下降，漏播指数上升，变异系数呈上升趋势;播种作业速度不高于2km/h时，重播系数为零，高于2km/h时，重播系数呈上升趋势;作业速度低时，种子与气流场接触时间充分，吸种能力强，漏播指数小;随着播种作业速度的增加，吸种孔与种箱中种子接触时间变短，气流场稳定性降低，吸种不充分，漏播指数急剧增加，合格指数下降。方差分析表明:播种机作业速度对合格指数、漏播指数和重播指数影响极显著，对变异系数影响显著。

2．1．4排种正压设定播种机作业速度为1km/h，吸种负压为－4kPa，清种流量分别为8L/min，排种正压分别为0、0．1、0．2、0．3、0．4kPa5个水平，进行试验，得出排种正压对试验指标的影响如图8所示。由图8可知:排种正压由0kPa增加到0．4kPa的过程中，合格指数、漏播指数和重播指数基本保持稳定，变异系数先下降后上升;排种正压对吸种过程影响不大，因此合格指数、漏播指数和重播指数基本稳定;当排种正压为0kPa时，排种吹力为0，排种孔残余负压会影响到排种的精确度，导致出现延迟排种;随着排种正压的增大，排种吹力增大，变异系数下降;当排种正压增加到0．3kPa以上时，排种吹力过大，由于种子形状大小各异，种子平抛运动的水平速度不一致，与导种管碰撞次数不同，导致变异系数上升。方差分析表明，排种正压对合格指数、漏播指数和重播指数影响不显著，对变异系数影响极显著。

2．2正交试验依据以上分析，选择对试验指标有显著影响的吸种负压、排种正压、清种流量和作业速度4个因素作正交试验。选择L16(45)正交表来安排正交试验。其中，第5列为空列，因素水平如表1所示。对结果进行极差分析，结果如图9～图12所示。合格指数试验指标结果如图9所示。根据生产要求，需要提高合格系数，可得A4B2C3D1为最佳组合。漏播指数试验指标结果如图10所示。根据生产要求，需要降低漏播指数，可得A4B3C2D1为最佳组合。重播指数试验指标结果如图11所示。根据生产要求，需要降低重播指数，可得A1B4C3D1为最佳组合。结果如图12所示。根据生产要求，需要降低变异系数，可得A4B2C3D1为最佳组合。通过综合平衡法考虑合格指数、漏播指数、重播指数和变异系数4个指标的最佳组合，最佳组合为A4B2C3D1，即吸种负压为－7kPa，清种流量为8L/min，排种正压为0．15kPa，播种机作业速度为1km/h。

3结论

单因素试验结果显示，在台架试验中，合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数等指标受吸种负压、清种流量、排种正压和播种机作业速度的影响。正交试验结果显示，排种器的最佳性能条件为:吸种负压为－7kPa，清种流量为8L/min，排种正压为0．15kPa，播种机作业速度为1km/h;此时气力滚筒式精密排种器排种合格指数达到99．52%，重播指数为0．24%，漏播指数为0．24%，变异系数为2．44%。设计出的排种器可根据农艺要求通过联轴器连接安装若干个播种单体，实现多行同时播种。

作者：符耀明 张静 吴钢 吕莹 周士琳 孙芳媛 李志伟 单位：华南农业大学 工程学院