一种双气道的气吸式棉花排种器的试验研究_杨进
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棉花双膜气吸式精量播种机械作业技术推广
张尊川;张广生;陈红艳;卡哈曼
【期刊名称】《农业机械》
【年(卷),期】2008(0)23
【摘要】乌苏市是新疆自治区优质棉生产基地县(市)之一。
棉花种植是乌苏市农业生产发展的主导产业和农民增收、奔小康的重要渠道。
棉花种植耕(整)地、机播、残膜机械回收、机械化学除草、秸秆粉碎还田及机收机械化程度分别为100%、100%、90%、100%、95%和0。
2007年.乌苏市争取国家农机购置补贴150万元,地方配套资金30万元.把棉花精量播种机械的示范、引进作为重点补助对象.示范、引进了新疆石河子科神农业装备科技开发有限公司生产的
2BMJ-4/12型棉花双膜气吸式精量播种机80台。
【总页数】1页(P79-79)
【关键词】气吸式精量播种机;棉花种植;机械作业;技术推广;双膜;农业生产发展;秸秆粉碎还田;农机购置补贴
【作者】张尊川;张广生;陈红艳;卡哈曼
【作者单位】新疆乌苏市农机局
【正文语种】中文
【中图分类】S223.2;S562
【相关文献】
1.气吸式棉花铺膜精量播种机的示范应用 [J], 杨宛章
2.棉花气吸式精量播种双膜覆盖技术 [J], 孙孝贵
3.棉花膜上膜气吸式精量播种技术 [J], 刘春连;沈寿红
4.棉花气吸式精量播种作业注意事项 [J], 宋柱亭;张明仕
5.气吸式和机械式棉花精量铺膜播种机与常规棉花铺膜播种机对比试验 [J], 吐尔逊·买合苏木;艾买提·尼牙孜
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气吸式水稻穴播排种器设计与性能试验王洪超;万霖;车刚;高瑞丽;唐政林【摘要】为了提升水稻穴播排种器的各项指标,从理论上分析了孔的直径、孔组数、排种盘转速和气吸室真空度等对水稻穴播的影响.在满足水稻农艺要求的基础上,改变了传统的播种方式,并进行了参数优化设计与试验研究.采用计算机视觉试验台完成了单因素试验,对大量试验数据分析表明:气吸室真空度和排种盘转速对实现精密播种、提高排种器工作性能有重要的作用,作业高度的影响可忽略不计.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】5页(P103-107)【关键词】排种器;气吸式;水稻;穴播;转速【作者】王洪超;万霖;车刚;高瑞丽;唐政林【作者单位】黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室, 黑龙江大庆163319;黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室, 黑龙江大庆 163319;黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室, 黑龙江大庆 163319;黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室, 黑龙江大庆 163319;黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室, 黑龙江大庆 163319【正文语种】中文【中图分类】S223.2+5;S220.30 引言近年来,人口的逐渐增加,可利用土地的减小,导致全球粮食作物需求不断加大,而这种状况变得越来越严重[1]。
在我国粮食品种中,水稻具有举足轻重的地位,因而国家不断加大力度扩大种植面积,确保人民的温饱[2]。
与撒直播相比,水稻穴播是一种新型的直播方法,适合标准化作业,能够大量的节约稻种[3]。
国外对于水稻直播研究比较早,很多技术具有一定的先进性,以美国水稻机械化水平是最具有代表性[4]。
直播能够节约水稻种子,减轻劳动力的消耗,促进经济的发展[5]。
Navasero等学者设计并研发一种新型的水稻直播机,含有两级装置,第一级的作用主要是把种子从种箱取出,第二级的作用是把种子平均分配到各个排种器。
农业机械化与电气化气吸式棉花精量穴播器的设计与试验杨徐飞杨继芳(新疆石河子职业技术学院,新疆石河子832000)摘要:单粒精密播种可以让作物生长匀称整齐,减去了间苗定苗的工作步骤,节省了很多时间。
气吸式棉花精量穴播器是目前国内外使用较为广泛的机械精密播种机器,它的结构与机械式相比较为复杂,但播种的效率和质量更高。
本文针对气吸式棉花精量穴播器挡盘、取种盘、断气装置、分种盘、鸭嘴滚筒的设计进行概述,并讨论了气吸式棉花精量穴播器使用实验中常出现的问题和解决方案。
关键词:气吸式;棉花;精量穴播器1气吸式棉花精量穴播器的结构和工作原理穴播器腰带总成、鸭嘴滚筒、取种盘、刷籽器、分种盘、刮种器、挡籽板块、穴播器轴、穴播器盖片、断气块等装置共同构成了气吸式棉花精量穴播器。
气吸式棉花精量穴播器作业时,驱动轴带离心风机,通过管道传递使得气室产生负压,形成高度真空状态,取种盘的两侧形成了压力差,种子因为气力作用吸附到取种盘上穴播器内的种子随着取种盘不断转动,刷籽器在此时负责用连续轻微敲碰的方式,将多余的种子清除,保证吸种孔处的位置只有1粒种子。
当这一单粒种子运动到适宜落种的区域时,断气块将气室内部的气孔阻断,让吸种孔位置的负压消失,与此同时,刮种器快速接触到种子,让种子和取种盘吸孔处分离,完成一次投种。
惯性和刮种器的推力使种子过种滚到穴播器滚的圈,沿着滚筒的内壁滚动,直到被挡籽板挡落种子通道。
种子在种道中持续滚动,越过竖直位置后落入鸭嘴内腔,随着鸭嘴通道滚入鸭嘴顶端。
成穴装置的鸭嘴破开膜布入土开穴的瞬间,活动鸭嘴受到压力打开,种子即可准确落入土穴中,2次投种完成$1个投种的周期就由1次投种和2次投种2个程序构成$2关键部件设计2.1挡盘和取种盘挡盘是气吸式棉花精量穴播器的骨架,使用金属基金项目:本文是新疆石河子职业技术学院“气吸式穴播器装配线设计与仿真研究”课题的阶段性成果一课题编号ZY2017-21。
作者简介:杨徐飞(1988-),男,汉族,工程硕士,讲师,研究方向:机械设计。
气吸式水稻穴播排种器设计与性能试验王洪超ꎬ万㊀霖ꎬ车㊀刚ꎬ高瑞丽ꎬ唐政林(黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室ꎬ黑龙江大庆㊀163319)摘㊀要:为了提升水稻穴播排种器的各项指标ꎬ从理论上分析了孔的直径㊁孔组数㊁排种盘转速和气吸室真空度等对水稻穴播的影响ꎮ在满足水稻农艺要求的基础上ꎬ改变了传统的播种方式ꎬ并进行了参数优化设计与试验研究ꎮ采用计算机视觉试验台完成了单因素试验ꎬ对大量试验数据分析表明:气吸室真空度和排种盘转速对实现精密播种㊁提高排种器工作性能有重要的作用ꎬ作业高度的影响可忽略不计ꎮ关键词:排种器ꎻ气吸式ꎻ水稻ꎻ穴播ꎻ转速中图分类号:S223.2+5ꎻS220.3㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2019)03-0103-050㊀引言近年来ꎬ人口的逐渐增加ꎬ可利用土地的减小ꎬ导致全球粮食作物需求不断加大ꎬ而这种状况变得越来越严重[1]ꎮ在我国粮食品种中ꎬ水稻具有举足轻重的地位ꎬ因而国家不断加大力度扩大种植面积ꎬ确保人民的温饱[2]ꎮ与撒直播相比ꎬ水稻穴播是一种新型的直播方法ꎬ适合标准化作业ꎬ能够大量的节约稻种[3]ꎮ国外对于水稻直播研究比较早ꎬ很多技术具有一定的先进性ꎬ以美国水稻机械化水平是最具有代表性[4]ꎮ直播能够节约水稻种子ꎬ减轻劳动力的消耗ꎬ促进经济的发展[5]ꎮNavasero等学者设计并研发一种新型的水稻直播机ꎬ含有两级装置ꎬ第一级的作用主要是把种子从种箱取出ꎬ第二级的作用是把种子平均分配到各个排种器ꎮ国内水稻直播机最早是从谷物条播机改进的ꎬ但作业速度低㊁稳定性差[6]ꎮ排种器的自身机构和外部因素都会对排种造成一定的影响ꎬ如孔的形状和分布㊁群组吸孔数及气压大小等ꎬ采用合理的设计参数ꎬ才能达到最佳的状态[7-8]ꎮ为解决上述问题ꎬ设计了一种穴播排种器ꎬ能够提高排种效果ꎬ实现高效快速作业ꎮ为此ꎬ探究种盘的孔径㊁孔数㊁转速和真空度对排种器的影响ꎬ并采用收稿日期:2017-10-16基金项目: 十二五 国家科技支撑计划一般项目(2014BAD06B04-1-3)ꎻ黑龙江八一农垦大学农业机械化工程重点实验室开放课题(2017-2020)ꎻ黑龙江省农垦总局攻关项目(HNK125B-05-08)作者简介:王洪超(1994-)ꎬ男ꎬ黑龙江绥化人ꎬ硕士研究生ꎬ(E-mail)452713509@qq.comꎮ通讯作者:万㊀霖(1971-)ꎬ女ꎬ山东即墨人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ硕士生导师ꎬ(E-mail)381995603@qq.comꎮ机械设计理论进行了设计ꎮ1㊀气吸式排种器基本结构与原理气吸式排种器由种盘㊁密封环㊁储种室及风压调节手柄等构成ꎬ如图1所示ꎮ1.剔种装置㊀2.壳体㊀3.排种圆盘㊀4.吸气管㊀5.搅种轮图1㊀气吸式排种器结构Fig.1㊀Structureofair-suctionseedmeteringdevice工作时ꎬ传动装置带动种盘转动ꎬ为作业提供动力ꎮ播种装置利用负压的吸力原理工作ꎬ稻种被吸在种盘上ꎬ随种盘共同转动ꎮ工作状态与地面是垂直的ꎬ排种盘上设有气流通道孔ꎬ固定在上面的搅种轮ꎬ防止流动性差的种子出现吸空现象ꎮ排种盘与气室之间采用密封圈连接ꎬ保证不漏气ꎬ另一侧与储种室种子接触ꎮ在壳体内部装有清种器ꎬ调节手柄可以改变位置ꎬ清除吸附多余的稻种ꎮ壳体外部与风机用钢丝塑料管连接ꎬ为播种装置提供足够的压力ꎬ壳体内2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第3期部与大气压形成压力差ꎮ在工作状态下ꎬ储种室的稻种在搅种轮的作用下带到充种区ꎬ稻种在压力的作用下被吸附在种盘上ꎮ由于孔数很多ꎬ有的地方会吸附多余的种子ꎬ在携种区有剔种装置ꎬ把它清理掉ꎮ稻种最后到达清种区ꎬ没有气压的吸力ꎬ靠自身的重力进入输种管ꎬ落入种沟ꎬ结束播种过程ꎮ2㊀气吸式排种器参数优化设计排种盘作为核心零部件之一ꎬ决定着作业效果的好坏ꎬ影响较大的结构参数包括孔径大小的设计㊁吸孔的分布㊁群组吸孔组数的设计及气室真空度的设计等ꎮ2.1㊀吸孔孔径的设计吸孔的孔径在播种的过程中起到关键的作用ꎬ在设计孔径的大小时ꎬ首先要考虑种子的大小ꎮ由于不同作物的种子有很大差距ꎬ所以孔径一定要和种子相适应ꎮ其次ꎬ要考虑的就是要提供足够的气压ꎬ才能把稻种吸附在孔上ꎮ如果稻种和孔径相差太大ꎬ会造成漏气或一个孔径吸附多粒种子ꎬ使播种合格率受到一定的影响[9]ꎻ如果稻种和孔径相差太小ꎬ会导致气压不足ꎬ不能将稻种完全吸附在种盘上ꎬ引起漏种ꎮ同时ꎬ孔的大小对于气室真空度有着显著的作用[10]ꎬ孔径和孔数也是影响重播指数的主要因素[11]ꎮ运用公式计算ꎬ找到理论上的孔径ꎬ并进行验证ꎮ在实验的基础上总结出的孔径公式为[12]d=(0.64~0.66)b(1)式中㊀b 种子的平均宽度ꎻ㊀d 吸种孔直径ꎮ结合水稻种子的平均宽度ꎬ最终选取孔径为1.5mmꎮ孔采用锥形孔ꎬ气室另一侧的孔径为2.5mmꎮ2.2㊀吸种孔数的设计吸孔孔数与许多因素都有关ꎬ如播种合格率及粒距等ꎮ在确保机车前进速度不变的情况下ꎬ随着孔数不断地增加ꎬ在播种过程中ꎬ粒距会不断地减小ꎬ当孔数达到一定的极限时ꎬ会导致播种混乱ꎬ各项评价指标都不合格ꎮ另一种情况ꎬ将孔数不断缩小ꎬ在播种过程中ꎬ粒距会不断地增大ꎬ当减小到一定的极限ꎬ漏播率极高ꎮ通过计算ꎬ找到理论上的孔数ꎬ并进行验证ꎮ该装置设计的目的是进行穴播ꎬ每穴满足2~4粒稻种ꎮ在满足孔数要求的情况下ꎬ确定孔组数ꎮ按照农业机械设计手册知[12]Z=πD(1+δ)ipS(2)式中㊀Z 群组吸孔的组数ꎻ㊀D 地轮直径ꎻ㊀δ 地轮滑移系数ꎬ一般取0.05~0.12ꎻ㊀ip 传动比ꎬ取1ꎻ㊀S 穴距ꎮ根据公式和农艺要求ꎬ确定组数为36ꎬ每组孔数为3ꎮ2.3㊀排种盘转速的设计排种盘的速度是评价排种性能的一个重要指标ꎬ随着转速的增加ꎬ播种的频率会逐渐增强ꎬ工作性能也会提高ꎻ同时ꎬ充种的时间也会缩短ꎮ进而导致漏播率加大ꎬ影响播种效果ꎮ由以上分析可知ꎬ在确保排种盘转速的情况下ꎬ找到合适的吸室真空度ꎬ才能达到最佳的播种效果ꎮ适当增大气室真空度ꎬ可以增大对稻种的吸附能力ꎬ但过大会导致重播率提高ꎻ转速变大的过程中ꎬ漏播现象明显ꎬ重播的几率变小[13]ꎮ排种盘转速的大小能够保证稻种的间距和粒数ꎬ同时还能提高稻种的合格指标ꎬ但孔径和孔数起到的作用不显著ꎮ按照农业机械设计手册[12]ꎬ种盘速度不得大于0.35m/sꎮ若没有增加任何辅助设备ꎬ一旦转速超过了这个值ꎬ工作性能将会大大下降ꎮ在实际农田作业中ꎬ由于外界因素的干扰ꎬ需要对排种器进行改进ꎬ通过改进的线速度能到0.5~0.8m/sꎮ2.4㊀气吸式真空度的确定吸室真空度在播种过程中起到提供气压的作用ꎬ其大小将会直接影响吸种效果ꎬ间接地会对排种均匀度造成影响ꎮ吸室的结构根据吸种效果最终选择马蹄形ꎬ对于保证气室真空度一致性起到了很大的作用ꎮ从农业机械设计手册中能得到ꎬ排种器受到种子外界和自然环境的作用ꎮ对于水稻气吸式排种器ꎬ参照文献[14]ꎬ气室真空度最大值要满足公式ꎬ即Hcmax=80k1k2mgCπD3(1+v22gr+λ)(3)式中㊀g 重力加速度(9.8m/s2)ꎻ㊀v 孔中心处的线速度(m/s)ꎻ㊀r 孔的转动半径(m)ꎻ㊀λ 芽种的摩擦阻力综合系数ꎬλ=(6~10) tanθꎻθ为芽种的自然休止角ꎻ㊀C 种子重心偏离种盘的距离(cm)ꎻ㊀k1 吸种可靠性系数ꎻ㊀k2 外界条件系数ꎮ由式(3)可知:影响真空度的因素有许多ꎬ计算过程要严格按照标准ꎻ通过公式得到的是临界值ꎬ在工作状态下要高于临界值ꎮ参数选取越大ꎬ工作性能越2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第3期好ꎬ不容易漏播ꎻ但过大时ꎬ吸孔上出现多余的种子ꎬ使重播率上升ꎻ当过小时ꎬ压力不足ꎬ漏播现象显著ꎮ经计算ꎬ在进行水稻旱直播时真空度范围为2~6kPaꎮ2.5㊀排种器三维模型的确定基于排种器结构的优化设计ꎬ通过UG软件完成三维建模ꎮ在建模环境下ꎬ按照设计好的尺寸绘制ꎬ再通过布尔运算㊁设计特征等相关命令初步建立三维模型ꎬ按照实体进行装配ꎬ并对其进行约束ꎬ如图2所示ꎮ通过干涉分析命令检测ꎬ模型不存在干涉现象ꎮ在仿真模块下ꎬ完成运动参数的设置ꎬ最后进行运动仿真和分析结果的输出ꎬ结果表明各部件工作稳定ꎮ图2㊀排种器的三维模型Fig.2㊀Three-dimensionalmodelofseedmeteringdevice3㊀试验研究3.1㊀试验准备本试验选用龙粳33水稻种子作研究对象ꎬ实验前随机抽选100粒水稻种子ꎬ测量其尺寸特性ꎬ多次测量后取平均值ꎬ如表1所示ꎮ本试验于2017年3月在土槽实验室进行ꎬ试验选择气吸式排种器ꎬ测试设备采用JPS-12型试验台ꎬ其工作性能指标如表2所示ꎮ表1㊀水稻种子的特性参数Table1㊀Characteristicparametersofriceseed品种长/mm宽/mm高/mm含水率/%千粒质量/g水稻7.253.262.1120.4523.98表2㊀JPS-12型试验台性能指标Table2㊀TheperformanceindicatorsofJPS-12meteringdeviceperformancetest-bed项目单位指标种床带速度km/h3.6~12排种轴转速r/min30~150种距测量精度mmʃ2气压动力kPa正压:0~8负压:0~5配套动力kW7.45排种架调节范围上下:0~400mm倾斜:0ʎ~11ʎ3.2㊀试验评价指标测试过程中ꎬ水平皮带速度模仿地轮的行进速度ꎮ排种盘的转速与种床带的前进速度按一定程度调整ꎬ工作状态稳定后ꎬ取中间数据作为统计样本ꎮ试验取250穴为统计样本ꎬ重复3次并取平均值ꎮ排种器试验台通过计算机的识别系统进行数据收集和处理ꎬ降低了人为因素造成的误差ꎮ根据水稻种植的田间要求ꎬ插秧种植时每穴要保证2ʃ1株秧苗ꎬ为了保证水稻出苗率ꎬ每穴播2~4粒稻种ꎬ稻种穴距如图3所示ꎮ图3㊀稻种穴距示意图Fig.3㊀Sketchmapofriceseedspacing本文根据文献[15]ꎬ总结出评价指标ꎮ每穴小于2粒种子ꎬ属于漏播指标ꎻ每穴大于4粒种子ꎬ属于重播指标ꎬ则计算公式为漏播率㊀M=BNˑ100%(4)重播率㊀D=FNˑ100%(5)合格率㊀A=ENˑ100%(6)式中㊀B 稻种数量ɤ1的穴数ꎻ㊀F 稻种数量ȡ5的穴数ꎻ2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第3期㊀㊀㊀E 2ɤ稻种数量ɤ4的穴数ꎻ㊀N 全部穴数ꎮ3.3㊀试验测试影响排种质量的因素有转速㊁孔径及型孔的分布和数量等ꎬ其中转速和气吸室真空度为重要因素[16]ꎮ在孔径为1.5mmꎬ其他因素保持固定的情况下ꎬ研究不同参数对其造成的影响ꎬ现场试验如图4所示ꎮ图4㊀现场试验图Fig4㊀Testchart3.3.1㊀气吸室真空度对排种质量的影响根据理论研究得[10]ꎬ真空度对排种质量的作用较显著ꎮ当气吸室压力过小ꎬ种子的漏播率会上升ꎻ气吸室压力过大ꎬ种子的重播率也会上升ꎮ为了探究最优的范围ꎬ需要对其展开试验ꎮ在转速为50r/min的环境下ꎬ研究不同气室真空度对排种质量造成的影响ꎬ选取5个真空度依次为2㊁3㊁4㊁5㊁6kPaꎬ各项因素都达到稳定状态时ꎬ选取250穴作为统计样本ꎬ计算出各项评价指标ꎬ分析结果如图5所示ꎮ图5㊀转速在50r/min时的排种性能曲线Fig.5㊀Seedmeteringperformancecurveastherotationspeedofseedmeteringdiskiskeptat54r/min㊀㊀在转速为50r/minꎬ带速固定的状况下ꎬ不同真空度下得到的评价指标曲线得出:随着真空度的提高ꎬ使种子的吸附能力变强ꎬ导致重播率变高ꎮ漏播现象变少ꎬ种子合格率在70%~80%范围变化ꎮ3.3.2㊀排种盘转速对排种质量的影响在真空度为4kPa的条件下ꎬ取不同的转速检测排种器的性能ꎮ试验中主要选取5个转速依次为10㊁20㊁25㊁30㊁40r/minꎬ各项因素都达到稳定状态时ꎬ选取250穴作为统计样本ꎬ计算出排种的评价指标ꎬ分析结果如图6所示ꎮ图6㊀气吸室真空度4kPa时的排种性能曲线Fig.6㊀Seedmeteringperformancecurveasthevacuumdegreeinsuctionchamberkeptat4kPa由图6可知:随着转速的增大ꎬ重播率有下降的趋势ꎬ而漏种率一直在上升ꎮ这种现象的原因是孔处的线速度变大ꎬ在充种区停留的时间变短ꎬ稻种被吸附的概率降低ꎮ除此之外ꎬ转速与稻种的离心力成正比ꎬ当气室提供的吸附力小于离心力时ꎬ稻种从吸孔脱落ꎮ其中ꎬ种盘上种子间摩擦和碰撞ꎬ在较高的速度下易造成脱落ꎮ3.3.3㊀投种高度对排种质量的影响投种高度的大小对排种性能是否有影响ꎬ进行试验分析ꎮ在确保其他因素不变的情况ꎬ选取了不同的高度进行试验ꎬ真空度压力为3kPa㊁转速为40r/minꎬ选取250穴作为统计样本ꎬ计算出排种的评价指标ꎬ分析结果如图7所示ꎮ由图7得出:随着高度的增长ꎬ合格率变化不显著ꎬ重播和漏播现象也不显著ꎮ因此ꎬ可以忽略高度的影响ꎮ2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第3期图7㊀不同排种器高度的排种性能曲线Fig.7㊀Seedmeteringperformancecurveasthedifferentseedmeteringheight4㊀结论1)根据理论分析得出影响排种的要素ꎬ其中气吸室真空度和排种盘转速对排种效果有着显著的作用ꎬ作业高度的影响可忽略不计ꎮ2)排种盘作为排种器的核心部件ꎬ根据种子的大小选取不同的吸孔孔径ꎬ对于水稻种子ꎬ一般选1.5mmꎬ排种性能最好ꎮ3)当排种盘转速为50r/min㊁气吸室真空度在2~6kPa范围内时ꎬ重播率逐渐增大ꎬ最高达到28%ꎬ漏播率逐渐减小ꎬ合格变化范围为70.8%~79.6%ꎮ4)当气吸室真空度为4kPa㊁转速为25r/min时ꎬ排种性能较好ꎬ合格率为96.4%ꎮ参考文献:[1]㊀李金泽.关于人口与我国粮食安全问题的研究[J].吉林农业c版ꎬ2013(4):27.[2]㊀崔连连.科研投资对水稻产量贡献率的研究[D].南京:南京农业大学ꎬ2009.[3]㊀陈雄飞ꎬ罗锡文ꎬ王在满ꎬ等.水稻穴播同步侧位深施肥技术试验研究[J].农业工程学报ꎬ2014ꎬ30(16):1-7. [4]㊀高一铭ꎬ闫涛ꎬ刘文杰.国内外水稻直播机械化研究进展[J].农业科技与装备ꎬ2013(1):28-29. [5]㊀陈永凡.水稻旱直播田杂草发生特点及化除技术[J].种业导刊ꎬ2011(6):24-25.[6]㊀翟建波.气力式水稻芽种精量穴直播排种器设计与试验研究[D].武汉:华中农业大学ꎬ2015.[7]㊀刘文忠ꎬ赵满全ꎬ王文明.气吸式排种装置排种性能分析[J].农机化研究ꎬ2008(9):45-47.[8]㊀高富强ꎬ齐鹏ꎬ邱立春.气吸式排种器排种性能影响因素的分析与试验研究[J].农机化研究ꎬ2016ꎬ38(9):191-196.[9]㊀陈进ꎬ李耀明ꎬ王希强ꎬ等.气吸式排种器吸孔气流场的有限元分析[J].农业机械学报ꎬ2007ꎬ38(9):59-62. [10]㊀李林.气吸式排种器理论及试验的初步研究[J].农业机械学报ꎬ1979(3):56-63.[11]㊀袁月明ꎬ马旭ꎬ董润坚ꎬ等.气吸式水稻直播排种器参数设计与优化[J].中国农机化学报ꎬ2012(6):78-82. [12]㊀中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册(上下)(精)[K].北京:中国农业科技出版社ꎬ2007. [13]㊀钟陆明ꎬ陈学庚ꎬ温浩军ꎬ等.免耕播种机气吸式排种器影响因素的试验研究[J].农机化研究ꎬ2012ꎬ34(5):160-164.[14]㊀窦卫国ꎬ王竹瑛ꎬ赵士杰ꎬ等.新型气吸式精量铺膜播种机的试验研究[J].农业工程学报ꎬ1997ꎬ13(3):115-118.[15]㊀国家标准局.GB6937-2005单粒(精密)播种机试验方法[S].北京:中国标准出版社ꎬ2005.[16]㊀何堤ꎬ陈立东ꎬ谢宇峰.气吸式排种器排种质量影响因素的试验研究[J].农机化研究ꎬ2006(1):175-176.PerformanceTestandDesignofRiceBunchPlantingofMeteringPerformanceofAir-suctionSeedMeteringDeviceWangHongchaoꎬWanLinꎬCheGangꎬGaoRuiliꎬTangZhenglin(KeyLaboratoryofAgriculturalMechanizationEngineeringꎬHeilongjiangBayiAgriculturalUniversityꎬDaqing163319ꎬChina)Abstract:Tochoosetherightmeteringisthekeytoricehilldropdrilling.Thispaperstudiesfactorsoftheeffectofseed-meteringthroughtheoreticalanalysisandexperimentalstudy.Theoreticalanalysisshowsthatthediameterofsuctionholeꎬthenumberofsuctionholeꎬthesuctionvacuumandthespeedofseedingdiskallhaveinfluenceonseedingeffect.Asinglefactortestwasperformedusingacomputervisiontestbedꎬthroughalargenumberofexperimentaldataanalysisshowsthatairsuctionchambervacuumandseeddiscspeedareimportanttoimprovetheworkperformanceoftheseederandachieveprecisionsowingꎬtheimpactofthejobheightisnegligible.Keywords:seed-meteringdeviceꎻairsuctionꎻriceꎻbunchplantingꎻspeed2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第3期。
一种新型内充种式精密排种器宋井玲;杨自栋;杨善东;张国海;李洪文【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(035)006【摘要】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.【总页数】4页(P90-93)【作者】宋井玲;杨自栋;杨善东;张国海;李洪文【作者单位】山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】S223.1【相关文献】1.一种新型气压式深孔内槽量具 [J], 田辉;郭辉;肖彬;岳林峰2.一种新型轴承套圈车削内夹式浮动夹具 [J], 刘国仓;王辉;王静静3.一种新型内扩式流体管路接头 [J], 刘润平;杨海波;姜红;孙建博4.一种新型内扩式流体管路接头 [J], 刘润平;杨海波;姜红;孙建博;5.一种新型铝合金铸造用内导式液压缸的研究及应用 [J], 唐建光; 黄智武; 刘广洋; 潘豪; 樊桂萍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
24穴棉花精量穴播器的设计与研究
彭勇;温浩军;潘佛雏;杨海涛
【期刊名称】《新疆农机化》
【年(卷),期】2018(0)3
【摘要】针对目前新疆机械式棉花穴播器少播、卡种及播种精度不高等问题,设计了一种新型穴播器取种装置,介绍了其结构特点及工作原理,利用SolidWorks三维建模软件构建了虚拟装置,根据工作原理分析了该穴播器种子在充种腔进入取种器的速度v,为进一步研究机械式精量穴播器提供一定的理论基础.
【总页数】3页(P14-15,18)
【作者】彭勇;温浩军;潘佛雏;杨海涛
【作者单位】石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;新疆科神农业装备科技开发股份有限公司;新疆科神农业装备科技开发股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】S223.2+3
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伟
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气力式高速精量排种器的设计
张全贵
【期刊名称】《当代农机》
【年(卷),期】2022()6
【摘要】为实现高速精量播种,设计了一种气力滚筒式排种器,通过真空负压吸附种子,正压助力排种的工作原理,滚筒上设计斜面凸台增强吸种功能,使充种效果提高,增加了机具作业速度。
试验表明,斜台的设置,提高了排种器的充种性能,减少了空穴率,提升了粒距合格指数,降低了粒距变异系数。
【总页数】2页(P82-83)
【作者】张全贵
【作者单位】山西省农机发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】S220
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一种双气道的气吸式棉花排种器的试验研究杨进,张晋国,赵金,周国龙,王洪伟,赵晓顺,韩子乐(河北农业大学机电工程学院,河北保定071001)摘要:介绍一种具有双气道的气吸式棉花排种器,通过开闭两条气道中的一条或同时开启两条气道,可以在1 3粒的穴播粒数之间快速调整;通过测量不同品种棉花种子的三维尺寸确定排种盘的尺寸;根据影响排种器性能和效率的主要因素在实验室进行台架试验,得出该气吸式棉花排种器在排种盘吸种孔直径为3mm、转速为30r/min及真空度为4.5kPa时使用效果较好的结论。
关键词:棉花;排种器;穴播粒数;双气道;台架试验中图分类号:S223.2+5;S220.3文献标识码:A文章编号:1003-188X(2017)05-0176-050引言棉花的种植由来已久,棉花为我国的主要经济作物之一。
棉花为了提高播种的效率,提出了精量播种。
精量播种是一种即省种又省工的播种方式,具有极高的经济效益,已成为今后农作物播种作业的发展方向,精密播种机是播种的关键,排种器又是精密播种机的核心部件[1]。
相对于其他农作物,棉花的播种作业因不同棉籽的发芽率有差别,需要调节其穴播粒数。
目前,气吸式排种器的穴粒数调节装置是通过一个可滑动拨片拨去吸种孔上吸附的多余种子,并在排种时集合多个吸种孔所吸附的种子到一起进行排种[2]。
本文设计出一种具有双气道的气吸壳体,并设置两条独立的气吸管路,两条气吸管路可以自由开闭且互不影响。
通过开闭两条气道中的一条或同时开启两条气道,并配合具有内外两圈的排种盘能够使穴播粒数在1 3粒之间快速调整。
1排种器结构气吸式排种器是通过风机吸走气道中的空气使气道中形成负压,同时旋转轴带动排种盘旋转,排种盘上的吸种孔旋转到对应的气道位置则吸附种子,排种盘上的吸种孔旋转到没有对应气道的位置则种子靠自重落下,进行排种。
在种子室内还装有清种片,工收稿日期:2016-04-07基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAD06B00)作者简介:杨进(1987-),男,河北秦皇岛人,硕士研究生,(E-mail)yangjinbcd@163.com。
通讯作者:张晋国(1957-),男,石家庄人,教授,博士生导师,(E-mail)zhangjinguo@hebau.edu.cn。
作时可以剔除吸附的多余的种子;经过清种区时,清种片会将多余携带的种粒清回充种区[3]。
经过清种,可以更好地保证精度,使每个型孔只留1粒种子。
气吸式排种器的主体结构有排种盘、两侧壳体、密封及管路等。
1.1排种盘因排种器具有双气道结构,因此排种盘(见图1)也设计成有两圈吸种孔的结构。
对应外侧气道,排种盘外圈有相邻的两个吸种孔,即当外侧气道单独打开时,每穴排种数量为2粒;对应内侧气道,排种盘内圈有一个吸种孔,即单独打开内侧气道时,每穴播种数量为1粒;当两条气道同时打开时,吸种孔全部能够吸附种子,即每穴播种数量为3粒。
排种盘的直径直接影响穴播器的作业速度,当线速度一定时,排种盘直径较大,会使排种器的作业速度降低;但如果排种盘直径的选择过大,排种器的结构就越大,综合考虑,选取排种盘直径200mm[4]。
图1排种盘Fig.1Seeding plateDOI:10.13427/ki.njyi.2017.05.034测量3种不同的棉花种子的三维尺寸(见表1)取平均值。
从表1中可看出:如果想使两条气道对应的吸种孔上吸附的种子互不影响,内外圈吸种孔的间距应该≥10mm,外圈相邻的两个吸种孔之间的间距应大于5mm。
根据机械手册中确立吸种孔直径的公式[4],有D=(0.64 0.66)b其中,b为种子的平均宽度。
吸种孔的直径加工出2mm和3mm两种,以进行进一步试验。
表1种子尺寸Table1Size of seeds mm 品种种子长度种子宽度种子厚度农大6019.084.773.97硕杂棉2号8.584.814.25冀棉9589.135.004.29 1.2气道壳体气道壳体具有双气道结构(见图2),两条气道相邻,在气道壳体的另一侧加工出对应并独立的气道孔,引出连接管路。
气道部位加工出凹面,用来安装密封垫和排种盘,且凹面的尺寸正好等于密封垫和排种盘尺寸之和。
当密封垫和排种盘安装好后,用螺栓固定上种子壳体使其之间无缝隙连接。
图2气道壳体Fig.2Shell of air-way1.3种子壳体种子壳体(见图3)是用来储存并提供排种盘工作时所需的种子,壳体右侧为吸种区域,排种盘旋转到左侧为护种区域,下端为排种区域。
通常来说,排种器应尽可能地加大吸种区域,以保证充种率。
当排种盘旋转到上方区域时,受到震动等因素影响,吸附不牢固的种子会掉落到壳体内部的斜面上,并落回到吸种区。
图3种子壳体Fig.3Shell of seeds1.4排种器整体结构整个排种器装配爆炸图,如图4所示。
1.螺栓2.种子壳体3.排种盘4.密封垫5.卡簧6.气道壳体7.轴承8.旋转轴9.链轮10.定位销11.气道密封垫12.气道堵板13.管路图4排种器装配Fig.4Assembling of seeder2影响排种器的因素据相关资料,气吸式排种器的排种均匀性和作业效率主要受气道的真空度、吸种孔的尺寸、排种盘的转速及投种高度等影响[5]。
2.1气道真空度的影响真空度的大小是影响排种器吸种率的决定因素,真空度越大时,种子的吸附能力越强;但会增加吸种孔吸附多余种子的概率,从而导致重播率增加。
2.2吸种孔尺寸的影响吸种孔的尺寸在种子允许范围内增加时,吸附能力增加,致使吸附多余种子,重播率增加。
2.3排种盘的转速影响排种盘旋转速度和机具前进速度共同作用影响了排种粒距的均匀性。
排种盘的旋转速度过大时,吸种孔在种子室停留的吸种时间就会减少,也就是说,减小了吸种区面积,所以要合理降低转速。
对以上影响因素进行分析,需要通过理论计算和试验研究结合的方法,得出一个适合棉花播种作业的理论依据,再通过试验台试验和田间试验的检验,最终高效应用于农业生产。
3种子受力分析和台架试验3.1种子的受力分析随着排种盘的旋转,吸种孔转到充种区时,种子吸附在吸种孔后主要受到种子重力、惯性力、吸附力和吸种孔支持力的作用[6,8],如图5所示。
图5种子吸附受力分析Fig.5Force analysis of seeds随着排种盘的不断转动,种子所受的惯性力J的大小不变但方向持续变化,种子自身所受重力G的大小和方向都不变。
如图5可见,种子所受重力和惯性力的合力T的大小和方向也在不断变化。
从吸种时最大后开始减小,当此吸种孔旋转到正上方时,种子重力和惯性力方向恰好相反,即此时吸种孔所需的吸附力最小。
当种子在此吸种孔上继续旋转,所需要的吸附力又逐渐增大[6-8]。
因此,想要使吸种孔吸住种子不掉落,必须满足F·D/2≥T·h式中F—吸附力;D—吸种孔的直径;T—最大合力;h—种子重心与排种盘的距离。
当种子脱离吸种孔后作具有初速度的自由落体运动(见图6),沿排种器吸种孔分布圆的切向排出。
种子在脱离吸种孔后,下落过程不考虑空气阻力的因素,其下落时的运动方程为Vx=V-rωsinθV y =rωcosθ+gt式中V x—种子的水平绝对速度(m/s);Vy—种子的铅直绝对速度(m/s);ω—排种盘转速(rad/s);r—排种盘吸种孔分布圆半径(m)。
当落种时,种子速度的水平分量等于机具速度时,投种效果最好。
图6种子脱离吸种孔的运动Fig.6Seed motion after breaking away from suction hole3.2台架试验台本次用于试验的试验台(见图7、图8)可以调节影响排种器排种工作的多种影响因素,如可以调节负压大小(气道的真空度)、排种盘旋转速度、传送带的速度(即模拟机具前进速度大小)和排种器固定架的高度(即模拟投种高度)。
试验台的传送带上刷油膜来模拟土田条件,可以防止种子弹跳,且整个试验台可以随时停止试验和急停。
图7试验台Fig.7Testing bed3.3试验及数据分析检验排种器性能是否优秀的最重要的指标就是粒距准确。
也就是说,合格率在试验中所占比例是否高于国家标准,且漏播率和重播率是否低于国家规定的比例。
通常查验漏播和重播是规定在大于1.5倍的种子设定粒距上没有播到种子就记录为漏播;而在0.5倍设定粒距中间有多余预设播种穴粒数的种子就记录为重播[6]。
对于本试验,预设的穴粒数为1 3粒。
试验针对影响排种器的两个主要因素下进行,并对两种吸种孔(2mm 和3mm )和两个气道(以下称一次排两粒种子的外侧气道为气道1,另为气道2)的开闭分别进行试验,取得试验数据。
图8控制台Fig.8Operating console3.3.1试验1当真空度为3 5.5kPa 时,进行不同吸种孔直径(2mm 和3mm )下的吸种性能试验,试验中选取排种盘运转平稳时的中间段共计100个吸种孔进行统计,作为统计样本,如图9所示。
漏吸和重吸比值均从排种盘上直接读取,重吸读取值为经过清种片后的结果。
图9试验Fig.9Testing从图9中可以看出:在不同的真空度的试验条件下,吸种孔尺寸为3mm 的排种盘比尺寸为2mm 的排种盘在吸种时漏吸率要好。
而且,在重吸的问题上,因为有清种片的原因,差别并不明显。
因此,以下试验选择排种盘上吸种孔为3mm 的进行试验。
3.3.2试验1选择吸种孔为3mm 的排种盘并对两条气道分别进行试验。
当气吸室真空度设定为4kPa ,选取排种盘转速20、25、30、35、40r /min ,并分别进行台架试验。
在试验开始后,操作控制台确定真空度是否达到设定值,打开油泵刷油膜,最后旋转排种器。
在观察排种器运行平稳后,首先停止试验台的传送带,再停止油泵及排种器旋转。
选取运行平稳的时段作为记录点,每一种试验各测100个粒距进行统计,如表2所示[6-7]。
表2试验2Table 2Test2试验号气道合格率/%重播率/%漏播率/%11/289/8310/151/221/286/8714/90/431/292/916/32/641/286/907/57/551/277/812/521/14当设定气道真空度为定值时,随转速的提高,合格率在排种盘转速为30r /min 以前波动并不明显;但是,当达到一定转速后再继续增加转速会造成漏播率成倍数增长,合格率受此影响也会降低。
观察试验的吸种过程,在排种盘旋转的低转速区域内吸种孔吸取种子的数量会远高于高转速区域,但因清种装置的存在,在合理转速区域内,对于排种的重播率影响并不是很大。
因此,在合适转速区域内,可以通过增加排种盘上吸种孔的数量降低转速。
3.3.3试验3选择吸种孔为3mm的排种盘并对两条气道分别进行试验,当排种盘转速设定为30r/min,选取选取真空度值为3、3.5、4、4.5、5kPa,并分别进行台架试验。