精密排種器的結構設計范文

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1吸排種試驗

1．1試驗材料試驗采用大種80天的油青菜心，該種子純度≥95%，凈度≥98%，含水率≤7%，平均粒徑1．2～1．8mm，千粒質量2．0g。

1．2試驗設備和方法試驗設備包括:海爾ZW1200真空吸塵器，CZQ型單向風機，標智差壓計GM511，廣州迪川儀器MF5706－N－25氣體質量流量計。為了模擬大田直播，搭建試驗臺架，試驗裝置如圖4所示。排種裝置在實際作業轉速下運轉，用傳送帶帶動粘有粘膠帶的穴盤在排種器下方移動，以模擬播種機與地面的相對移動。吸種負壓由吸塵器提供，排種正壓和吹種正壓由單向風機提供，壓力大小通過節流閥調節，壓差計和流量計分別測量吸種負壓真空度、排種正壓和清種流量。排種器和輸送帶動力由步進電機提供，排種器轉速及傳送帶速度由控制系統中PLC調節，并保證兩者速度相匹配。利用SPSS16．0與Excel軟件進行試驗數據的分析。

1．3試驗設計試驗設計參考GB/T6973－2005《單粒(精密)播種機試驗方法》［7］，確定試驗指標為合格系數、重播指數、漏播指數和變異系數。試驗指標通過隨機放置粘有粘帶的穴盤進行抽樣統計得出。按照菜心種植的農藝要求，早熟、中熟和晚熟品種的行距株距略有差異，在10～20cm之間［10］，本試驗選擇株距12cm進行設計。根據前期試驗，確定了試驗因素為:吸種負壓、吹種流量、排種正壓和播種機作業速度4個因素。排種器轉速和輸送帶速度根據播種機作業速度而定。試驗分為單因素試驗和正交試驗進行，研究各試驗因素對排種器性能指標的影響規律。

2試驗結果與分析

2．1單因素試驗

2．1．1吸種負壓根據前期試驗，選擇播種機作業速度為1km/h，清種流量為8L/min，排種正壓為0．1kPa，選擇吸種負壓分別為－2、－4、－6、－8kPa4個水平，進行試驗，得出吸種負壓對試驗指標的影響如圖5所示。由圖5可知:隨著吸種負壓的增加，合格指數先上升后下降，漏播指數降低，重播指數上升，變異系數基本不變;吸種負壓為－2kPa時，吸附力不足，種子漏播嚴重，重播指數為0，合格指數低;隨著吸種負壓增大，對種子的吸附力增加，吸附能力增強，漏播指數迅速降低，合格指數迅速增加，吸種負壓為－4kPa時，合格指數達到峰值;吸種負壓繼續增加，漏播指數繼續降低，重播指數也隨之增加，增速大于漏播指數降低的速度，合格指數降低;在吸種負壓增加過程中，變異系數保持平穩。方差分析表明:吸種負壓對合格指數、漏播指數影響極顯著，對重播指數影響顯著，對變異系數影響不顯著。

2．1．2清種流量設定播種機作業速度為1km/h，吸種負壓為－4kPa，排種正壓為0．1kPa，清種流量分別為2、4、6、8、10L/min4個水平，進行試驗，得出清種流量對試驗指標的影響如圖6所示。由圖6可知:隨著清種流量的增大，重播指數呈下降趨勢，漏播指數上升，合格指數先上升后下降;清種流量為2L/min時，吹力不足，未能將多余的種子吹回種箱，重播指數較高，合格指數較低;吸種孔吸附的多粒種子由于所受吸力各異，部分種子吸附不穩定，引起提前排種，導致變異系數較大;隨著流量增大，吹力增大，重播指數下降，變異系數也隨之降低，當流量為8L/min時，合格指數最高;清種流量繼續增大，吹力過大，部分種子被吹落，漏播系數增大，合格指數降低。方差分析表明，清種流量對合格指數、重播指數影響極顯著，對漏播指數和變異系數影響顯著。3．1．3作業速度設定吸種負壓為－4kPa，排種正壓為0．1kPa，清種流量為8L/min，播種機作業速度分別為1、1．25、1．5、2、2．25、2．5、2．75、3km/h9個水平，進行試驗，得出播種機作業速度對試驗指標的影響如圖7所示。由圖7可知:隨著播種機作業速度增加，即排種盤轉速增加，合格指數下降，漏播指數上升，變異系數呈上升趨勢;播種作業速度不高于2km/h時，重播系數為零，高于2km/h時，重播系數呈上升趨勢;作業速度低時，種子與氣流場接觸時間充分，吸種能力強，漏播指數小;隨著播種作業速度的增加，吸種孔與種箱中種子接觸時間變短，氣流場穩定性降低，吸種不充分，漏播指數急劇增加，合格指數下降。方差分析表明:播種機作業速度對合格指數、漏播指數和重播指數影響極顯著，對變異系數影響顯著。

2．1．4排種正壓設定播種機作業速度為1km/h，吸種負壓為－4kPa，清種流量分別為8L/min，排種正壓分別為0、0．1、0．2、0．3、0．4kPa5個水平，進行試驗，得出排種正壓對試驗指標的影響如圖8所示。由圖8可知:排種正壓由0kPa增加到0．4kPa的過程中，合格指數、漏播指數和重播指數基本保持穩定，變異系數先下降后上升;排種正壓對吸種過程影響不大，因此合格指數、漏播指數和重播指數基本穩定;當排種正壓為0kPa時，排種吹力為0，排種孔殘余負壓會影響到排種的精確度，導致出現延遲排種;隨著排種正壓的增大，排種吹力增大，變異系數下降;當排種正壓增加到0．3kPa以上時，排種吹力過大，由于種子形狀大小各異，種子平拋運動的水平速度不一致，與導種管碰撞次數不同，導致變異系數上升。方差分析表明，排種正壓對合格指數、漏播指數和重播指數影響不顯著，對變異系數影響極顯著。

2．2正交試驗依據以上分析，選擇對試驗指標有顯著影響的吸種負壓、排種正壓、清種流量和作業速度4個因素作正交試驗。選擇L16(45)正交表來安排正交試驗。其中，第5列為空列，因素水平如表1所示。對結果進行極差分析，結果如圖9～圖12所示。合格指數試驗指標結果如圖9所示。根據生產要求，需要提高合格系數，可得A4B2C3D1為最佳組合。漏播指數試驗指標結果如圖10所示。根據生產要求，需要降低漏播指數，可得A4B3C2D1為最佳組合。重播指數試驗指標結果如圖11所示。根據生產要求，需要降低重播指數，可得A1B4C3D1為最佳組合。結果如圖12所示。根據生產要求，需要降低變異系數，可得A4B2C3D1為最佳組合。通過綜合平衡法考慮合格指數、漏播指數、重播指數和變異系數4個指標的最佳組合，最佳組合為A4B2C3D1，即吸種負壓為－7kPa，清種流量為8L/min，排種正壓為0．15kPa，播種機作業速度為1km/h。

3結論

單因素試驗結果顯示，在臺架試驗中，合格指數、重播指數、漏播指數和變異系數等指標受吸種負壓、清種流量、排種正壓和播種機作業速度的影響。正交試驗結果顯示，排種器的最佳性能條件為:吸種負壓為－7kPa，清種流量為8L/min，排種正壓為0．15kPa，播種機作業速度為1km/h;此時氣力滾筒式精密排種器排種合格指數達到99．52%，重播指數為0．24%，漏播指數為0．24%，變異系數為2．44%。設計出的排種器可根據農藝要求通過聯軸器連接安裝若干個播種單體，實現多行同時播種。

作者：符耀明 張靜 吳鋼 呂瑩 周士琳 孫芳媛 李志偉 單位：華南農業大學 工程學院