楊潭,王應(yīng)彪,李瑋,李帥奇,顏旭,張兆順

(西南林業(yè)大學(xué)機(jī)械與交通學(xué)院,云南 昆明 650224)

玉米定向播種技術(shù)是通過人工或其他一些方法使玉米種子在土壤中的位姿朝向一致,促使玉米在生長過程中葉片展開方向與壟向垂直,呈“一”字生長,有利于提高玉米葉片對光合作用的利用率,從而提高玉米產(chǎn)量[1-3]。當(dāng)玉米種子長軸方向與播種行向垂直時,玉米出苗后玉米葉片生長方向與行向垂直[4-7]。因此,要實現(xiàn)玉米機(jī)械化定向播種,其前提是將玉米種子按照一定的方向定向排種。

目前,實現(xiàn)玉米機(jī)械化定向播種技術(shù)主要是通過玉米定向種子帶方法[8-9],該方法主要通過人工定向擺放種子制成種子帶,然后鋪放進(jìn)土壤實現(xiàn)定向播種,但這種方法需要耗費大量人力、物力,還要考慮環(huán)境問題,不利于大面積推廣。王僑等[10]基于圖像處理技術(shù)研制了一種玉米種子定向定位擺放裝置,通過圖像檢測機(jī)構(gòu)獲取種子特征信息并反饋給調(diào)向分面擺放機(jī)構(gòu),實現(xiàn)玉米種子定向排種,但圖像處理技術(shù)對作業(yè)環(huán)境條件苛刻,實用性較差。趙學(xué)觀等[11]利用真空吸附原理設(shè)計了一種基于定向種子帶的種子吸附擺放裝置,但該裝置工作原理復(fù)雜,造價成本高,目前不適應(yīng)我國農(nóng)村現(xiàn)狀。邢潔潔等[12]基于電磁振動基礎(chǔ)上設(shè)計了一種玉米種子側(cè)立定向定距輸出裝置,該裝置在最佳工作參數(shù)下,玉米種子定向成功率達(dá)到90.7%,該方法需要控制振動頻率,對種子質(zhì)量有一定要求。

目前對玉米的人工定向種植已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究,對定向播種的效果進(jìn)行了相關(guān)的試驗,但還處于初步探索階段。要實現(xiàn)玉米的機(jī)械化定向播種還存在諸多難題,比如種子外觀特征復(fù)雜、播種土壤環(huán)境對種子位姿的影響等,因此尋找一種機(jī)械化定向播種方法對推動玉米播種技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。為實現(xiàn)按玉米種子長軸方向定向排種,本研究通過離心力驅(qū)動玉米種子有規(guī)律運動,以玉米受力作用下的力學(xué)特征、姿態(tài)變化、速度大小、運動傾角等為條件,結(jié)合動力學(xué)分析及動態(tài)仿真方法,通過設(shè)計離心式玉米定向輸送整列裝置,對不同品種的玉米種子進(jìn)行試驗研究,探索玉米種子在離心力作用下種子群運動規(guī)律及籽粒姿態(tài)變化規(guī)律,為玉米種子定向排種提供新的思路和方法。

1 裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

離心式玉米種子定向整列排種裝置(圖1)主要由供料機(jī)構(gòu)、定向整列機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置以及機(jī)架組成,其中定向整列機(jī)構(gòu)是該裝置的關(guān)鍵。供料機(jī)構(gòu)由種盒、種盒支撐板組成,種盒分為上、下兩部分,上面部分是呈“梯形”的立方體,下面部分與水平面呈一定夾角,便于玉米種子滑落。種盒可以在種盒支撐板上前后移動,調(diào)整種子落入種盤的位置。定向整列機(jī)構(gòu)由外殼、護(hù)種板、限種擋刷、離心定向錐盤組成,用于進(jìn)行玉米種子的整列、定向充種和排種。其中外殼內(nèi)部有一層環(huán)形、帶有缺口的固定支撐板,上面安裝有離心定向錐盤;離心定向錐盤外圈(定向充種環(huán)帶)分布大小均勻的型孔,型孔的形狀、大小根據(jù)玉米種子外觀尺寸設(shè)計,實現(xiàn)玉米種子定向充種和排種;護(hù)種板和限種擋刷可以保證符合定向要求的玉米種子順利充種。驅(qū)動裝置主要通過伺服電機(jī)為離心定向錐盤提供動力,完成玉米種子定向整列排種。

圖1 離心式玉米種子定向整列排種裝置結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of directional corn seed metering device for centrifugal corn seeds 1.機(jī)架Body frame;2.導(dǎo)種管Seed tube;3.護(hù)種板Seed protection plate;4.緊固螺栓Fastening bolt;5.離心定向錐盤Centrifugal directional cone plate;6.種盒Seed box;7.種盒支撐板Seed box support plate;8.外殼Shell;9.限種擋刷Seed limiting brush;10.調(diào)節(jié)底座 Adjustable base;11.玉米種子Corn seeds;12.伺服電機(jī)Servo motor.

1.2 工作原理

工作時,玉米種子群通過供料機(jī)構(gòu)落入離心定向錐盤中,利用伺服電機(jī)驅(qū)動,玉米種子在錐盤上受到離心力的作用,種子群開始分散并逐漸向錐盤邊緣運動,在經(jīng)過錐盤外圈(定向充種環(huán)帶)的型孔時開始充種。由于型孔是仿玉米種子形狀設(shè)計,因此只有符合定向特征的玉米種子會完全落入型孔中;當(dāng)不符合定向特征(豎立、橫臥或種子長軸方向與型孔不一致)時,玉米種子將無法完全充入型孔中,在經(jīng)過清種區(qū)時就會被頂出型孔。同時限種擋刷會阻擋多余的種子,保證每個型孔中只保留一粒玉米種子。最終只有符合定向特征(平躺且種子長軸方向與型孔一致)的種子充入型孔中。充入型孔的種子在錐盤的帶動下運動,當(dāng)?shù)竭_(dá)排種缺口時,玉米種子在自身重力和離心定向錐盤推力的共同作用下從排種缺口跌落入種子導(dǎo)種管后排出,完成玉米種子的定向整列排種。

2 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

2.1 離心定向錐盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1.1 錐盤錐角與安裝傾角的確定離心定向錐盤(圖2)的結(jié)構(gòu)對玉米種子的分散排列、定向充種有很大的影響。為了保證種子能夠滑向充種位置以及順利充種,離心定向錐盤采用傾斜安裝,即離心定向錐盤與水平面呈一定傾角(安裝傾角)。為了便于在傾斜錐盤上半?yún)^(qū)(清種區(qū))剔除未定向玉米種子,錐盤定向充種環(huán)帶背面開有一個寬度和高度均為2 mm的凹槽,與固定支撐板上凸臺結(jié)合,使未定向種子在清種區(qū)被頂出型孔,具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。參考已研究錐盤[13-15],錐盤直徑確定為280 mm。

圖2 錐盤結(jié)構(gòu)Fig.2 Conical disk structure

錐盤的安裝傾角對種子能否順利充入型孔具有較大的影響,安裝傾角如果較大,可能會造成種子無法完全充入型孔,同時會使種箱內(nèi)容種量降低;如果安裝傾角過小,可能會使種子處在型孔外面,無法順利充種,同時會造成種子堆積,造成種子的破損。因此,為了滿足要求,錐盤的安裝傾角應(yīng)大于種子的靜摩擦角,根據(jù)文獻(xiàn)[16],玉米種子的靜摩擦角為20°,因此,錐盤安裝傾角要大于20°。錐盤的錐角如果過大,充種區(qū)容易造成種子在型孔處堆積,影響充種;同時清種區(qū)未定向種子不能有效清除,對后續(xù)的排種造成影響。如果錐角過小則會影響種子填充速度,嚴(yán)重時會造成漏種。綜合考慮,設(shè)錐盤錐角為5°～20°進(jìn)行優(yōu)化。

圖3 清種區(qū)局部剖視圖Fig.3 Local cross-sectional view of the seed-clearing area

2.1.2 定向型孔設(shè)計定向型孔是實現(xiàn)玉米種子定向成功的關(guān)鍵。對100?！崋?58’玉米種子外觀結(jié)構(gòu)(圖4-a)進(jìn)行測量,其厚度、長軸尺寸、大頭端寬度和尖端寬度的平均值分別為4.67、11.58、9.2和 5.45 mm。根據(jù)玉米種子外觀結(jié)構(gòu),型孔結(jié)構(gòu)公式為:

(1)

式中:l為型孔長度(mm);S1為型孔小端寬度(mm);S2為型孔大端寬度(mm);ΔC為種子與型孔間間隙,一般取1 mm左右;L為種子長軸長度(mm);D1為種子尖端寬度(mm);D2為種子大頭端寬度(mm)。

圖4 玉米種子結(jié)構(gòu)與型孔結(jié)構(gòu)尺寸Fig.4 Corn seed structure and hole structure size

圖5 型孔分布示意圖Fig.5 Schematic diagram of hole distribution

根據(jù)玉米種子結(jié)構(gòu)尺寸值,確定型孔長度為12 mm,型孔大端寬度為10 mm,型孔小端寬度為6 mm,型孔厚度為4 mm。為保證玉米種子能夠完成定向充種以及便于剔除不符合定向要求的種子,同時也為了提高充種率,型孔做45°倒角處理(圖4-b)。

型孔數(shù)對種子定向充種和排種均有影響。如圖5所示,按幾何關(guān)系有:

2πr=(m+k)Z

(2)

式中:r為型孔長軸方向到錐盤軸心距離(mm);m為A、C兩點間的弧長,可近似看作型孔長度l(mm);Z為型孔數(shù);k為B、C兩點間的弧長,可近似看作兩型孔間距離(mm)。

為了保證玉米種子能夠定向穩(wěn)定,兩型孔間距離應(yīng)大于玉米種子長軸長度,即:

(3)

取r=130 mm,m=12 mm,代入式(3),得Z<34.62。因此取型孔數(shù)為24、28、32、36進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 種子定向整列排種過程分析

圖6 種子在錐盤上受力分析Fig.6 Force analysis of seed on cone

2.2.1 種子在錐盤上受力分析玉米種子從種盒內(nèi)自由落入傾斜錐盤上,在自身重力、離心力和種子群間的相互作用下流向錐盤定向充種環(huán)帶。以種子所處位置為圓心,過該圓心與錐盤母線平行方向為x軸,沿種子與錐盤接觸點切線方向且與錐盤母線垂直的方向為y軸,過種子與錐盤接觸點且與錐盤垂直方向為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,種子在自身重力(mg)、離心力(Fr)、摩擦力(f)和支撐力(N)的共同作用下隨錐盤做圓周運動,同時自身也繞其質(zhì)心做旋轉(zhuǎn)運動。受力分析如圖6所示。種子在x軸和z軸方向所受合外力公式為:

(4)

式中:f為錐盤錐面對種子的摩擦力(N);Fr為種子受到的離心力(N);m為種子質(zhì)量(g);g為重力加速度(m·s-2);θ為錐盤錐角(°);β為錐盤安裝傾角(°)。

由于種子質(zhì)量分布不均勻,為了便于分析種子自身旋轉(zhuǎn)運動,將種子沿質(zhì)心處拆分成尖端和大頭端兩部分。如圖7所示,各部分質(zhì)心O1、O2到種子質(zhì)心O距離分別為c1、c2,錐盤圓周運動速度為V,則種子繞其質(zhì)心O所受到的總轉(zhuǎn)矩(M)為:

圖7 種子自身旋轉(zhuǎn)運動受力分析Fig.7 Analysis of the force on the rotation of the seed itself

M=-F1sinδc1+F2sinδc2

(5)

式中:F1為尖端部分所受的合外力(N);F2為大頭部分所受的合外力(N);δ為初始時種子尖端朝向與圓周運動切線方向之間的夾角(°);c1為尖端部分質(zhì)心到種子質(zhì)心間力臂(mm);c2為大頭部分質(zhì)心到種子質(zhì)心間力臂(mm)。

玉米種子所受合外力主要由種子所受離心力、摩擦力以及種子自身重力決定,且由于種子尺寸較小,各轉(zhuǎn)矩力臂的影響相對較小,因此只討論合外力對種子偏轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)M大于零,種子繞質(zhì)心逆時針轉(zhuǎn)動;當(dāng)M小于零,種子繞質(zhì)心順時針轉(zhuǎn)動。無論是逆向轉(zhuǎn)動還是正向轉(zhuǎn)動,到某一時刻,M=0,此時種子尖端朝向與錐盤圓周運動方向一致。通過分析可知,當(dāng)種子正向轉(zhuǎn)動時,有利于種子尖端朝前。

圖8 種子充入型孔時運動分析Fig.8 Motion analysis of seed filling in the hole

2.2.2 種子充種過程運動分析種子進(jìn)入錐盤定向充種環(huán)帶,在錐盤的帶動以及種粒間的相互作用下開始充入型孔,種子從開始接近型孔到落入型孔的過程中將做拋物線運動,其在定向充種過程中的運動分析如圖8所示。以水平方向為x軸,則種子在水平方向和垂直方向的分位移x、h為:

(6)

由式(6)可得:

(7)

設(shè)玉米種子質(zhì)心剛好處在型孔邊緣,則按幾何關(guān)系有:

(8)

式中:V1為種子充入型孔時速度(mm·s-1);S為型孔寬度(mm);h1為錐盤厚度(mm);n為型孔倒角寬度(mm);β為錐盤安裝傾角(°);g為重力加速度(m·s-2)。

通過運動分析可知,在型孔結(jié)構(gòu)確定的情況下,種子充入型孔的速度主要受錐盤安裝傾角的影響。如果速度過大,種子在充入型孔后可能會發(fā)生反彈,不利于種子定向;如果速度過小,可能會造成多粒種子同時充入型孔,因此可通過試驗合理調(diào)節(jié)安裝傾角來獲得最佳的充種速度。

圖9 排種缺口處種子運動分析Fig.9 Analysis of seed movement at notch

2.2.3 種子排種過程運動分析種子在錐盤帶動下運動進(jìn)入排種口時,種子受到重力mg、排種板的支撐力N2、錐盤對種子的推力N1以及摩擦力f的作用。在排種過程中,種子在自身重力和錐盤型孔壁施加的推力的共同作用下,種子重心逐漸前移并發(fā)生反轉(zhuǎn),最終從排種缺口落入導(dǎo)種管,沿導(dǎo)種管斜面滑落,完成排種。如圖9所示,排種缺口與導(dǎo)種管尺寸關(guān)系為:

h+2=xsinα

(9)

為了保證種子在排出過程中不被卡住,則h要大于種子厚度,取種子厚度為5 mm,則有

xsinα-2>5

(10)

式中:h為排種板到導(dǎo)種管的距離(mm);x為排種缺口寬度(mm);α為導(dǎo)種管傾角(°)。

根據(jù)玉米種子結(jié)構(gòu)尺寸值,確定排種缺口寬度x為20 mm,帶入式(10)可得導(dǎo)種管傾角α>20°,確定導(dǎo)種管傾角α為25°。

圖10 仿真模型Fig.10 Simulation model

3 ADAMS仿真試驗

3.1 模型建立

為了驗證玉米種子定向整列裝置設(shè)計的合理性,采用ADAMS軟件對該裝置進(jìn)行仿真試驗。在不影響試驗準(zhǔn)確性以及保證試驗的穩(wěn)定性的情況下,對裝置進(jìn)行了簡化(圖10)。為了提高仿真的真實性,以實際玉米種子建立種子模型,并設(shè)置種子密度以及各部件的材料屬性。為各部件之間施加接觸力:種子與種子之間、種子與各部件之間設(shè)置靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù),給錐盤施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動來代替伺服電機(jī)運動。最后對建立好的仿真模型進(jìn)行可行性驗證,通過預(yù)試驗可知,試驗過程穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)失真狀況,表明試驗?zāi)Ｐ头蠈嶋H,各接觸力設(shè)置正確,玉米種子運動狀態(tài)符合實際。

3.2 仿真試驗

根據(jù)分析可知,影響玉米種子定向成功的因素主要有錐盤錐角θ、錐盤安裝傾角β、轉(zhuǎn)速n、型孔數(shù)Z等。通過預(yù)試驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)安裝傾角大于40°時,絕大多數(shù)玉米種子以立姿緊靠外殼內(nèi)壁,無法充入型孔,因此安裝傾角的取值為25°～40°;轉(zhuǎn)速n大于20 r·min-1時,玉米種子姿態(tài)變化劇烈,不利于種子定向,因此設(shè)定轉(zhuǎn)速為8～20 r·min-1。為了避免仿真出錯,設(shè)置仿真時間為20 s,仿真步長為0.05。選錐盤錐角θ、錐盤安裝傾角β、轉(zhuǎn)速n、型孔數(shù)Z為因素,每個因素取4個水平,以玉米種子長軸定向成功率P(式11)為試驗指標(biāo),進(jìn)行單因素仿真試驗。因素水平見表1。玉米種子模型越多,所需設(shè)置的接觸力越多,仿真越容易出錯,因此試驗采用玉米種子數(shù)為9顆的模型進(jìn)行試驗,一共進(jìn)行16組試驗,每組試驗重復(fù)5次,統(tǒng)計每組試驗的定向成功率,并分析各因素對玉米種子長軸定向成功率的影響。

(11)

式中:n1為玉米種子長軸與圓周運動切線方向間夾角小于30°的顆粒數(shù);N為玉米種子總粒數(shù)。

表1 玉米種子定向成功率的影響因素Table 1 Factors influencing the success rate of maize seed orientation

根據(jù)表1各因素水平對玉米種子長軸定向成功率的影響規(guī)律進(jìn)行單因素試驗,試驗過程中保持其他因素不變,調(diào)節(jié)某一影響因素,記錄玉米種子定向成功的個數(shù),試驗結(jié)果見圖11。

圖11 各因素對玉米種子長軸定向成功率的影響Fig.11 Influence of various factors on the success rate of long-axis orientation of maize seeds

圖11-a為錐盤錐角θ為10°、錐盤安裝傾角β為30°、型孔數(shù)Z為32,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n為8、12、16、20 r·min-1的試驗結(jié)果。從試驗結(jié)果可以看出,玉米種子長軸定向成功率隨著轉(zhuǎn)速的增加呈先上升后降低的趨勢,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到16 r·min-1時,玉米種子長軸定向成功率最高;當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大時,玉米種子長軸定向成功率又開始降低。這是由于隨著轉(zhuǎn)速的增加,玉米種子受到合外力增加,可以繞質(zhì)心有序轉(zhuǎn)動并充入型孔有序輸送,同時經(jīng)過清種區(qū)時種子所受彈力增加,可以有效頂出未定向種子;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于20 r·min-1時,種子姿態(tài)變化劇烈,在清種區(qū)時種子所受彈力較大,易使已定向的種子彈出型孔,致使種子長軸定向成功率降低。

圖11-b為錐盤錐角θ為10°、轉(zhuǎn)速n為12 r·min-1、型孔數(shù)Z為32,分別調(diào)節(jié)安裝傾角β為25°、30°、35°、40°的試驗結(jié)果。從試驗結(jié)果可以看出,隨著安裝傾角的增大,種子長軸定向成功率先增大后減小。當(dāng)安裝傾角為30°時,定向成功率最高;當(dāng)安裝傾角繼續(xù)增大時,種子長軸定向成功率又開始降低。這是由于隨著安裝傾角的增加,種子充種速度增加,更容易充種,同時未定向的玉米種子更容易在清種區(qū)被彈出型孔進(jìn)行二次充種;當(dāng)安裝傾角大于30°時,種子大多以立姿緊靠在外殼壁,難以充入型孔,造成定向成功率降低。

由圖11-c、d可以看出,錐盤錐角θ和型孔數(shù)Z對玉米種子長軸定向成功率的影響幅度變化不大,表明錐盤錐角θ和型孔數(shù)Z對種子定向成功率影響較小,對玉米種子的充種和排種時間有影響,因此在后續(xù)試驗中選定錐盤錐角θ為10°、型孔數(shù)Z為32。

圖12 試驗裝置Fig.12 Test device 1. 離心定向整列排種裝置Centrifugal directional array seeding device;2. 機(jī)架Body frame;3. 調(diào)速器Speed governor.

4 臺架試驗

為了檢驗仿真優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,根據(jù)仿真和設(shè)計參數(shù)加工零部件,搭建離心式玉米種子定向整列排種裝置試驗平臺,如圖12所示。該試驗平臺主要包括機(jī)架、離心定向整列排種裝置、驅(qū)動裝置。選用型號為51K60RGU-CF調(diào)速電機(jī)為裝置提供動力,額定功率60 W,調(diào)速范圍0～33 r·min-1,與型號為US560E的調(diào)速器相互配合調(diào)整錐盤轉(zhuǎn)速,并采用220 V直流穩(wěn)壓電源供電。

試驗材料選用扁平的馬齒型‘鄭單958’玉米種子,千粒重為345 g。試驗時,結(jié)合仿真試驗結(jié)果,固定錐盤錐角θ為10°、型孔數(shù)Z為32,選取轉(zhuǎn)速n和安裝傾角β為可調(diào)因素,以玉米種子長軸定向成功率P為試驗指標(biāo),隨機(jī)選取200?！崋?58’玉米種子為試驗對象進(jìn)行試驗,一共進(jìn)行16組試驗,試驗設(shè)計如表2所示,統(tǒng)計玉米種子長軸定向成功的顆粒數(shù)并得出種子長軸定向成功率P。

試驗時,玉米種子在離心力作用下分散、排序輸送,以平躺姿態(tài)充入定向型孔,經(jīng)過限種擋刷時,多余的種子被阻擋,只保留單粒種子進(jìn)入清種區(qū):已經(jīng)完成定向的玉米種子由于完全充入型孔,接觸面積較大,經(jīng)過清種區(qū)時不會被頂出,仍以原姿態(tài)繼續(xù)隨錐盤運動(圖13-a);未定向的玉米種子部分充入型孔,接觸面較小,經(jīng)過清種區(qū)時容易被頂出,進(jìn)行二次定向充種(圖13-b)。最終絕大多數(shù)玉米種子都能以尖端朝前的姿態(tài)平穩(wěn)輸送。

圖13 玉米種子運動情況Fig.13 Movement of corn seeds

從表2可以看出,轉(zhuǎn)速和安裝傾角對玉米種子長軸定向成功率的影響均呈先增大后減小的趨勢,與仿真試驗結(jié)果相似。整個試驗過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)速為16 r·min-1、安裝傾角為30°時,玉米種子長軸定向成功率最高,達(dá)到87%,其中玉米種子尖端朝前的定向成功率為77.5%。玉米種子在輸送過程中,仍有少部分種子未定向成功,其主要原因是:玉米種子形狀不規(guī)則,在型孔中姿態(tài)不固定,輸送過程中姿態(tài)變化劇烈,造成定向失敗;清種區(qū)凸臺未能將未定向的異形玉米種子有效頂出型孔和誤將已定向的種子頂出型孔,從而造成定向失敗。

表2 試驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Test design and results

5 結(jié)果與結(jié)論

1)基于離心送料原理,設(shè)計了一種離心式玉米種子定向整列排種裝置。對該裝置中定向整列機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計與分析,確定錐盤直徑為280 mm;型孔結(jié)構(gòu)尺寸為:型孔長度12 mm,型孔大端寬度10 mm,型孔小端寬度6 mm,型孔厚度4 mm。

2)選錐盤傾角θ、錐盤安裝傾角β、轉(zhuǎn)速n、型孔數(shù)Z為因素,以玉米種子長軸定向成功率P為試驗指標(biāo),進(jìn)行單因素仿真試驗。試驗結(jié)果表明:轉(zhuǎn)速和安裝傾角對玉米種子長軸定向成功率影響較為顯著,而錐盤錐角和型孔數(shù)對定向成功率的影響較小。

3)搭建離心式玉米種子定向整列排種裝置試驗平臺,固定錐盤錐角θ為10°、型孔數(shù)Z為32,選取轉(zhuǎn)速n和安裝傾角β為可調(diào)因素進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果表明:當(dāng)轉(zhuǎn)速為16 r·min-1、安裝傾角為30°時,玉米種子長軸定向成功率最高為87%,種子尖端朝前的定向成功率為77.5%。

4)本文基于離心送料力學(xué)原理,結(jié)合運動學(xué)、動力學(xué)及仿真優(yōu)化方法,研究提出離心動力驅(qū)動作用下玉米種子籽粒定向整列輸送的方法;探索玉米種子籽粒定向整列排序運動規(guī)律及籽粒姿態(tài)變化規(guī)律;揭示了主要因素對玉米籽粒定向整列效果參數(shù)的影響,為后續(xù)玉米機(jī)械化定向播種的實現(xiàn)提供新思路和新方法。