石林榕 孫步功 趙武云 楊小平 辛尚龍 王久鑫

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 蘭州 730070)

0 引言

玉米機(jī)械化精密播種是提高播種效率的重要途徑[1]，而排種器是播種機(jī)的關(guān)鍵部件。精量排種器按其工作原理分為機(jī)械式和氣力式。機(jī)械式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)種子外形要求較高，損失較大[2]。氣力式排種器主要包括氣吸式、氣吹式、氣壓式和中央集排式等，氣吸式排種器因?qū)ΨN子具有適應(yīng)性強(qiáng)、損傷輕、能適應(yīng)較高播種作業(yè)速度等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[3-4]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)氣吸式排種器做了大量研究[5-9]，包括采用機(jī)械托種盤輔助吸種、同步排種盤和負(fù)壓腔室旋轉(zhuǎn)吸種、擾動(dòng)種群降低種子瞬態(tài)法向應(yīng)力提高吸種能力、利用振動(dòng)頻率增強(qiáng)吸種能力、采用內(nèi)充氣吹式吸種等，這些均提高了吸種盤吸附種子能力，然而以上排種器安裝于機(jī)架上，不能滿足膜上鴨嘴破膜穴播的要求。西北旱區(qū)先鋪膜保墑、后膜上播種模式效益較高，滾輪式排種器播種過(guò)程受到多種因素影響，尤其地面不平度影響較大，播種質(zhì)量有待提高。

基于西北地區(qū)鋪膜種植特點(diǎn)，本文針對(duì)氣吸式玉米滾輪排種器在地膜上滾動(dòng)穴播單粒合格指數(shù)低、漏播嚴(yán)重等問(wèn)題，用彈性橡膠作為玉米吸種盤的吸種材料，對(duì)吸種盤吸種過(guò)程進(jìn)行受力分析，研究影響吸種能力的因素，根據(jù)響應(yīng)曲面法的Central Composite Design試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，基于彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器試驗(yàn)臺(tái)開(kāi)展氣吸排種試驗(yàn)，并優(yōu)化彈性嘴式氣吸排種器作業(yè)性能參數(shù)，進(jìn)行大田試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器主要由排種器右殼體、種室隔板、吸種盤組件、種盤限位架、氣室密封圈、擾種器、氣管、鴨嘴、排種器主架、鴨嘴固定架和排種器左殼體等組成，如圖1所示，其中吸種盤組件由吸種盤和彈性吸種墊組成，彈性吸種墊通過(guò)得力6371膠粘附于吸種盤吸種孔內(nèi)，吸種盤(鋼板，表面粗糙度3.2)上的吸種孔由兩個(gè)階梯狀孔構(gòu)成，大孔直徑12 mm，深度2 mm，用于安裝彈性吸種墊，小孔直徑6 mm。彈性吸種墊材料為彈性橡膠(密度0.92 g/cm3，扯斷強(qiáng)度19 MPa，中度回彈性能)，外孔直徑6 mm，內(nèi)孔直徑2 mm，深度2 mm，吸種墊內(nèi)徑小于吸種盤的通氣孔，為吸種墊法向變形留出空間。吸種盤與后殼體封閉空間連通。主要工作區(qū)域依次為吸種區(qū)、清種區(qū)、攜種區(qū)和隔種區(qū)，如圖1b所示。

圖1 彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematics of seed metering with device-aspiration type and elastic suction nozzle1.入種口 2.排種器右殼體 3.種室隔板 4.吸種盤組件 5.種盤限位架 6.氣室密封圈 7.擾種器 8.氣管 9.鴨嘴 10.排種器主架 11.鴨嘴固定架 12.排種器左殼體 13.刮種板 14.清種器 15.支板 16.彈簧 17.吸種盤 18.彈性吸種墊

1.2 工作原理

如圖1所示，彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器可分為吸種區(qū)、清種區(qū)、攜種區(qū)、隔種區(qū)。作業(yè)時(shí)，排種器殼體與膜面發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，吸種盤同步旋轉(zhuǎn)，吸種盤一側(cè)面向取種區(qū)，另一側(cè)與由穴播輪后殼體和隔板組成的氣吸室相通，氣吸室與機(jī)架連接，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)使吸種盤兩側(cè)產(chǎn)生氣壓差，吸種盤轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)吸種區(qū)Ⅰ時(shí)種子克服種群對(duì)其作用力后被吸附在吸種盤組件的彈性吸種墊上，由于彈性吸種墊吸種時(shí)發(fā)生彈性變形，與玉米種子外形貼合緊密，單粒吸種力較大，多粒吸種幾率降低。當(dāng)玉米種子隨吸種盤旋轉(zhuǎn)經(jīng)清種區(qū)Ⅱ并出現(xiàn)多吸種的情況時(shí)，由于彈性吸種墊大小和一粒種子截面面積相當(dāng)，致使多吸的種子與光滑的吸種盤接觸面較大，又因玉米與彈性氣吸墊之間的摩擦因數(shù)大于玉米與吸種盤之間摩擦因數(shù)，多吸的種子會(huì)被擾種器攪動(dòng)掉落至吸種區(qū)Ⅰ，后經(jīng)過(guò)攜種區(qū)Ⅲ，當(dāng)種子運(yùn)轉(zhuǎn)至刮種板時(shí)，種子進(jìn)入隔種區(qū)Ⅳ，氣吸室與吸種孔連通關(guān)閉，種子在重力及清種器綜合作用下落至鴨嘴內(nèi)，此后鴨嘴隨排種輪旋轉(zhuǎn)扎入土壤一定深度，鴨嘴上的支板在地面反作用力下打開(kāi)，種子掉落入穴孔內(nèi)，排種器繼續(xù)滾動(dòng)，支板離開(kāi)地面，彈簧恢復(fù)原形，鴨嘴關(guān)閉。如此循環(huán)完成連續(xù)播種。

2 種子受力分析

彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器工作時(shí)，種子所受外力主要有種子重力G、種子旋轉(zhuǎn)慣性力J、吸孔吸附力F、吸孔處種子摩擦力f、空氣阻力，由于在吸種區(qū)Ⅰ，玉米種子較多不易形成外部氣流，玉米受到的空氣阻力可忽略不計(jì)，吸種墊吸附種子后受力如圖2所示。

圖2 種子受力示意圖Fig.2 Schematic of seed under force

如圖2所示，在垂直于水平面的氣吸式吸種盤上，種子被吸住時(shí)的受力條件[10]為

f>T

(1)

其中

式中T——玉米慣性力J和重力G的合力，N

α——重力和慣性力之間夾角，(°)

m——單個(gè)玉米質(zhì)量，kg

ω——吸種盤角速度，rad/s

R——吸孔位于吸種盤的半徑，m

g——玉米受到的重力加速度，m/s2

μ——摩擦因數(shù)

d——吸孔直徑，m

p——?dú)饬髅芏?，kg/m3

(2)

式中c——玉米重心與吸種盤上表面的距離，mm

如圖3所示，當(dāng)種子被成功吸附于吸種盤組件后，還需克服種群對(duì)其阻力。以種子質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，過(guò)原點(diǎn)水平線為x軸，垂直水平線為y軸，此時(shí)種子受力分別為線性運(yùn)動(dòng)方向阻力fd、型孔對(duì)種子的支持力N、上層種群對(duì)種子的壓力Nt、種子重力G、離心力J及下層種群對(duì)其支持力Nb。

圖3 種子脫離種群受力分析示意圖Fig.3 Sketch of stress analysis of seed detachment from population

種子隨吸種盤運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，Nb=0。為保證種子不掉落，需滿足受力條件

fx=(Nd+fd)cosα-Jsinα

(3)

fy=Nt+G+Jcosα+(Nd+fd)sinα

(4)

式中fd——種群對(duì)種子的摩擦力，N

Nd——種子運(yùn)動(dòng)方向受到的阻力，N

由于種子離心力在種群中被反力抵消，離心力J可忽略，因此，式(3)、(4)可簡(jiǎn)化為

(5)

由式(5)可知，吸種盤吸種區(qū)域主要為[0,π/4]，在其他力一定的情況下，隨著fx減小、fy增大，即種子受到的摩擦力f方向與x軸夾角不斷增加，f不斷增加。

吸孔處種子摩擦力計(jì)算式為

(6)

式中μa——種子與彈性吸種墊之間的摩擦因數(shù)

圖4 玉米種子與不同材料摩擦因數(shù)測(cè)定Fig.4 Coefficient determination of static friction between corn seeds and different materials1.吸種盤 2.彈性橡膠

由式(6)可知，若要玉米種子被吸牢，要求種子與彈性吸種墊之間的摩擦因數(shù)μa、吸種墊吸孔直徑d和氣流密度p值大。如圖4所示，通過(guò)傾角法比較和測(cè)定玉米種子與吸種盤之間、玉米種子與彈性吸種墊之間的靜摩擦因數(shù)，分別進(jìn)行5組試驗(yàn)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨吸種盤與水平面之間的傾角緩慢增加，處于吸種盤的種子先于彈性吸種墊上的種子滑落，種子滑落角分別為14°和30°。經(jīng)計(jì)算玉米種子與吸種盤之間的靜摩擦因數(shù)為0.25，玉米種子與彈性吸種墊之間的靜摩擦因數(shù)為0.58，本文所采用的彈性吸種墊增大了種子的摩擦力，能有效降低漏吸率，同時(shí)提高了種子的抗振性。

由式(2)可以看出，隨吸種墊吸種孔直徑的增大，吸附種子所需要的真空度降低，吸種盤吸種能力逐漸提高；而當(dāng)吸種孔直徑增大到一定值時(shí)，漏氣量逐漸增大，吸種能力逐漸降低[11]。同時(shí)，吸孔過(guò)大會(huì)使氣流速度降低。種子氣流拽力計(jì)算式為[12]

(7)

式中Cd——空氣阻力因數(shù)，與種子形狀、表面狀態(tài)及雷諾數(shù)有關(guān)

Sa——種子迎風(fēng)面面積，m2

v——?dú)饬魉俣龋琺/s

由式(7)可知吸孔直徑d并非越大越好。吸種孔直徑需根據(jù)玉米種子的平均寬度來(lái)確定[13]，計(jì)算式為

d=(0.64～0.66)b

(8)

式中b——種子平均寬度，m

本文試驗(yàn)采用的玉米品種為鄭單958，寬度平均值為6.21 mm，由式(8)計(jì)算得吸種孔直徑為4.04 mm。根據(jù)甘肅省農(nóng)藝要求，確定玉米播種穴距為220 mm，吸種盤上吸孔圓周分布直徑為170 mm，吸孔數(shù)為8。氣吸式播種機(jī)配套動(dòng)力為洮河拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的電動(dòng)調(diào)速牽引機(jī)，機(jī)組前進(jìn)速度選擇為0.60 m/s。氣吸式玉米滾輪排種器滾動(dòng)角速度為

(9)

式中vm——牽引機(jī)前進(jìn)速度，m/s

a——株距，m

k——窩眼輪穴孔數(shù)

δ——地輪滑移率，取5.7%[14]

由式(9)可得ω為2.27 rad/s(21.69 r/min)。在吸種區(qū)Ⅰ，為降低彈性吸種墊漏吸率，使種子牢靠吸附于吸嘴處，并運(yùn)動(dòng)突破種群阻力，吸室的真空度須大于理論計(jì)算值。計(jì)算理論最大真空度時(shí)，應(yīng)以吸種區(qū)Ⅰ所需真空壓度為基準(zhǔn)[15]。計(jì)算式為

(10)

其中

λ=(6～10)tanβ

式中Hcmax——真空度最大值，kPa

v1——吸孔中心處的線速度，m/s

r——吸種盤吸孔處的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，m

λ——種子的摩擦阻力綜合系數(shù)

β——種子自然休止角，(°)

K1——外部條件系數(shù)，為影響種子吸種過(guò)程空氣阻力、外部振動(dòng)等因素的外部影響系數(shù)，一般為1.8～2.0，由于滾輪式氣吸式排種器與地面接觸振動(dòng)較大，會(huì)降低吸種性能，取2

K2——吸種可靠性系數(shù)，一般為1.6～2.0，為了彌補(bǔ)種子大小形狀及分布以及種間碰撞等因素造成的計(jì)算結(jié)果誤差，取2

根據(jù)對(duì)1 000粒鄭單958種子的測(cè)定，該種子千粒質(zhì)量為0.343 kg，種子長(zhǎng)度平均值為11.57 mm，鋁制圓筒條件下形成的玉米自然堆積角β為26.56°，即tanβ=0.5，λ=8×0.5=4，根據(jù)式(10)求得吸室的真空度為2.92 kPa。對(duì)于不同類型和品種的種子都有一個(gè)最佳的真空度范圍，小真空度增加玉米漏吸率，大真空度增加重吸率[16]。在實(shí)際工作中，由于排種器與風(fēng)機(jī)之間存在管路壓力損失、與地面接觸振動(dòng)幅度和頻率較大等問(wèn)題，將吸室的真空度上調(diào)至3.5 kPa。

3 排種性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)因素

3.1.1普通吸盤和彈性氣嘴吸盤排種性能對(duì)比

為對(duì)比普通吸盤和彈性氣嘴吸盤排種性能，進(jìn)行了排種試驗(yàn)。固定其余參數(shù)不變：排種輪轉(zhuǎn)速為20 r/min，氣吸室負(fù)壓3.5 kPa。氣孔在吸種盤組件上的位置直徑為170 mm，試驗(yàn)種子采用鄭單958，氣孔類型分為：原氣孔，直徑為4 mm；彈性氣孔，直徑為2 mm；彈性氣孔，直徑為4 mm；彈性氣孔，直徑為6 mm。幾種類型吸孔的單粒合格率分別為67.77%、95.87%、98.35%、99.85%。采用彈性吸嘴氣吸盤的排種單粒合格率要高于采用原氣孔的試驗(yàn)結(jié)果。

3.1.2試驗(yàn)因素選擇

通過(guò)玉米種子受力分析，篩選出對(duì)玉米氣吸式播種機(jī)作業(yè)性能影響較大的因素：排種器吸種盤角速度、氣吸室負(fù)壓、吸種墊吸孔直徑；通過(guò)計(jì)算得排種器吸種盤轉(zhuǎn)速初始值為20 r/min，氣吸室負(fù)壓的初始值為3.5 kPa，吸種盤直徑初始值為4 mm。由于采用新材料彈性橡膠替換舊的吸種材料，需對(duì)影響吸種能力的3個(gè)主要因素進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 試驗(yàn)方法

彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器排種試驗(yàn)依據(jù)GB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法》，采用Central Composite Design試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以排種器吸種盤轉(zhuǎn)速、氣吸室負(fù)壓、吸種墊吸孔直徑為自變量，以單粒合格指數(shù)、漏播指數(shù)和重播指數(shù)為響應(yīng)值。試驗(yàn)在自制的彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)臺(tái)如圖5所示。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果確定了排種器吸種盤轉(zhuǎn)速取值范圍在16～24 r/min，由試驗(yàn)臺(tái)的調(diào)速電機(jī)和測(cè)速儀實(shí)現(xiàn)設(shè)定的轉(zhuǎn)速。負(fù)壓取值范圍為2～5 kPa，由負(fù)壓調(diào)節(jié)器和數(shù)顯式壓力計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)定的負(fù)壓值。吸種墊吸孔直徑范圍為3～5 mm，通過(guò)換取不同孔徑的吸種墊來(lái)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)因素編碼如表1所示。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表2，x1、x2、x3為因素編碼值。

圖5 彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器試驗(yàn)臺(tái)Fig.5 Experimental platform of corn roller metering device with flexible suction nozzle1.滾輪式排種器 2.調(diào)速電機(jī) 3.測(cè)速儀 4.電動(dòng)風(fēng)機(jī) 5.數(shù)顯式壓力計(jì) 6.擾種電機(jī) 7.氣管 8.負(fù)壓調(diào)節(jié)器

3.3 回歸模型

借助Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，分別得到單粒合格指數(shù)y1、漏播指數(shù)y2和重播指數(shù)y3的回歸方程。單粒合格指數(shù)y1、漏播指數(shù)y2的二次回歸模型分別為

表1 試驗(yàn)因素和編碼Tab.1 Factors and codes of test

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Tab.2 Experiment design and results

(11)

(12)

由于重播指數(shù)方差分析模型不顯著，未將其列出。回歸方程方差分析如表3所示。

由表3可知，單粒合格指數(shù)和漏播指數(shù)兩個(gè)回歸模型極顯著，且其失擬項(xiàng)均不顯著，說(shuō)明所擬合的二次回歸方程能正確反映單粒合格指數(shù)y1、漏播指數(shù)y2與x1、x2、x3之間的關(guān)系。氣吸室負(fù)壓x2對(duì)單粒合格指數(shù)影響極顯著；氣吸室負(fù)壓x2、吸種墊吸孔直徑x3對(duì)漏播指數(shù)均影響極顯著。

表3 回歸方程方差分析Tab.3 Variance analysis of regression equation

注：** 表示差異極顯著(P<0.05)，*表示差異顯著(0.05

3.4 各因素對(duì)排種性能指標(biāo)的影響

3.4.1單粒合格指數(shù)

圖6 影響因素交互作用對(duì)單粒合格指數(shù)的影響Fig.6 Effects of interaction of factors on qualified index of grain spacing

排種器吸種盤轉(zhuǎn)速和氣吸室負(fù)壓交互作用對(duì)排種單粒合格指數(shù)的影響如圖6a所示。當(dāng)吸種墊吸孔直徑為4 mm、氣吸室負(fù)壓一定時(shí)，隨著吸種盤轉(zhuǎn)速的增大，排種單粒合格指數(shù)先上升后下降；當(dāng)吸種盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著氣吸室負(fù)壓的增大，單粒合格指數(shù)緩慢上升。吸種盤轉(zhuǎn)速和吸種盤上的吸種墊吸孔直徑交互作用對(duì)排種單粒合格指數(shù)的影響如圖6b所示。當(dāng)氣吸室負(fù)壓為3.5 kPa、轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著吸種墊吸孔直徑增大，單粒合格指數(shù)先上升后下降；當(dāng)氣吸室負(fù)壓為3.5 kPa、吸種墊吸孔直徑一定時(shí)，隨著吸種盤轉(zhuǎn)速的增大，單粒合格指數(shù)先上升后降低。氣吸室負(fù)壓和吸種墊吸孔直徑交互作用對(duì)排種單粒合格指數(shù)的影響如圖6c所示。當(dāng)吸種盤轉(zhuǎn)速20 r/min、氣吸室負(fù)壓一定時(shí)，隨著吸種墊吸孔直徑的增大，單粒合格指數(shù)先上升后下降；吸種墊吸孔直徑一定時(shí)，隨著氣吸室負(fù)壓的增大，單粒合格指數(shù)緩慢上升。

3.4.2漏播指數(shù)

圖7 影響因素交互作用對(duì)漏播指數(shù)的影響Fig.7 Effects of interaction of factors on missing sowing index

吸種盤轉(zhuǎn)速和氣吸室負(fù)壓交互作用對(duì)漏播指數(shù)的影響如圖7a所示。當(dāng)吸種盤上的吸種墊吸孔直徑為4 mm、氣吸室負(fù)壓一定時(shí)，隨著吸種盤轉(zhuǎn)速的增大，漏播指數(shù)緩慢上升；當(dāng)吸種盤上的吸種墊吸孔直徑為4 mm、吸種盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著氣吸室負(fù)壓的增大，漏播指數(shù)先迅速下降再緩慢下降。吸種盤轉(zhuǎn)速和吸種墊吸孔直徑交互作用對(duì)漏播指數(shù)的影響如圖7b所示，當(dāng)氣吸室負(fù)壓為3.5 kPa、吸種盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著吸種盤上的吸種墊吸孔直徑增大，漏播指數(shù)先迅速下降再緩慢下降；吸種盤上的吸種墊吸孔直徑一定時(shí)，隨著吸種盤轉(zhuǎn)速的增大，漏播指數(shù)緩慢上升。氣吸室負(fù)壓和吸種墊吸孔直徑交互作用對(duì)漏播指數(shù)的影響如圖7c所示，當(dāng)吸種盤轉(zhuǎn)速20 r/min、氣吸室負(fù)壓一定時(shí)，隨著排種器吸種盤上吸種墊吸孔直徑的增大，單粒合格指數(shù)先緩慢下降后緩慢上升；當(dāng)吸種盤轉(zhuǎn)速20 r/min、吸種盤上的吸種墊吸孔直徑一定時(shí)，隨著氣吸室負(fù)壓的增大，漏播指數(shù)緩慢下降。

3.5 參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)驗(yàn)證

3.5.1參數(shù)優(yōu)化

為了得到最佳的試驗(yàn)因素水平，結(jié)合試驗(yàn)因素的邊界條件，通過(guò)式(11)、(12)回歸方程模型進(jìn)行優(yōu)化求解，以播種單粒合格指數(shù)最大，漏播指數(shù)、重播指數(shù)最小為目標(biāo)，對(duì)得出的單粒合格指數(shù)和漏播指數(shù)的回歸方程進(jìn)行分析，得到其非線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型[17]

(13)

借助Design-Expert 8.0.6軟件優(yōu)化工具箱得到較優(yōu)工作參數(shù)為[18]：當(dāng)ω=20 r/min、Hcmax=5 kPa、d=4 mm時(shí)，單粒合格指數(shù)為95.54%，漏播指數(shù)為0.50%，重播指數(shù)為3.96%。

3.5.2試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證優(yōu)化的彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器的播種性能參數(shù)，2018年3月中旬在甘肅省洮河拖拉機(jī)廠試驗(yàn)田開(kāi)展氣吸嘴式玉米滾輪排種器播種試驗(yàn)，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，地表為白色平鋪地膜。玉米試驗(yàn)品種為鄭單958。排種器由洮河拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的電動(dòng)調(diào)速牽引機(jī)牽引，氣吸室負(fù)壓由電動(dòng)風(fēng)機(jī)提供，調(diào)節(jié)牽引機(jī)速度為0.6 m/s、氣吸室負(fù)壓5 kPa、吸種盤上的吸種墊吸孔直徑4 mm工作條件下，參考GB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法》測(cè)定了單粒合格指數(shù)、重播指數(shù)和漏播指數(shù)。試驗(yàn)進(jìn)行10次并取平均值[19-20]，田間試驗(yàn)如圖8所示。

圖8 玉米氣吸式排種田間試驗(yàn)Fig.8 Field experiment of corn air-suction metering

田間試驗(yàn)得排種器單粒合格指數(shù)96.3%，漏播指數(shù)1.3%，重播指數(shù)2.4%。與優(yōu)化結(jié)果相比：?jiǎn)瘟：细裰笖?shù)和漏播指數(shù)略高，重播指數(shù)較低。

4 結(jié)論

(1)為解決氣吸式玉米滾輪排種器在地膜上滾動(dòng)穴播單粒合格指數(shù)低、漏播嚴(yán)重等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了彈性氣吸嘴式吸種盤，對(duì)吸種盤吸種過(guò)程進(jìn)行受力分析發(fā)現(xiàn)，影響吸種能力的因素為排種器吸種盤轉(zhuǎn)速、氣吸室負(fù)壓、吸種墊吸孔直徑，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定得到玉米種子與吸種盤、橡膠之間的靜摩擦因數(shù)分別為0.25和0.58。

(2)基于自制的彈性氣吸嘴式玉米滾輪排種器試驗(yàn)臺(tái)，根據(jù)Central Composite Design試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理開(kāi)展氣吸排種試驗(yàn)和排種性能參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果表明，單粒合格指數(shù)和漏播指數(shù)2個(gè)回歸模型可靠；氣吸室負(fù)壓對(duì)單粒合格指數(shù)影響極顯著，氣吸室負(fù)壓、吸種墊吸孔直徑對(duì)漏播指數(shù)均影響極顯著。田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在牽引機(jī)速度為0.6 m/s、氣吸室負(fù)壓5 kPa、吸種盤上的吸種墊吸孔直徑4 mm工作條件下，該排種器單粒合格指數(shù)96.3%、漏播指數(shù)1.3%和重播指數(shù)2.4%，試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于仿真結(jié)果。