賈雅麗

（河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定總站，河北 石家莊 050031）

常見的排種器有機(jī)械式和氣力式2 種類型，其中機(jī)械式排種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是播種精度一般，對(duì)種子的要求較高，多用于低速作業(yè)，單粒播種難度較大；氣力式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要配備風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，播種精度高，對(duì)種子的要求較低，多用于高速作業(yè)和大中型播種機(jī)，可實(shí)現(xiàn)單粒播種[1-3]。

1 機(jī)械式

機(jī)械式排種器種類多樣，應(yīng)用較為廣泛，其工作原理是借助種子自身重力和裝置設(shè)計(jì)，將不同形狀的種子粒通過(guò)排種器型孔在種箱中進(jìn)行分類，隨后進(jìn)行排種[4]。主要有窩眼輪式、外槽輪式、充種溝式以及錐盤式等。

1.1 窩眼輪式

窩眼輪式排種器在我國(guó)廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本較低，但是通用性較差[5]。

張恒榜等[6]利用EDEM 軟件進(jìn)行仿真，采用Design-Expert 軟件進(jìn)行分析，在原有排種器的基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)出窩眼式小麥精量排種器。同時(shí)，采用正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)，建立數(shù)學(xué)模型，最終確定最佳窩眼數(shù)、端面間距、排種輪轉(zhuǎn)速等相關(guān)參數(shù)組合，進(jìn)一步降低重播漏播率，成功改善排種不均勻、重播的現(xiàn)象。

李洪昌等[7]采用控制單一變量法，通過(guò)改變種層厚度調(diào)節(jié)板的水平距離探究單粒率的影響因素；并對(duì)窩眼排列方式進(jìn)行探究，得出交錯(cuò)排列相比于常規(guī)排列和傾斜排列，成效更為明顯。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了一種寬苗帶勾型窩眼輪式小麥精量排種器，提高單粒率。

姜萌等[8]針對(duì)苗帶種子分布不均勻的問(wèn)題，優(yōu)化輸種管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的內(nèi)四等分輸種管，可以達(dá)到對(duì)種子的間隔輸送，一定程度上解決小麥苗帶播種不均勻、開溝阻力大等問(wèn)題，大大提升生產(chǎn)效率。

劉彩玲、魏丹等[9]運(yùn)用EDEM 仿真軟件，確定出窩眼傾角、個(gè)數(shù)、分布形式、種層調(diào)節(jié)板水平距離等一系列關(guān)鍵參數(shù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，分析試驗(yàn)方差結(jié)果確定各參數(shù)對(duì)單粒率的影響。得出相關(guān)參數(shù)后，設(shè)計(jì)出的勾型窩眼輪式寬苗帶小麥精量排種器，播種效果明顯提升，種子分布均勻。

1.2 外槽輪式

外槽輪式是我國(guó)傳統(tǒng)的且廣泛使用的一種排種器，其排種量穩(wěn)定，通用性較好。

何麗楠等[10]針對(duì)外槽輪普遍存在的播種不均勻問(wèn)題，改進(jìn)了排種槽輪控制調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪改變排種輪工作長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)槽輪大小，提高外槽輪排種器工作穩(wěn)定性，同時(shí)，其稻麥兼用功能大大提高。通過(guò)試驗(yàn)得出，轉(zhuǎn)速和工作長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)排種器播種小麥的排量、變異系數(shù)和破碎率的影響。模擬結(jié)果表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速34.93 r/min，工作長(zhǎng)度1.28 cm時(shí)，排種器作業(yè)性能最佳。

陳蔣[11]結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的小麥播種機(jī)，對(duì)播種機(jī)的外槽式排種器、螺旋平土器等關(guān)鍵部分進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出的電驅(qū)動(dòng)小麥播種機(jī)創(chuàng)新應(yīng)用雙排槽輪形式同時(shí)增加凹槽個(gè)數(shù)來(lái)減少工作時(shí)脈動(dòng)帶來(lái)的影響，后續(xù)對(duì)該設(shè)計(jì)播種機(jī)進(jìn)行理論排種計(jì)算，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，大大改善播種深度、均勻性提高排種器的適用性。

沈函孝[12]通過(guò)對(duì)外槽輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的14齒外槽輪可以明顯降低能耗，提高生產(chǎn)效率。選用尼龍材料制造外槽輪與阻塞輪，優(yōu)化排種過(guò)程中受力問(wèn)題，達(dá)到工作時(shí)，外槽輪長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、播種量調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定，提高可靠性。

1.3 充種溝式

充種溝式排種器由充種槽間的排種擋片在導(dǎo)種側(cè)板一側(cè)的弧形過(guò)渡與導(dǎo)種側(cè)板上與充種輪相接處的弧形過(guò)渡組成一條溝，可使種子排成一排落入溝中，溝中種子由導(dǎo)種側(cè)板導(dǎo)入充種槽[13]。充種溝式排種器可以降低種子破種率，同時(shí)播種均勻性好。侯玲玲等[14]對(duì)多種不同尺寸充種槽進(jìn)行試驗(yàn)，最后確定關(guān)鍵部件最佳尺寸，設(shè)計(jì)研制的機(jī)械式充種溝式精密排種器，可以實(shí)現(xiàn)精密播種、合理密植的效果。

1.4 錐盤式

錐盤式排種器設(shè)備將中間充種環(huán)帶與中央錐盤有機(jī)組合，利用斜邊分力和旋轉(zhuǎn)離心力使種子箱內(nèi)的小麥種子集中，排種器設(shè)備整體構(gòu)造簡(jiǎn)潔，作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效果都較高，還可以利用型孔之間的導(dǎo)槽進(jìn)行投種，大幅度降低了種子被碾碎、磨損等現(xiàn)象。

鄧麗君、喬滕菲等[15]設(shè)計(jì)了一種精量小麥排種器，利用Solidworks 軟件進(jìn)行排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并仿真試驗(yàn)，分析5次試驗(yàn)結(jié)果，得到的仿真休止角與實(shí)際測(cè)定相差不明顯，以漏充率為試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)比，確定型孔長(zhǎng)度為7.6 mm，型孔數(shù)量為50 個(gè)，錐盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度為15 r/min，錐角度為30°，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了正交仿真試驗(yàn)，利用Design-Expert程序進(jìn)行回歸分析得出優(yōu)化結(jié)果為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速19.38 r/min，型孔長(zhǎng)度平均值為7.95 mm，小麥種子外層厚度為8.2 mm，精量小麥排種器的作業(yè)合格率、單粒率為最大。

劉彩玲等[16]針對(duì)低播種量播種出現(xiàn)的破碎率高，充種性能差等問(wèn)題進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)出一種錐面導(dǎo)流水平盤式小麥精量排種器。對(duì)充種性能影響較大的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：型孔數(shù)量、錐盤角度和速度等進(jìn)行仿真分析，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)型孔長(zhǎng)度進(jìn)行二次回歸旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)，最終確定錐盤最佳型式，后續(xù)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)得到與仿真結(jié)果一致。相比于傳統(tǒng)錐盤排種器，創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用導(dǎo)條及毛刷清種、彈條式投種裝置的排種器具有更加穩(wěn)定的排種性能和更低的破碎率。

2 氣力式

氣力式排種裝置主要可分成氣吸式、壓力式和氣吹式。氣吹式主要使用氣體推動(dòng)，投種或清出剩余的種子；氣壓式則主要使用差異壓力來(lái)攜帶種子至投種區(qū)；氣吸式是在壓強(qiáng)差作用下，利用靈吸怪上的吸種孔產(chǎn)生巨大吸力，把種子吸住并轉(zhuǎn)動(dòng)至投種點(diǎn)[17]。國(guó)內(nèi)研究的氣力式排種器主要有圓管孔式、縫隙式、負(fù)壓式、氣吸滾筒式等。

2.1 圓管孔眼式

圓管孔眼式排種器在工作時(shí)較為穩(wěn)定，排種器工作時(shí)的脈沖影響小，可以達(dá)到播種效果好，提高播種均勻性的效果。

馬立，張晉國(guó)等[18]結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)精密播種研究結(jié)果，提出一種創(chuàng)新型圓管孔眼式小麥排種器，通過(guò)對(duì)排種孔直徑、吸種孔直徑、吸種孔個(gè)數(shù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，得出最佳參數(shù)組合，成功解決小麥在播種時(shí)因質(zhì)量輕、體積小帶來(lái)的播種困難的問(wèn)題。同時(shí)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出空氣流量是改善吸種效果的關(guān)鍵因素之一。

2.2 縫隙式

由于圓管孔眼式排種器在工作時(shí)存在種子破損率高、孔眼堵塞等問(wèn)題，趙曉順，于華麗等[19]提出一種縫隙式小麥氣吸精密排種器，并對(duì)比多種形式的縫隙式槽縫結(jié)構(gòu)，得出梯形槽縫隙式排種器吸種效果最佳。同時(shí)，設(shè)計(jì)出的多行負(fù)壓式小麥排種器利用計(jì)算機(jī)流體力學(xué)以及臺(tái)架試驗(yàn)優(yōu)化了排種器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證了仿真試驗(yàn)結(jié)果證明該排種器可以實(shí)現(xiàn)省種、節(jié)水、節(jié)肥的前提下達(dá)到良好的播種效果和播種均勻性。

趙曉順，陳鳳艷等[20-21]針對(duì)吸種穩(wěn)固性、排種精密性和播種均勻性以及不堵塞、易清種、作業(yè)可靠性高等問(wèn)題提出了槽縫式小麥氣吸精密排種器的設(shè)計(jì)，通過(guò)田間性能試驗(yàn)，表明縫隙式小麥氣吸播種機(jī)的均勻性優(yōu)于槽輪式小麥播種機(jī)，同時(shí)影響排種均勻性的因素有鎮(zhèn)壓輪的打滑率、種子的流動(dòng)性、縫隙的寬度和風(fēng)機(jī)的負(fù)壓值等。

2.3 負(fù)壓式

負(fù)壓式排種器的真空負(fù)壓工作原理不同于傳統(tǒng)的條播方式，負(fù)壓式可以將條播麥種均勻分散到一條線播種帶上，在提高播種效率的同時(shí)提高了麥種在田間分布的合理性。

胡毅[22]創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種通用于水稻和小麥播種的排種器，采用氣力式播種技術(shù)相比于機(jī)械式排種降低種子損傷率，同時(shí)該機(jī)型可以實(shí)現(xiàn)一器多用，大大改善專機(jī)專用通用性差的問(wèn)題。該排種器設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行正交組合旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，得到相關(guān)工作參數(shù)：滾筒轉(zhuǎn)速、負(fù)壓吸氣室壓強(qiáng)、種層高度等最佳組合值，并進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)得出該種稻麥通用型氣力式排種器的較好適應(yīng)性。

程建沛等[23]通過(guò)模擬方法，深入研究了孔徑對(duì)于對(duì)流場(chǎng)壓強(qiáng)與流量的作用，并設(shè)定了最佳孔徑范圍，同時(shí)通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行了正交試驗(yàn)，對(duì)極差，方差等進(jìn)行了計(jì)算，探究出氣吸口直徑、負(fù)壓、型孔速度等有關(guān)參數(shù)及其對(duì)充種特性的作用，并通過(guò)得出型孔速度對(duì)充種特性作用最大的試驗(yàn)結(jié)果，創(chuàng)新研制出了氣吸型孔組合式小麥精密排種裝置，可以極大改變當(dāng)前小麥籽粒中由于體積過(guò)小、形態(tài)不規(guī)則的現(xiàn)象所造成的下種效率差的狀況。

叢錦玲等[24]提出新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，結(jié)合油菜小麥種子播種特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種油菜小麥兼用型精量排種器，該排種器采用氣力式工作原理，同時(shí)對(duì)排種盤進(jìn)行全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。排種器工作時(shí)負(fù)壓吸種，正壓吹種以實(shí)現(xiàn)精量取種和投種，排種盤內(nèi)表面嵌入在加入導(dǎo)種條后，改善小麥油菜種子流動(dòng)性相對(duì)較差的問(wèn)題，充種率大幅提升。

2.4 氣吸滾筒式

氣吸滾筒式排種器中關(guān)鍵部件排種滾筒上多分布半膠囊型窩眼，同時(shí)，在滾筒周圍設(shè)有清種槽，可以改善麥種形狀特殊等問(wèn)題。

杜俊等[25]通過(guò)對(duì)比多種滾筒中窩眼形狀，簡(jiǎn)化滾筒結(jié)構(gòu)，減少密封零件帶來(lái)的影響，并通過(guò)單因素試驗(yàn)探究氣力滾筒式排種器幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)排種性能的影響，最終得出滾筒轉(zhuǎn)速、吸種負(fù)壓對(duì)排種性能的影響，確定出最佳窩眼形狀為橢球形窩眼。并進(jìn)一步正交旋轉(zhuǎn)中心組合試驗(yàn)進(jìn)行分析優(yōu)化，最終研制出一種適合長(zhǎng)江中下游稻麥輪作區(qū)的稻麥通用型滾筒式排種器。

于佳楊[26]通過(guò)研究滾筒內(nèi)吸空尺寸對(duì)排種器內(nèi)正負(fù)壓值的影響，風(fēng)機(jī)對(duì)流場(chǎng)壓力和流速的影響等，通過(guò)運(yùn)用Fluent仿真分析和EDEM 受力情況離散元分析，對(duì)排種性能產(chǎn)生影響的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)整合，成功設(shè)計(jì)出一種氣吸滾筒，麥種形狀特殊，現(xiàn)有排種器難以滿足小麥精量播種的問(wèn)題。

楊波等[27]通過(guò)對(duì)排種器中排種滾輪、氣室等幾個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)等進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)排種器工作過(guò)程進(jìn)行力學(xué)分析，探究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)之間相互影響關(guān)系，并確定最佳參數(shù)取值，設(shè)計(jì)出一種油菜小麥兼用排種器，大大提高播種機(jī)的利用率。