王 芳，呂 冰，王洪明，趙滿全

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氣吸式谷子排種裝置吸種孔的結構設計與試驗

王 芳，呂 冰，王洪明，趙滿全※

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，呼和浩特 010018）

為實現(xiàn)氣吸式谷子排種裝置的精少量穴播，解決播種時傷種、吸種孔堵塞、成穴性差等問題，在研究了谷子機械物理特性的基礎上，對氣吸式排種裝置的排種盤進行了設計，設計了圓柱孔、倒角截頂圓錐體孔、截頂圓錐體孔和四棱臺孔4種結構，并對排種裝置進行了谷子排種效果對比試驗以及排種性能試驗。試驗結果表明，在所設計的多種排種盤結構中，吸種效果最好的排種盤吸種孔為四棱臺結構，堵塞情況最少，相對成穴性最好，此時平均穴粒數(shù)3.3個，穴粒數(shù)合格率89%，穴距合格率94%，平均成穴距離1.24 cm。同時確定了排種器的最佳工作參數(shù)：真空度-2 kPa，排種軸轉速28 r/min。初步實現(xiàn)了采用氣吸式排種裝置下的谷子精少量穴播，對以后設計谷子精密排種裝置及相關研究提供參考。

農(nóng)業(yè)機械；設計；試驗；谷子；氣吸式排種裝置；吸種孔

0 引 言

中國谷子種植面積占世界80%左右，產(chǎn)量占世界谷子總產(chǎn)量90%左右，是中國的主要作物[1]。目前，中國谷子種植機械化程度較低，農(nóng)機具多為畜力谷物條播機或小型谷物條播機[2-5]，條播作業(yè)方式常常導致谷子播種量過多，大大超過留苗數(shù)。若谷子出苗后間苗少，過于密集，會直接影響谷子幼苗生長，造成減產(chǎn)甚至出現(xiàn)苗荒問題[6-7]。因此，精密播種成為提高糧食單產(chǎn)的一項現(xiàn)代化技術手段[8]。

國外越來越多的專家學者投入到小籽粒作物種子精密播種技術的研究當中，把研究重點放在不斷提高小籽粒作物種子精密排種器的排種性能上。在小籽粒精密排種器的研制方面，發(fā)達國家已相對完善，精密排種裝置大都采用氣吸式工作原理，但國外谷子種植面積相對偏小，對谷子精密排種器的研究內(nèi)容也不多[9-10]。

中國對于精密播種器的研制水平在不斷地提高，特別是對小籽粒播種器的研究，如油菜籽、油莎豆、蘿卜等，這類種子的共同特點是種子表皮較為堅硬、無包衣或少包衣，而針對谷子這類有包衣糠皮、機械性能差、易破損的小籽粒播種機械，雖然目前有研究，但還是存在很多問題，例如結構較為復雜，輔助配套設備較多等[11-16]。樊立桃[17]通過對所設計的3種谷子排種裝置進行對比分析，確定了氣吸雙圓盤槽縫式排種裝置結構，試驗結果滿足谷子播種農(nóng)藝要求但有一定的滑移率；崔清亮等[18]對傾斜圓盤式谷子精少量排種器的設計與試驗進行了研究，實現(xiàn)了一定程度的精少量播種，減小了破損率，但排種器功能較多，結構比較復雜。

目前排種裝置存在谷子播量大且浪費嚴重、排種過程中易對谷子造成機械損傷而導致不發(fā)芽、不適合高速作業(yè)等問題。也有利用氣吸圓盤式谷子排種裝置進行排種性能試驗的相關研究，優(yōu)點是排種器對谷子的機械損傷小，排種效率高，存在的問題是排種盤易堵孔、相對成穴性較差，均勻性較差等。針對以上問題本文對排種裝置的吸種孔結構及其分布形式進行設計，同時結合試驗的方法，研制一種以氣吸式原理為基礎的谷子排種裝置，使研制后的排種裝置較好滿足谷子播種的各項農(nóng)藝要求，能夠較好的解決氣吸式排種裝置的吸種孔堵塞問題，延長排種裝置的有效工作時間，同時提高谷子的相對成穴性，實現(xiàn)谷子的精少量穴播。

1 谷子籽粒物理特性的測試與分析

1.1 試驗材料

選擇國內(nèi)3種產(chǎn)量高、種植廣泛、品質(zhì)好、抗病性和抗倒伏性較強的谷子品種作為試驗材料，分別為：噸谷1號、晉谷21號、冀谷22號。

1.2 谷子外形尺寸的測量

從每種谷子中各隨機取出100粒，用精度為0.02 mm的游標卡尺分別測量長度、寬度和高度，并記錄數(shù)據(jù)。對不同谷子外形尺寸的測量值進行統(tǒng)計，結果見表1。谷子三軸尺寸的統(tǒng)計值在比較大的范圍內(nèi)近似符合正態(tài)分布規(guī)律[19]，由表1的統(tǒng)計結果可知：冀谷22號谷子的外形尺寸在3種谷子中最小，噸谷1號和晉谷21號外形尺寸比較接近，但噸谷1號種子偏圓些。谷子籽粒小而不規(guī)則，三軸尺寸相差較大，種子尺寸特點可以為排種盤吸種孔結構的設計提供參考。

表1 谷子尺寸測量數(shù)據(jù)

1.3 谷子球形度

將谷子的三軸尺寸代入球形度公式并計算[20]，再根據(jù)谷子在各個球形度大小區(qū)間內(nèi)的種子數(shù)目多少進行分類統(tǒng)計，并對各種谷子球形度的值進行計算見表2。

表2 球形度值統(tǒng)計的結果

從表2可知，噸谷1號谷子是這3種谷子中球形度最大的，變異系數(shù)也最大。

1.4 谷子與鋼板的最大靜摩擦系數(shù)

排種盤的制作材料為Q235冷軋鋼板。谷子從吸種孔內(nèi)開始滑出的最大角度可作為錐形結構吸種孔坡度大小設計的依據(jù)。由于谷子體積小，質(zhì)量輕，容易出現(xiàn)測量結果波動過大的情況，故需進行多次測量。設定每種谷子測量20粒，每粒谷子3種姿態(tài)下的滑動摩擦角各測量3次，取平均值，作為每粒谷子對應姿態(tài)下的滑動摩擦角。比較后，確定每種谷子3種姿態(tài)下最大的滑動摩擦角，最后代入靜摩擦系數(shù)f的公式[21]，得到谷子的最大平均靜摩擦系數(shù)。統(tǒng)計3種谷子的平均最大靜摩擦系數(shù)，見表3。

表3 谷子與鋼板間的靜摩擦系數(shù)測量數(shù)據(jù)

由表3可知，晉谷21號種子的平均最大靜摩擦系數(shù)最大，為0.757。噸谷1號的平均最大靜摩擦系數(shù)最小，為0.660，是三種谷子中最“圓”的，因晉谷21號谷子球形度相對來說最小，平均最大靜摩擦系數(shù)最大，其在截頂錐體結構吸種孔的通道內(nèi)最不易滑出，增加了堵孔可能，為了使所設計的吸種孔具有良好的適應性，故選擇晉谷21號谷子進行后續(xù)試驗。

2 排種裝置的設計

對于谷子這種小籽粒作物種子來說，體積小、質(zhì)量輕，還有包衣糠皮易破損，不僅排種盤吸種孔孔徑設計的要小，其結構和分布形式在設計的要求上也很高。若其中之一設計的不合理或相互之間不匹配，谷子的破皮、碎屑極易堵住吸種孔，造成漏播的情況，排種工作效率也隨之下降。現(xiàn)有氣吸圓盤式排種裝置排谷子時容易出現(xiàn)排種盤吸種孔堵塞問題，因此，有必要對排種盤進行設計。

2.1 排種盤的設計

1）排種盤的材質(zhì)

排種盤采用Q235冷軋鋼板為材質(zhì)制作而成，這也是國內(nèi)大多數(shù)高校、科研院所等設計排種盤時采用的首選材料[22]。

2）排種盤孔徑及矩形孔的選擇

對于噸谷1號、晉谷21號、冀谷22號這3種谷子來說，球形度均較大，在0.8以上，因此可以根據(jù)球形種子吸種孔直徑公式進行吸種孔大小的設計。3種谷子的平均寬度在1.63 ～1.78 mm，吸種孔直徑為種子平均寬度的0.64～0.66 m，故排種盤吸種孔孔徑的范圍1.04～1.17 mm[23]。其中，錐體孔孔徑以最小直徑來計。矩形孔的尺寸選擇范圍寬度在1.04～1.17 mm[23]，長度確定根據(jù)多次試驗不堵孔所得尺寸確定。

3）排種盤吸種孔結構

排種盤是氣吸圓盤式排種器的技術核心[24]。本文采用的排種盤均勻分布有18個孔穴。該排種盤具有結構簡單、更換方便、適應性廣等優(yōu)點，結構如圖1所示。

圖2a、2b、2c是本文設計的其中3種排種盤吸種孔，孔的結構都是圓形。

圖2a排種盤吸種孔為圓柱孔，該盤成功申請實用新型專利[25]。圖2b為倒角截頂圓錐體孔，其一端加工成圓周倒角，假設該倒角結構有利于提高吸種孔吸附谷子的效率，從而減少谷子漏吸而造成的空穴情況。另一端加工成錐體結構，目的是使吸附的谷子糠皮、碎屑等能夠從下面直接掉落滑出，減少堵在吸種孔孔內(nèi)的情況。3種谷子滑動摩擦角的范圍均在40°～45°之間[26]，為使谷粒及谷子碎屑等從吸種孔順利滑出從而完成排種工作，故錐形和倒角的坡度取最大值為45°。圖2c為截頂圓錐體，假設倒角結構對增加吸種孔吸附谷子效率的作用極小，可以忽略，則將吸種孔直接設計為截頂錐體結構，目的是將通過吸種孔的谷子碎屑等第一時間排出，從而減少吸種孔的阻塞。

圖1 排種盤

a. 圓柱孔 b. 倒角截頂圓錐體孔 c. 截頂圓錐體孔

4）排種盤吸種孔孔型及分布形式的設計

在氣吸圓盤式排種裝置的工作過程中，種子會被吸附到排種盤的吸種孔上，種子與吸種孔之間必定存在一定的間隙，不可能完全封閉，氣流會通過這些間隙繼續(xù)產(chǎn)生吸力。當種子的質(zhì)量很小時，即使較小的吸附力也會吸附其它的種子，造成一個吸種孔吸附多粒種子的現(xiàn)象[21]，使穴粒數(shù)合格率下降。因而需要設計合理的吸種孔孔型及分布形式，這不僅有利于提高穴粒數(shù)合格率以及平均穴粒數(shù)指標，還能控制成穴距離，改善穴內(nèi)種子的集中程度?；诖?，本文設計了4種吸種孔孔型及分布形式：直徑分別為8、4、4 mm圓周分布的圓形孔4′1、4′1、2′1和1′1.8的矩形孔，如圖3所示。

2.2 吸種孔氣流場試驗分析

為了分析排種盤吸種孔的氣流場，利用手持熱敏式數(shù)字風速儀測量排種盤吸種孔入口處實際風速的大小。文獻[26]利用FLUENT流體軟件對圓柱孔、倒角截頂圓錐體孔和截頂圓錐體孔的氣流場分布進行模擬，得到壓力環(huán)境分別為–1、–2、–3 kPa。因此吸種孔氣流場試驗設置壓力環(huán)境為–1、–2、–3 kPa[26]，重復10次試驗剔除誤差值大的然后取其均值，獲得倒角截頂圓錐體孔入口速度值分別為0.56、0.70、0.94 m/s；圓柱孔的入口速度值分別為0.51、0.63、0.84 m/s；截頂圓錐體孔入口速度值分別為0.49、0.60、0.81 m/s。由試驗結果得知，吸種孔入口速度最大的為倒角截頂圓錐體孔，其次為圓柱孔，截頂圓錐體孔速度最小。

圖3 吸種孔的孔型及分布形式

3 排種效果試驗

谷子排種性能試驗在試驗臺架上進行，模擬正常的排種作業(yè)。試驗過程中，谷子落到噴灑有機油的條帶上，并途徑計算機視覺區(qū)域進行圖像采集。試驗臺架試驗在室內(nèi)進行，與田間試驗相比，室內(nèi)試驗能大幅縮短試驗時間、降低成本、減少次要因素的干擾，且試驗因素易做到條件可控，因而便于進行重復的或是多次不同的試驗，同時也利于試驗方案的對比和影響因素的研究分析。

3.1 試驗設備

排種裝置性能檢測試驗臺由哈爾濱博納科技有限公司設計生產(chǎn)，型號為JPS-12，該機可用于各種類型排種裝置的精播、穴播以及條播性能的試驗和檢測。該試驗臺主要結構如圖4所示。

試驗標定過程使用AS510型數(shù)字式差壓表測量氣真空室入口處的實際壓強值，DT-2234B型數(shù)字轉速表測量排種軸（即排種盤）的實際轉速。

3.2 排種試驗指標

參考中國國家標準《單粒（精密）播種機試驗方法》（GB/T 6973-2005）[27]、中國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》（NY/T987-2006）[28]以及北京市地方標準《蔬菜穴播播種機技術條件》[29]中的有關規(guī)定以及谷子排種性能試驗，試驗中需統(tǒng)計的指標共有：平均穴粒數(shù)、穴粒數(shù)合格率、平均穴距、穴距合格率、單粒率、和平均成穴距離。

1. 臺架 2. 攝像機箱 3. 綜合操作臺 4. 電機 5. 排種器 6. 種床帶

3.3 試驗方案

圓柱、倒角截頂圓錐體和截頂圓錐體吸種孔3種孔結構都是圓形孔，區(qū)別于矩形孔的結構，因此先進行3種結構的組內(nèi)排種效果比較試驗，得到排種效果最佳的一種，再與吸種孔四棱臺孔結構進行組間對比試驗，直到設計出最佳排種效果的排種盤。

3.3.1 圓柱、倒角截頂圓錐體和截頂圓錐體孔結構3種排種盤排種效果比較試驗

將圖2圓柱、倒角截頂圓錐體和截頂圓錐體3種吸種孔結構排種盤的排種器依次裝在圖4的排種裝置性能檢測試驗臺上進行試驗。根據(jù)排種盤吸種孔結構的不同設計排種效果對比試驗。

圖2中采用的排種盤均勻分布有18個孔穴，在直徑4 mm圓周上均勻分布有4個吸種孔，每種排種盤共有72個吸種孔。3種排種盤吸種孔孔徑均為1 mm，孔型相同都是直徑4 mm及分布形式相同。對該組排種盤進行試驗，在相同工作參數(shù)和工作時間下，進行谷子排種效果與堵孔情況之間關系的分析，進而選出吸種孔結構最合理的一種排種盤。試驗具體過程為：分別測量排種2、4、6、8和10 min谷子穴粒數(shù)指標，每個間隔時間重復5次試驗，取其平均值作為平均穴粒數(shù)，并在10 min末取下排種盤，對排種盤吸種孔進行堵孔數(shù)目及堵孔雜物類別的統(tǒng)計，每個排種盤測量100穴的試驗數(shù)據(jù)。

3.3.2 截頂圓錐體孔排種盤和四棱臺孔排種盤的排種效果比較試驗

將截頂圓錐體吸種孔的3種分布形式和四棱臺孔結構排種盤的排種器依次裝在圖4的排種裝置性能檢測試驗臺上進行試驗。4種排種盤的具體尺寸參數(shù)見圖3，盤A為8 mm、盤B為4 mm、盤C為4 mm直徑圓周依次分布有4′1、4′1、2′1的圓形孔，在吸種孔結構相同的前提下（均加工成45°的坡度）；盤D上底面為1′1.8 mm的矩形孔，下底面在上底面基礎上加工成45°的坡度。盤A、B、C為截頂圓錐體孔（孔型為圓形），盤D為四棱臺孔（孔型為矩形），盤D孔型設計成矩形孔是根據(jù)《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》穴播方式的其中一種孔型就是矩形孔[23]。根據(jù)吸種孔孔型及分布形式的不同進行排種效果比較試驗，排種盤孔型及分布形式如圖5所示。

圖5 四種不同孔型及分布形式的排種盤

設置氣室真空度–2 kPa，排種軸轉速28 r/min，種床帶速度3 km/h的條件下，對以上2種結構的排種器進行試驗，試驗參數(shù)見表4。試驗指標有谷子的單粒率、平均穴粒數(shù)、穴粒數(shù)合格率和平均成穴距離。

表4 2種吸種孔不同分布結構排種盤參數(shù)

3.4 排種效果結果及分析

3.4.1 圓柱、倒角截頂圓錐體和截頂圓錐體孔結構3種排種盤排種效果比較試驗結果分析

圖6為3種吸種孔分別在不同時間內(nèi)平均穴粒數(shù)的統(tǒng)計結果。

注：排種盤吸種孔分布圓直徑為4 mm，吸種孔孔徑為1 mm。

每個排種盤共有72個吸種孔，將堵孔情況分為谷粒或碎屑整個堵住吸種孔和谷子碎屑部分堵住吸種孔2種情況（如圖7所示）。經(jīng)統(tǒng)計，在排種器排種開始工作10分鐘后，圓柱孔的排種盤堵孔數(shù)目為37個，谷?；蛩樾颊麄€堵住吸種孔12個，其余為碎屑部分堵住吸種孔。倒角截頂圓錐體孔排種盤共堵住14個，其中谷?；蛩樾颊麄€堵住吸種孔的有9個，其余為碎屑部分堵住吸種孔。截頂圓錐體孔排種盤共堵住6個，2個被谷粒或碎屑全部堵住，4個被碎屑部分堵住，部分被碎屑堵住的吸種孔還能進行一定的排種工作。

1. 碎屑部分堵孔 2. 碎屑全部堵孔

從不同吸種孔結構的氣流場試驗結果知，倒角截頂圓錐體孔的入口速度最大，圓柱孔次之，截頂圓錐體孔最小。但倒角截頂圓錐體孔開始時的平均穴粒數(shù)卻最小，平均穴粒數(shù)下降趨勢曲線居中。原因在于谷子形狀并非完全的球體，它吸附在吸種孔上時與之必定存在一定的間隙，氣流會通過這些間隙吸附其它種子，造成一孔多粒的情況。吸種孔的倒角結構相當于增加了吸種孔吸附谷子的表面積，谷子與吸種孔表面接觸的更加緊密，氣流吸附其它種子的能力變?nèi)?，因此，倒角截頂圓錐體孔自始至終平均穴粒數(shù)都最少。而其曲線下降趨勢居中表明，錐體結構有利于減少堵孔，隨著排種器工作時間的增加，倒角截頂圓錐體孔中整粒谷子堵孔的情況會明顯變多，截頂圓錐體孔則不明顯。圓柱孔曲線下降的最快，因為圓柱體結構吸種孔孔內(nèi)的堵孔空間最大，容易導致各類堵孔問題，而且堵孔后的雜物不易滑出。綜上，3種吸種孔結構中，截頂圓錐體孔最好，能夠有效減少各類堵孔的情況，故選擇截頂圓錐體孔。

3.4.2 截頂圓錐體孔排種盤和四棱臺孔排種盤的排種效果比較試驗結果分析

排種效果對比試驗結果見表5。

表5 截頂圓錐體孔和四棱臺孔結構排種試驗結果

從表5可知，若減少排種盤每穴內(nèi)的吸種孔孔數(shù)，谷子的單粒率指標急劇上升，是造成穴粒數(shù)合格率指標下降的主要原因。減小每穴內(nèi)吸種孔之間的距離可以一定程度上縮小平均成穴距離。圓周形分布的盤A、B、C吸種孔孔數(shù)較多時平均成穴距離偏大，孔數(shù)較少時平均成穴距離偏小。盤C減少排種盤吸種孔孔數(shù)，谷子的單粒率指標急劇上升到20%，存在孔數(shù)減少單粒率急劇上升的問題，是造成穴粒數(shù)合格率指標下降的主要原因。盤D孔穴之間的距離小，平均成穴距離也小，為1.24 cm，相對成穴性變好；但若吸種孔之間的距離太小會導致平均穴粒數(shù)過大和穴粒數(shù)合格率過低的情況，如B盤。由此谷子排種效果最好的排種盤孔型為矩形，該形式的孔穴相當于多個吸種孔連在一起，之間無間距，因而既保證了平均穴粒數(shù)指標較好，為3.3；穴粒數(shù)合格率指標較高，同時又使平均成穴距離指標較小，有利于種群的集中，保證谷子的相對成穴性。矩形孔截面為相互平行的兩條漸開線，可減少谷子種子由吸種孔下落時的相互碰撞，成穴性較好，攜種性能較好，能夠進行谷子精良播種作業(yè)，可節(jié)省種子、減少谷子耕作工作量、提高農(nóng)民收入。

4 谷子排種性能試驗

排種裝置改進設計好后，需要選擇合理的工作參數(shù)，如真空度和排種軸轉速，這樣才能使谷子排種裝置的工作效率達到最佳。

通過進行3.3.1和3.3.2的谷子排種效果對比試驗，確定了排種盤吸種孔的設計方案，最終確定為四棱臺結構吸種孔。對該結構的吸種孔進行谷子排種性能試驗，通過確定排種器的最佳工作參數(shù)，使谷子的排種效果達到最好。排種器工作參數(shù)主要是氣吸室真空度和排種軸轉速，可進行全因素試驗。參考谷子排種相關試驗[17]，確定氣吸室真空度因素的水平為1–2、–3 kPa，排種軸轉速為18.5、28、37 r/min。排種性能試驗結果見表6。

表6 四棱臺結構吸種孔排種性能試驗結果

由表6可知：當氣吸室真空度達到–3 kPa時，平均成穴距離指標明顯偏大，而穴距以理論穴距1.5 cm為合格[27]，故真空度大小在–1和–2 kPa下最為合適。隨著真空度的增加，平均穴粒數(shù)有逐漸增大的趨勢，但–2和–3 kPa下的平均穴粒數(shù)指標比較接近，因此，真空度選擇–2 kPa。在–2 kPa下第5組試驗數(shù)據(jù)的穴粒數(shù)合格率指標最好，排種性能指標為平均穴粒數(shù)3.3個，穴粒數(shù)合格率89%，穴距合格率94%，平均成穴距離1.24 cm，平均穴距指標在8 cm～10 cm的理想穴距范圍內(nèi)。綜上排種效果最好的排種器工作參數(shù)為真空度–2 kPa，排種軸轉速28 r/min。

5 結 論

通過對谷子物理特性的測試分析、氣吸式排種裝置設計、谷子排種效果對比試驗和排種性能試驗，得到如下主要結論：

1）即使同一品種谷子，三軸尺寸差異也較大。三種試驗谷子的球形度介于0.815～0.829之間，其中，噸谷1號谷子球形度最大。谷子在不同姿態(tài)下測量的靜摩擦系數(shù)差異較大，谷子尖端朝向側面時計算的平均靜摩擦系數(shù)值最大。

2）設計了圓柱孔、倒角截頂圓錐體孔、截頂圓錐體孔和四棱臺孔4種結構的排種盤吸種孔，并對其進行了谷子排種效果對比試驗，試驗結果表明：采用四棱臺吸種結構孔的設計，谷子排種效果最理想，符合谷子播種的農(nóng)藝要求，堵孔問題得到較好的解決。

3）排種性能試驗結果表明：排種效果最好的排種器工作參數(shù)為真空度–2 kPa，排種軸轉速28 r/min，排種性能指標為平均穴粒數(shù)3.3個，穴粒數(shù)合格率89%，穴距合格率94%，平均成穴距離1.24 cm。

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Structural design and test of seed-suction hole of air-sucking seed-metering device for millet

Wang Fang, Lv Bing, Wang Hongming, Zhao Manquan※

(010018,)

Millet is the main crop in China. At present, due to the lower mechanization level of millet cultivation in China, it is easy to damage seeds and clog suction holes when sowing. In view of the problem of poor hole formation, precision sowing has become a modern technological means to improve grain yield. In order to realize precision sowing, the mechanical and physical properties of three domestic typical millets were firstly studied by measuring size, sphericity degree and the maximum coefficient of static friction between the millet and the steel plate. And to make our design of the suction hole have a good adaptability, the comparative analysis was performed in the Jingu 21 millet. According to the physical characteristics of the millet, air -sucking seeding disc was designed, and Q235 cold-rolled steel plate was selected as the material for making the seed plate. There were 18 holes evenly distributed in the circumferential direction of the seed plate, and the range of pore size was from 1.04 to 1.17 mm. Four kinds of structure of seed suction holes were designed, including cylindrical hole, chamfered truncated cone hole, truncated cone hole and four-prism hole. In order to test the seeding effect, the millet seeding experiment was carried out by using the JPS-12 seeding device performance test rig. The relevant national standard of the planter was cited and six test indices were selected: the average grains number per hill, the qualified rate of grains number per hole, the average hill distance, the qualified rate of hill distance, the single grain rate, and the average seed's quantity per hill. Three kinds of hole geometry on the seeding disc, such as cylindrical hole, chamfered truncated cone hole, truncated cone hole, were selected to test the seed selection efficiency, and the results showed that truncated cone hole was the best in the 3 kinds of adsorption pore structures, which could effectively reduce all kinds of plugging holes, so truncated cone hole was chosen to continue to compare. Two kinds of seed suction hole structures, such asthe truncated cone hole and four frustum pyramid, were selected to conduct the comparative experiment on the seeding efficiency. The results showed the optimal structure of seed suction hole was four-prism hole structure on the seeding disc, which had the best effect on seed sowing and solved the problems of serious seed damage, suction hole plugging, and cavitation. Through the millet seeding effect comparison test, the design scheme of the suction hole was ultimately determined as four-prism hole structure. The millet seeding performance test of this suction hole structure was carried out to determine the best seeding index. The seeding performance indices were the average number of seeds per hill of 3.3, the qualified rate of seeds per hill of 89%, and the qualified rate of hill space of 94%, and the average hole distance was 1.24 cm. Through the seeding performance test, the best working parameters of the seeder were determined: Vacuum degree was -2 kPa, and the rotation speed was 28 r/min. Precision hole sowing of millet seed was preliminarily realized by the use of air-suction seed-metering device in this study. The test results will provide a theoretical reference for the design and related research of millet precision seeding device.

agricutural machinery; design; experiments; millet; air -sucking seed- metering device; suction hole

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.004

S233.71

A

1002-6819(2017)-08-0030-07

2016-07-01

2017-04-18

國家自然科學基金項目（51365034）；內(nèi)蒙古自然基金（2014MS0538）；內(nèi)蒙古專利轉化資金項目資助（20140185）

王 芳，女，博士，副教授，從事農(nóng)牧業(yè)機械智能化研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，010018。Email：nnwangfang@163.com

趙滿全，男，教授，博士生導師，從事農(nóng)業(yè)機械高新技術研究、基礎理論研究和應用技術研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，010018。Email：nmgzhaomq@163.com

王 芳，呂 冰，王洪明，趙滿全. 氣吸式谷子排種裝置吸種孔的結構設計與試驗[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33(8)：30－36. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.004 http://www.tcsae.org

Wang Fang, Lv Bing, Wang Hongming, Zhao Manquan. Structural design and test of seed-suction hole of air-sucking seed- metering device for millet[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 30－36. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.004 http://www.tcsae.org