油菜氣壓式精量集排器排種技術(shù)及其工作機(jī)理解析.pdf

1、油菜精量直播具有省工、省時(shí)、節(jié)本增效和適合機(jī)械化收獲等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)展適應(yīng)油菜機(jī)械化精量直播技術(shù)是實(shí)現(xiàn)油菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。
　　針對(duì)“一器一行”排種器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和傳統(tǒng)機(jī)械式集排器排種精度不高、存在種子破損現(xiàn)象的問(wèn)題，在比較分析國(guó)內(nèi)外不同排種技術(shù)與裝備研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出了氣壓清種與滑槽護(hù)種組合技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種能有效改善清種、護(hù)種引起種子破損的護(hù)種裝置和實(shí)現(xiàn)小粒徑油菜定量充種的“倒正方錐”型孔，研制了一種油菜精量排種的氣

2、壓式集排器。主要結(jié)論如下:
　　(1)闡述了氣壓式集排器總體結(jié)構(gòu)和工作原理，并借助運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體力學(xué)等理論，確定了油菜集排器主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　(2)開(kāi)展了氣壓式集排器關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)分析。通過(guò)對(duì)比分析已有不同結(jié)構(gòu)型式型孔，結(jié)合油菜種子近似球形且流動(dòng)性好的特點(diǎn)，從提高囊取能力、實(shí)現(xiàn)定量囊種以及改善型孔堵塞角度分析，提出了一種“倒正方錐”型孔，并確定了其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。創(chuàng)新性提出了一種滑槽護(hù)種裝置，構(gòu)建了護(hù)種初始狀態(tài)種

3、子的力學(xué)模型，確定了護(hù)種起始角與滾筒轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，并獲得了理論護(hù)種起始角。通過(guò)建立種子、護(hù)種裝置與型孔側(cè)壁間接觸的力學(xué)模型，得到了接觸法向力與接觸切向力的關(guān)系式，明確了合適的滑槽深度對(duì)提高排種性能和改善種子破損的重要性。
　　(3)開(kāi)展了基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的氣壓式集排器排種過(guò)程分析。構(gòu)建了充種、清種、護(hù)種和投種四個(gè)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析得出了影響各排種過(guò)程性能的主要因素以及影響規(guī)律。計(jì)算得出了集排器工作時(shí)的臨界充填高度、氣

4、壓護(hù)種裝置的護(hù)種壓差、合理滑槽深度護(hù)種條件下種子的最大支撐力以及種子起始投種位置角等主要參數(shù)。
　　(4)開(kāi)展了基于EDEM的充種室側(cè)向?qū)挾?、充填高度、充填高度與充種室側(cè)向?qū)挾戎?h/M)、型孔型式和型孔錐角等對(duì)充種性能影響規(guī)律研究。結(jié)果表明:充種室側(cè)向?qū)挾扰c充種性能呈顯著負(fù)相關(guān);充填高度與充種性能呈顯著正相關(guān);控制充填高度與充種室側(cè)向?qū)挾戎?h/M)、選擇合理的型孔型式及型孔錐角是實(shí)現(xiàn)定量充種的有效手段。
　　(5)以

5、提高集排器各行排量一致性和降低種子破損率為目標(biāo)，開(kāi)展了采用氣壓清種與氣壓護(hù)種組合技術(shù)設(shè)計(jì)的氣壓式精量集排器性能試驗(yàn)，單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，在清種壓差250Pa、護(hù)種壓差150Pa組合作用下，當(dāng)充填高度為27mm，轉(zhuǎn)速為20～40r/min時(shí)，該集排器排種性能較佳:總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)不大于2％;各行排量一致性變異系數(shù)不大于3％;種子破損率低于0.3％。采用L27(313)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行了充種和清種過(guò)程對(duì)排種性能影響的優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果

6、表明:提高油菜精量氣壓式集排器的排種性能，可采取增加充填高度、降低排種滾筒轉(zhuǎn)速與輔助氣壓清種相結(jié)合的措施實(shí)現(xiàn):以各行排量一致性最佳參數(shù)組合為矩形截面形狀的清種氣嘴、充填高度23mm、清種氣流流速9m/s、排種滾筒轉(zhuǎn)速30r/min，在該組合條件下，排種均勻性變異系數(shù)為10.70％，各行排量一致性變異系數(shù)為1.87％，種子破損率不大于0.2％。
　　(6)開(kāi)展了護(hù)種裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，獲得了提高集排器排種精度、降低種子破損率的

7、二階滑槽護(hù)種裝置的優(yōu)化結(jié)構(gòu):護(hù)種包角為120°，滑槽深度組合為(1.0-0.3) mm，滑槽開(kāi)度為10mm。
　　以常用華油雜62、華雙11號(hào)和德油雜988為試驗(yàn)材料，在改進(jìn)型氣壓式集排器上開(kāi)展了常用油菜品種排種驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明:在滾筒轉(zhuǎn)速為20～30 r/min時(shí)，這3個(gè)油菜品種的集排合格指數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而降低，重播指數(shù)和漏播指數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而升高，種子破損率隨轉(zhuǎn)速的增加無(wú)明顯變化，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，這3個(gè)品種的

8、集排合格指數(shù)不低于80％，重播指數(shù)不大于8％，漏播指數(shù)不大于14％，種子破損率不大于0.2％。
　　以華油雜62為試驗(yàn)材料開(kāi)展了改進(jìn)型氣壓式精量集排器田間試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:以機(jī)組前進(jìn)速度2.1 km/h、排種滾筒轉(zhuǎn)速23 r/min、清種壓差200Pa為試驗(yàn)條件，播種均勻性變異系數(shù)為20.54％，平均株距為76 mm，滿足油菜種植農(nóng)藝要求;采用激光正交測(cè)試法對(duì)廂面平整效果進(jìn)行了測(cè)試，并分析得出廂面平整效果對(duì)出苗均勻性變異系數(shù)有正

9、相關(guān)影響;采用隨機(jī)抽樣、局部控制和重復(fù)試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行機(jī)直播產(chǎn)量測(cè)定得出:在機(jī)組前進(jìn)速度不大于4.0km/h時(shí)，適當(dāng)提高機(jī)組前進(jìn)速度使單位面積植株數(shù)量有所降低，但單株產(chǎn)量較高，從而提高了產(chǎn)量，其對(duì)提高產(chǎn)量有利。
　　創(chuàng)新點(diǎn)1:提出了氣壓清種與滑槽護(hù)種組合技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種能有效改善傳統(tǒng)機(jī)械式清種、護(hù)種造成的種子破損且實(shí)現(xiàn)油菜精量排種的氣壓式集排器。
　　創(chuàng)新點(diǎn)2:設(shè)計(jì)了一種“倒正方錐”型孔，可提高小粒徑油菜定量充種能力、避