謝海軍，王廣源，李志偉

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州　510642)

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煙草種子穴盤(pán)播種裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

謝海軍，王廣源，李志偉

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州510642)

摘要：介紹一種煙草包衣種子穴盤(pán)播種裝置，通過(guò)端面的動(dòng)靜輪實(shí)現(xiàn)在薄壁滾筒上吸種孔上正負(fù)氣壓切換，達(dá)到吸排種目的。以單粒率、多粒率、空穴率作為播種效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：在一定生產(chǎn)效率的情況下，播種效果與吸種孔大小、清種正壓及吸種負(fù)壓有關(guān)。通過(guò)對(duì)直徑約為1.4mm的煙草包衣種子進(jìn)行試驗(yàn)表明：吸種孔徑對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；清種正壓對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均沒(méi)有顯著影響；吸種負(fù)壓只對(duì)空穴率有顯著影響，對(duì)單粒率和多粒率沒(méi)有顯著影響。播種效果的最佳組合為吸種孔徑0.6mm，清種正壓為600Pa，吸種負(fù)壓為-8kPa。以最佳組合的因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果為：?jiǎn)瘟Ｂ?8.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

關(guān)鍵詞：煙草；包衣種子；穴盤(pán)；播種裝置

0引言

我國(guó)是世界第一煙葉生產(chǎn)大國(guó)，2012煙草種植面積141.2萬(wàn)hm2，產(chǎn)量273.7萬(wàn)t[1]。煙草育苗常用漂浮育苗法，是將育苗盤(pán)裝上基質(zhì)漂浮于營(yíng)養(yǎng)液中，通過(guò)調(diào)控營(yíng)養(yǎng)液礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和育苗設(shè)施內(nèi)溫濕度條件而進(jìn)行煙草壯苗培育的一種育苗方式[2-4]。煙草精密播種是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)化煙草漂浮育苗的前提，然而煙草種子精密播種主要靠人工作業(yè)或半機(jī)械[5-7]，生產(chǎn)手段落后、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、生產(chǎn)效益差、勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此，本文介紹了一種煙草包衣種子穴盤(pán)播種裝置，替代人工煙草育苗播種，可實(shí)現(xiàn)煙草機(jī)械化播種，提高我國(guó)煙草播種效率及播種質(zhì)量，避免大量短期勞動(dòng)力需要，大大降低播種過(guò)程勞動(dòng)力成本。

1播種裝置工作過(guò)程

煙草包衣種子穴盤(pán)播種裝置由動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、靜輪機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)軸等組成，如圖1所示。動(dòng)輪機(jī)構(gòu)固定在轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；靜輪機(jī)構(gòu)的換氣盤(pán)一端與動(dòng)輪的端面緊密接觸，另一端通過(guò)壓縮彈簧、螺栓安裝在固定板上。正負(fù)氣壓通過(guò)氣壓接頭接至換氣盤(pán)上，當(dāng)動(dòng)輪端面氣孔與換氣盤(pán)上的負(fù)氣壓相通時(shí)，在動(dòng)輪上的氣槽處于負(fù)壓狀態(tài)，與氣槽相通的吸種孔也處于負(fù)壓狀態(tài)；在動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)負(fù)壓腔270°圓弧槽過(guò)程中，氣槽都處于負(fù)氣壓狀態(tài)，種子在這個(gè)過(guò)程中都被吸附在吸種孔上；當(dāng)動(dòng)輪端面氣孔與靜輪上的正氣壓接通時(shí)，氣槽處于正壓狀態(tài)，吸種孔上的種子在正壓和自重的作用下落入穴盤(pán)中，完成吸排種過(guò)程。

1.軸承　2.固定螺絲　3.動(dòng)輪　4.靜輪

2播種裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1動(dòng)輪設(shè)計(jì)

動(dòng)輪主體構(gòu)件是滾筒體，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在滾筒端面均勻分布12個(gè)圓柱形通氣槽，在滾筒的圓周薄壁上開(kāi)有12個(gè)均勻分布的吸種孔，軸向共有6排吸種孔。吸種孔的大小依據(jù)煙草包衣種子的大小確定，軸向吸種孔的列數(shù)主要根據(jù)穴盤(pán)規(guī)格確定，本設(shè)計(jì)以72穴孔的穴盤(pán)設(shè)計(jì)滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)1周完成1盤(pán)播種。

1.滾筒體　2.吸種孔　3.氣槽

2.2靜輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

靜輪機(jī)構(gòu)由換氣盤(pán)、快速接頭、螺栓、固定架及彈簧組成, 如圖3所示。換氣盤(pán)通過(guò)螺栓安裝在固定板上，在換氣盤(pán)一端面上有8個(gè)螺紋孔。其中，4個(gè)螺紋孔用于通過(guò)螺栓將換氣盤(pán)安裝在固定板上；另外4個(gè)螺紋孔利用快速接頭與正負(fù)氣源相連，3個(gè)接正氣壓，1個(gè)接負(fù)氣壓。在換氣盤(pán)的另一端面是負(fù)壓腔和正壓腔，負(fù)壓腔為270°的圓弧槽；負(fù)壓腔在換氣盤(pán)的正下方，用于將種子排出[8-16]。當(dāng)播種裝置啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)輪端面與靜輪端面相對(duì)滑動(dòng)，使得動(dòng)輪和靜輪端面有磨損，導(dǎo)致動(dòng)輪與靜輪產(chǎn)生間隙，為此利用壓縮彈簧將換氣盤(pán)與動(dòng)輪端面緊密接觸，確保動(dòng)輪和換氣盤(pán)始終緊密接觸，防止從換氣盤(pán)導(dǎo)入動(dòng)輪氣槽中的正負(fù)氣壓泄露。

1.換氣盤(pán)　2.快速接頭　3.螺栓　4.固定板

2.3供種與清種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

供種與清種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)由導(dǎo)種板、種箱漏斗、清種氣管、卸種漏斗及播種箱體等組成, 如圖4所示。

為了保證種箱內(nèi)種子量的恒定，采用導(dǎo)種板和漏斗聯(lián)合供給方式。隨著播種的進(jìn)行，當(dāng)種箱內(nèi)種子不多時(shí)，只需通過(guò)漏斗往導(dǎo)種板補(bǔ)充種子，使種箱內(nèi)種子高度保持不變。導(dǎo)種板采用浮動(dòng)式設(shè)計(jì)，使導(dǎo)種板可繞著銷(xiāo)釘旋轉(zhuǎn)，在扭轉(zhuǎn)彈簧的壓力下，緊帖著滾筒體表面，控制種箱與滾筒間的間隙，防止種子泄露。清種氣管內(nèi)輸入正起壓，對(duì)滾筒上吸孔吸附多粒種子進(jìn)行清種以提供播種的單粒率。

1.銷(xiāo)釘　2.扭轉(zhuǎn)彈簧　3.導(dǎo)種板　4.種箱漏斗

3播種機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)工廠(chǎng)化育苗播種的農(nóng)藝要求，參考國(guó)內(nèi)外精密播種機(jī)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)煙草包衣種子穴盤(pán)播種裝置，如圖5所示。

圖5　穴盤(pán)播種裝置結(jié)構(gòu)示意圖

4試驗(yàn)

4.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為煙草包衣種子，包衣后種子直徑約為1.4mm。

4.2試驗(yàn)設(shè)備

穴盤(pán)播種裝置及72孔穴盤(pán)。

4.3試驗(yàn)方法

影響播種機(jī)的吸排種效果的因素有多，如結(jié)構(gòu)、裝配工藝和生產(chǎn)效率等，影響最顯著的因素有吸種孔直徑、清種正壓、吸種負(fù)壓[15-18]。本試驗(yàn)在生產(chǎn)效率一定的情況下，設(shè)吸種孔直徑、清種正壓、吸種負(fù)壓3個(gè)因素，選擇5個(gè)水平，采用L25(56)正交表[19-20]安排，如表1所示。以穴盤(pán)中種子的空穴率、單粒率和多粒率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1　因素水平表

對(duì)應(yīng)上述試驗(yàn)因素及水平，開(kāi)機(jī)待播種裝置正常工作后開(kāi)始播種試驗(yàn)，以10盤(pán)為1組，統(tǒng)計(jì)穴盤(pán)中種子的空穴率、單粒率及多粒率。每組重復(fù)5次，計(jì)算空穴率、單粒率及多粒率的平均值，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　試驗(yàn)數(shù)據(jù)

續(xù)表2

4.4試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析[21]，結(jié)果如表3～表5所示。由此可知：對(duì)于直徑約1.40mm煙草包衣種子，因素A(吸種孔徑)對(duì)單粒率、空穴率、多粒率的顯著水平均小于0.05，說(shuō)明吸種孔徑對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；因素B(正氣壓)對(duì)單粒率、多粒率、空穴率的顯著水平均大于0.05，說(shuō)明正氣壓對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均沒(méi)有顯著影響；因素C(負(fù)氣壓)只對(duì)空穴率的顯著水平小于0.05，說(shuō)明負(fù)氣壓只對(duì)空穴率有顯著影響，對(duì)單粒率和多粒率沒(méi)有顯著影響。

表4　空穴率方差分析

表5　多粒率方差分析

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差直觀(guān)分析，如圖6～圖8所示。

圖6　單粒率直觀(guān)分析

圖7　空穴率直觀(guān)分析

圖8　多粒率率直觀(guān)分析

單粒率、空穴率、多粒率的最佳組合分別是A2B3C6、A2B5C2、A1B1C6。綜合3個(gè)因素可得：最佳組合為A2B3C6，因素水平組合為吸種孔徑0.6mm、正氣壓為600Pa、負(fù)氣壓為-8kPa。以最佳組合的因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：?jiǎn)瘟Ｂ?8.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

5結(jié)論與討論

1)播種裝置通過(guò)端面動(dòng)靜輪實(shí)現(xiàn)正負(fù)氣壓的切換，完成播種過(guò)程，運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)可靠。

2)通過(guò)改變滾筒的長(zhǎng)度，能適應(yīng)于不同規(guī)格穴盤(pán)播種的需要；通過(guò)改變滾筒上吸孔的大小，能適應(yīng)于直徑不同小粒圓形種子播種。

3)試驗(yàn)結(jié)果表明：吸種孔徑對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；正氣壓對(duì)單粒率、空穴率、多粒率均沒(méi)有顯著影響；負(fù)氣壓只對(duì)空穴率有顯著影響，對(duì)單粒率和多粒率沒(méi)有顯著影響。吸種孔徑0.6mm、正氣壓為600Pa、負(fù)氣壓為-8kPa為最佳播種效果的因素水平。以此因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為單粒率98.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

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Design and Experiment of Seeding Mechanism for Tobacco Coated Seed

Xie Haijun, Wang Guangyuan,Li Zhiwei

(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Abstract：This paper introduces tray seeding mechanism for tobacco coated seed. Using the air pressure and vacuum pressure which are switched by the rotating and stopping roller at the end plane, the mechnaism achieves seeding at the suction hole of the thin-walled cylinder. The single-seed rate, empty-seed rate and multi-seed rate of the tray seeding mechanism are regarded as the evaluation index of the seeding effect. Tests showed that the seeding effect of the tray seeding mechanism are related to diameter of suction hole,cleaning air pressure and vacuum pressure under the same production efficiency. By testing the tobacco coated seeds of diameter about 1.4mm,the result show that influence of diameter of suction hole on single-seed rate, multi-seed rate and empty-seed rate was significant; influence of cleaning air pressure on single-seed rate, multi-seed and empty-seed rate is not significant; influence of vacuum pressure on empty-seed rate was significant, while on single-seed rate and multi-seed rate is not significant; The best seeding effects can be achieved under the condition of 0.6 mm suction hole diameter, 600Pa cleaning air pressure and 8kPa vacuum pressure.Testing the optimal combination of factor levels, the result show that single-seed rate can be up to 98.03%, the multi-seed rate is 1.39% and empty-seed rate is 0.31%.

Key words：tobacco； coated seed; tray; seeding mechanism

文章編號(hào)：1003-188X(2016)02-0162-05

中圖分類(lèi)號(hào)：S223.2+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：謝海軍(1977-),男，江西崇仁人，博士研究生， (E-mail)xiehaijun200368@126.com。通訊作者：李志偉(1962-)，男，廣東鶴山人，教授，博士生導(dǎo)師，(E-mail)zhiweili@scau.edu.cn。

基金項(xiàng)目：國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目(2013AA1024406-3)

收稿日期：2015-03-16