王進平　師寶杰　石林榕　黃曉鵬　鄭紅斌　張耀華　趙武云　孫步功

摘要為了方便測取滾輪式玉米氣吸式排種器粒距合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)等性能指標，設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單性能測取方便的氣吸式排種器試驗臺，重點確定氣吸式精量排種器主要結(jié)構(gòu)。當(dāng)玉米滾輪式氣吸式排種器試驗臺在排種盤轉(zhuǎn)速為197r/min、氣吸室負壓為4kPa、排種盤型孔直徑4mm的工作參數(shù)條件下，粒距合格指數(shù)為96.8%、漏播指數(shù)為2.2%、重播指數(shù)為1%，滿足相關(guān)排種試驗指標。

關(guān)鍵詞 玉米;氣吸式;排種試驗臺;設(shè)計

中圖分類號 S223.2

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0152-02

中國是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械使用大國，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟具有重要的地位，農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展程度是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要因素。隨著國家農(nóng)機研發(fā)資金逐年增加、中央財政對農(nóng)機具購置補貼不斷提高，帶動了農(nóng)機行業(yè)改革創(chuàng)新、不斷發(fā)展。農(nóng)村普遍存在勞動力匱乏、老弱病殘占主的問題，人工作業(yè)成本攀升，為了節(jié)省勞動力、降低勞動強度，人們不斷地研制高效率的農(nóng)業(yè)機具。同時，作物生長環(huán)境千變?nèi)f化，農(nóng)業(yè)機具需要具備根據(jù)環(huán)境和作物生：長情況及時靈活調(diào)整的能力叫。

目前，國內(nèi)外先進的播種機普遍采用氣吸式工作原理，主要原因為傳統(tǒng)播種器作業(yè)速度較低、種子形狀和尺寸等都達不到實際要求！;而氣吸式排種器是借助氣流作用完成種子的分類和播種，與傳統(tǒng)的機械式排種器相比，對種子要求不高且節(jié)省種子，而且還可以使田間播種均勻，有利于實現(xiàn)高產(chǎn)，是現(xiàn)代玉米播種技術(shù)的發(fā)展方向。生產(chǎn)實踐表明，氣吸式播種技術(shù)較傳統(tǒng)播種技術(shù)產(chǎn)量增幅超過30%，有廣闊的發(fā)展前景。機械化程度較高的氣吸式排種器在農(nóng)村的應(yīng)用越來越廣泛。

氣吸式排種器可以用于穴播和點播，對種子外形、尺寸要求不高，可通過調(diào)節(jié)排種盤的直徑、孔的大小及傳動比實現(xiàn)不同農(nóng)作物的播種;且對種子的傷害很低，可以在播種作業(yè)速度很高的情況下進行播種I5。通常研究排種器的排種性能都是在固定的試驗臺，上進行靜態(tài)試驗或者動態(tài)試驗?！秵瘟＃ň埽┎シN機試驗方法》（GB/T6973-2005）中明確規(guī)定了靜態(tài)試驗與動態(tài)試驗的方法間。研究表明，氣吸式玉米精量排種器不僅受內(nèi)在因素的干擾，如吸孔直徑吸孔數(shù)目、排種盤大小等;而且還受外在因素的影響，如播種作業(yè)速度、氣吸室真空度和投種高度等，必須設(shè)計理想的播種試驗臺、選取正確合適的參數(shù)，才能使播種機的工作效率達到最高。

1整體結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1整體結(jié)構(gòu)

玉米滾輪式氣吸式排種器試驗臺主要由氣吸式排種器、攪動輪、數(shù)字氣壓表、12V直流蓄電池、機架、風(fēng)機、12V風(fēng)機調(diào)速器、220V交流電機、交流電機調(diào)速器等組成，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2工作原理

接通電源，在電動機的驅(qū)動下帶動排種器旋轉(zhuǎn)。角鐵臺架由角鐵焊接而成，起到了很好的固定作用，角鐵臺架與機架螺栓連接，連接處有抬升裝置，可以調(diào)節(jié)排種器位置的高低。角鐵臺架與交流電機安裝板螺栓連接，交流電機安裝板與交流電機螺栓連接，交流電機調(diào)速器接在220V交流電機上，電動機上帶有調(diào)速器，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的快慢;風(fēng)機用螺栓連接在機架上，軟管與風(fēng)機、氣吸式排種器卡箍連接，氣吸式排種器與彎頭螺紋連接，彎頭與數(shù)字氣壓表密封螺紋連接，風(fēng)機運轉(zhuǎn)時會在氣吸室產(chǎn)生真空，在排種盤的兩側(cè)形成一定的壓力差，在該壓力差的作用下，種子就會吸附在排種盤上旋轉(zhuǎn);機架與電池托座焊接，電池托座固定12V直流蓄電池，12V風(fēng)機調(diào)速器由十字螺釘連接在角鐵臺架，可以按照實際需求調(diào)節(jié)風(fēng)速的大小;12V直流蓄電池與風(fēng)機導(dǎo)線連接，攪動輪與12V直流蓄電池導(dǎo)線連接，交流電機調(diào)速器與220V交流電機導(dǎo)線連接，風(fēng)機的動力由蓄電池單獨提供。

2關(guān)鍵部件

2.1機架和電動機的選用與設(shè)計

機架是試驗臺的重要部件，承受排種器工作時的全部壓力和重力。因此，機架必須要有足夠的強度與剛度。本試驗臺選用性能較好的角鐵，在模擬播種過程中，壓力和重力通過排種器、電機、蓄電池等最終傳給機架，從排種器到機架等一系列受力部件都易產(chǎn)生變形，最終使機架張力增大。因此，研究機架變形對控制產(chǎn)品精度具有十分重要的實際意義，但由于機身中各部件的形狀和受力情況比較復(fù)雜，用傳統(tǒng)類比法分析具有缺陷，因而采用仿真法進行分析。針對播種試驗臺機架，在實測的基礎(chǔ)上進行了Solidworks三維建模，并根據(jù)其實際受力情況，給出了優(yōu)化模型。經(jīng)實踐證明，優(yōu)化模型完全符合實際要求。機架和電動機結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本試驗選用了勁默牌GEAR?HEAD5GN5GU15K齒輪箱90W～l20W微型調(diào)控電機交流齒輪減速電機，并在上面安裝了馬達調(diào)速器，變頻調(diào)速電動機的特點是可以在頻率和電壓很低的情況下以無沖擊電流的方式啟動，對電網(wǎng)系統(tǒng)零沖擊，節(jié)電效果顯著;調(diào)速時平穩(wěn)性好、調(diào)節(jié)范圍較大、精度高。變頻調(diào)速電動機在變頻器的驅(qū)動下可以實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速與扭矩，以適應(yīng)負載的需求變化0。

2.2排種器的結(jié)構(gòu)

氣吸式排種器結(jié)構(gòu)如圖3所示，吸種孔均勻分布在排種盤上（圖4），在排種盤上設(shè)有攪種器，目的是為了防止種子不被吸到排種孔上，導(dǎo)致漏播。其左側(cè)為充種室，與種箱相連;右側(cè)是真空室，風(fēng)機為其提供負壓，使1個或者多個種子成功被吸附。當(dāng)?shù)剌嗱?qū)動圓盤轉(zhuǎn)動時，會帶著種子到達開溝器正上方，受真空度影響，吸孔一般會吸附2?；蚨嗔７N子，此時刮種器會將多余的種子刮掉只留下單粒種子，防止重播，種子在重力的作用下會掉人曲線導(dǎo)種管中。曲線導(dǎo)種管起到引導(dǎo)種子的作用，當(dāng)種子從管中滑落時會有一個向后的分速度，該分速度與整機作業(yè)向前的速度抵消，使種子的實際速度為0時落種，從而保證了種子在輸送帶上均勻分布。

2.3排種盤的選用

本試驗選用的是精密排種器專用的節(jié)能、低噪聲風(fēng)機，配有12V直流電機調(diào)速器，風(fēng)機為排種器提供負壓，吸氣管尾部安裝的數(shù)字氣壓表可記錄試驗的實時氣壓。影響氣吸式排種氣流的因素很多，包括排種盤大小、孔數(shù)、孔的形狀、種子的外形和尺寸以及工作過程中動態(tài)參數(shù)、種子吸附狀態(tài)等因素"。對排種盤在4kPa真空度下，進行0°～60°軸心夾角單因子變量試驗，結(jié)果表明，吸種孔壁與軸心夾角在0°～45°時，隨著夾角增大，漏播率逐漸減小，播種質(zhì)量提高;當(dāng)角度在30*～459時，排種效果最佳。

3驗證試驗

為了驗證設(shè)計出的玉米排種器試驗臺的工作可靠性，2018年8月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)進行了播種試驗。本試驗選用秋樂牌鄭單958號精選玉米種子，排種盤轉(zhuǎn)速197r/min、氣吸室負壓4kPa、排種盤型孔直徑4mm工作參數(shù)條件下，參考《單粒（精密）播種機試驗方法》（GB6973-2005）2測定了粒距合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)。試驗5次重復(fù)，并取平均值。試驗樣機如圖5所示。

由表5可知，播種機排種盤轉(zhuǎn)速為197r/min、氣吸室負壓為4kPa排種盤型孔直徑為4mm的工作參數(shù)條件下，該排種器粒距合格指數(shù)為96.8%、漏播指數(shù)為2.2%、重播指數(shù)為1%，滿足設(shè)計要求。

4結(jié)論

設(shè)計了氣吸式排種器試驗臺并進行了排種試驗，試驗結(jié)果表明，在播種機排種盤轉(zhuǎn)速為197r/min.氣吸室負壓為4kPa、排種盤型孔直徑為4mm的工作參數(shù)條件下，氣吸式精量排種器粒距合格指數(shù)均能達到96.8%以上，漏重播指數(shù)為2.2%，漏播指數(shù)為1.0%，滿足排種標準。

5參考文獻

[1]劉佳，崔濤，張東興，等.機械氣力組合式玉米精密排種器[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2012，43（2）：43-47.

[2]霍文國，肖繼軍，呂釗欽.淺析氣力式精密播種機的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J].山東農(nóng)機，2003（3）：11.

[3]孫桂芹，任寶國，初從偉.影響排種器工作性能的因素[J].農(nóng)機推廣，2006（7）：41.

[4]崔登博，鄧福森，王立群.單粒（精密）播種機試驗方法有關(guān)概念的探討[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，1994，25（1）：86-88.

[5]盧勇濤，陳學(xué)庚，李亞雄.鴨嘴滾筒式氣吸精量穴播器的設(shè)計與試驗[J].中國農(nóng)機化，2012（1）：104-106.

[6]張澤平，馬成林.精播排種器及排種理論研究進展[小.吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1995（4）：112-117.

[7]董潤堅.水稻芽種排種器充種和投種過程的計算機仿真分析[D]長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[8]張斌.蘿卜氣吸式精量播種機的設(shè)計[C]/中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會（CSAE）.

中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集，重慶：中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會（CSAE），2011.

[9]高富強，齊鵬，邱立春氣吸式排種器排種性能影響因素的分析與試驗研究[J].農(nóng)機化研究，2016，38（9）：191-196.

[10]陳樹人，仇華錚，李耀明，等.谷物流量傳感器試驗臺的設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（16）：41-44.

[11]蔡曉華，吳澤全，程睿機器視覺排種試驗臺的研制[J].農(nóng)機化研究，2005（4）：131-133.

[12]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國家標準化管理委員會.單粒（精密）播種機試驗方法：GB/T6973-2005[S].北京：中國標準出版社，2005.