李明生， 謝守勇， 劉凡一， 葉進(jìn)， 孫玉華， 劉偉

西南大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400715

蕎麥起源于我國, 已有數(shù)千年的栽培歷史, 主要產(chǎn)區(qū)在西北、 東北、 華北以及西南一帶[1]． 蕎麥因其營養(yǎng)價(jià)值和保健功能備受人們青睞, 市場需求旺盛, 國內(nèi)常年種植的蕎麥面積已達(dá)130萬公頃[2]． 蕎麥的種植地塊小而分散, 機(jī)械化播種程度較低, 亟需研制出適用于蕎麥播種作業(yè)的精量播種施肥一體化機(jī)具． 國外谷物播種機(jī)智能化程度高、 播種速度快, 但是體積、 重量大, 因此難以適用; 國內(nèi)現(xiàn)有蕎麥播種機(jī)多由其他谷物播種機(jī)改裝而成, 施肥、 播種分開, 播種均勻性差, 作業(yè)效率低[3-4]． 實(shí)踐證明: 結(jié)構(gòu)簡單、 播量調(diào)節(jié)方便的外槽輪式播種機(jī)更適合國內(nèi)蕎麥的種植模式[5-6]． 本文針對蕎麥種植的地形特點(diǎn), 利用外槽輪式蕎麥精少量排種器、 仿形種溝開溝器、 肥溝開溝器和刮板式覆土器, 設(shè)計(jì)了四行蕎麥精量播種機(jī), 重點(diǎn)對其排種、 播種性能進(jìn)行研究, 結(jié)合蕎麥籽粒物理力學(xué)性能對排種性能進(jìn)行工作過程仿真和參數(shù)優(yōu)化, 最后進(jìn)行了排種性能臺架試驗(yàn)和田間試驗(yàn)．

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

蕎麥精量播種機(jī)主要由排肥器、 肥箱、 排種器、 種箱、 溝深調(diào)節(jié)器、 肥量調(diào)節(jié)器、 播量調(diào)節(jié)器、 覆土器、 地輪、 種溝開溝器、 仿形輪、 肥溝開溝器、 機(jī)架等零部件組成, 如圖1所示． 整機(jī)結(jié)構(gòu)分兩行布置, 前行2個(gè)肥溝開溝生產(chǎn), 開溝施肥, 后行4個(gè)種溝開溝生產(chǎn), 開溝播種． 肥溝開溝器安裝在機(jī)架前梁, 種溝開溝器、 仿形輪安裝在機(jī)架后梁, 均為U形螺栓連接式安裝, 調(diào)節(jié)其間距便可對行距進(jìn)行調(diào)節(jié); 通過溝深調(diào)節(jié)器和地輪即可調(diào)節(jié)開溝深度; 覆土器安裝在地輪支架上, 避免開溝深度的變化對覆土性能產(chǎn)生影響; 綜合應(yīng)用整機(jī)仿形和種溝開溝器單組仿形, 保證播深一致性． 根據(jù)蕎麥種植農(nóng)藝要求, 一般蕎麥的播種深度為4～6 cm, 條播行距20～40 cm, 因此設(shè)計(jì)整機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為: 半懸掛式; 框架式機(jī)架; 最大溝深不低于10 cm; 播種行數(shù)4行, 行距范圍20～40 cm．

1. 排肥器; 2. 肥箱; 3. 排種器; 4. 種箱; 5. 溝深調(diào)節(jié)器; 6. 肥量調(diào)節(jié)器; 7. 播量調(diào)節(jié)器; 8. 覆土器; 9. 地輪; 10. 種溝開溝器; 11. 仿形輪; 12. 肥溝開溝器; 13. 機(jī)架．

2 設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 外槽輪式蕎麥精量排種器設(shè)計(jì)優(yōu)化

外槽輪式排種器分為移動(dòng)式槽輪排種器和固定式槽輪排種器兩種[7]． 相對于固定式, 移動(dòng)式槽輪排種器中的槽輪可以在排種盒內(nèi)隨排種軸橫向移動(dòng), 改變槽輪的工作長度即可進(jìn)行播種量的調(diào)節(jié)． 因此, 本文設(shè)計(jì)了移動(dòng)式槽輪排種器, 如圖2所示． 排種器主要由種刷、 排種輪、 排種軸、 排種器盒體、 落種管連接件組成． 排種器工作時(shí), 蕎麥種子在種刷和重力作用下充滿排種輪凹槽, 排種軸帶動(dòng)排種輪旋轉(zhuǎn), 將種子強(qiáng)制由排種盒排出至落種管連接件處．

1. 種刷; 2. 排種輪; 3. 排種軸; 4. 排種器盒體; 5. 落種管連接件．

外槽輪式蕎麥精量排種器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括: 排種輪直徑dW、 工作長度LW、 轉(zhuǎn)速nW、 凹槽斷面形狀、 凹槽半徑rW和槽數(shù)zW． 在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮蕎麥種子物理力學(xué)性能的影響． 排種輪直徑過大會減小排種輪的轉(zhuǎn)速和工作長度,降低排種均勻性; 直徑過小, 會使轉(zhuǎn)速提高, 導(dǎo)致蕎麥籽粒損傷率增加． 為此, 參考小麥、 棉籽等外槽輪式排種器的結(jié)構(gòu)尺寸, 根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊, 設(shè)計(jì)排種輪直徑dW=60 mm; 排種輪轉(zhuǎn)速范圍在9～60 r/min時(shí), 播量較為穩(wěn)定, 因此確定最高轉(zhuǎn)速為60 r/min, 根據(jù)排種器實(shí)際工作轉(zhuǎn)速, 選取播種器轉(zhuǎn)速nW為24.25 r/min和55.67 r/min兩擋; 排種輪工作長度不得小于蕎麥籽粒長度的1.5～2倍, 即大于10 mm, 現(xiàn)有小麥排種器的排種輪工作長度一般為40 mm, 小麥最大播種量為22.5 g/m2, 蕎麥最大播種量為9 g/m2, 為此設(shè)計(jì)蕎麥排種輪最大工作長度LW=20 mm; 凹槽斷面形狀設(shè)計(jì)為容易加工且摩擦力較低便于蕎麥籽粒排出的圓弧形凹槽, 排種輪凹槽槽形宜淺, 但不能小于0.5倍蕎麥籽粒高度, 取rW為3 mm, 外槽輪的槽數(shù)zW為16, 由此得到槽輪主要參數(shù), 如表1所示．

表1 外槽輪式排種器槽輪的主要參數(shù)

對排種器工作過程進(jìn)行離散元仿真驗(yàn)證[8-9], 如圖3所示． 采用球顆粒聚合法和CAD建模法分別建立蕎麥種子仿真分析模型和排種器的邊界模型[10]． 在仿真過程中, 粒子工廠不斷生成種子顆粒, 顆粒落入排種盒中, 通過統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的掉落數(shù)量來計(jì)算排種器的排種速度． 在EDEM仿真排種器對蕎麥種子的排種過程中, 分析其排種速度與槽輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系． 根據(jù)拖拉機(jī)作業(yè)速度及蕎麥播種農(nóng)藝要求, 確定單個(gè)排種器的理論排種速度為3.79 g/s．

圖3 排種器離散元仿真

根據(jù)以上參數(shù), 對排種器排種過程進(jìn)行仿真分析 , 得到排種器排種速度和排量與槽輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系, 如圖4所示． 由該圖可知, 排種器排種速度和排量與槽輪轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系, 在24.25～69.5 r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi), 排種速度由1.8 g/s線性增加到5.6 g/s, 排量穩(wěn)定在4.74 g/r左右, 未出現(xiàn)由于排種輪轉(zhuǎn)速過快、 種子難以填充入高速旋轉(zhuǎn)的凹槽內(nèi)而引起的排量快速下降問題．

圖4 排種器排種速度和排量與槽輪轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線

2.2 種溝開溝器平行四桿機(jī)構(gòu)仿形設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)匦伟l(fā)生變化時(shí), 為使種溝開溝器具備開溝深度一致性, 在整機(jī)仿形的基礎(chǔ)上, 單獨(dú)設(shè)計(jì)鉸接在機(jī)架上的平行四邊形單組仿形機(jī)構(gòu), 如圖5所示． 機(jī)構(gòu)由U形螺栓、 平行四桿機(jī)構(gòu)、 彈簧、 鉸接銷軸、 支架、 仿形輪、 開溝鏟等組成． 仿形機(jī)構(gòu)通過U形螺栓固定在機(jī)架上, 平行四桿機(jī)構(gòu)的連桿下端焊接開溝鏟, 仿形輪通過支架固定在連桿上, 彈簧兩端分別連接機(jī)架和連桿, 對仿形輪施加接地壓力． 當(dāng)?shù)孛嫫鸱鼤r(shí), 仿形輪隨之上下運(yùn)動(dòng), 通過支架帶動(dòng)連桿和開溝鏟, 克服彈簧力上下擺動(dòng), 使開溝深度保持一致．

1. U形螺栓; 2. 平行四桿機(jī)構(gòu); 3. 彈簧; 4. 鉸接銷軸; 5. 支架; 6. 仿形輪; 7. 種溝開溝鏟; 8. 鏟頭; 9. 鏟刃; 10. 頂板; 11. 船身側(cè)板．

開溝器平行四桿仿形機(jī)構(gòu)仿形量要依據(jù)土地情況來確定, 通常情況下, 上下仿形量各為80～100 mm[11]． 設(shè)計(jì)仿形機(jī)構(gòu)參數(shù)如表2所示．

表2 仿形機(jī)構(gòu)參數(shù)

種溝開溝器最大開溝深度H1和最大仿形量H2為:

(1)

蕎麥播種作業(yè)速度較低, 為此設(shè)計(jì)種溝開溝鏟為破土能力強(qiáng), 適用于淺播、 窄行播和條播的船形鏟式銳角開溝器[12]． 開溝器由鏟頭、 鏟刃、 頂板和船身側(cè)板組成． 船身側(cè)板由鋼板沖壓而成, 然后與鏟頭、 頂板、 支架焊接在一起． 鏟頭設(shè)計(jì)為便于入土破土的三棱錐臺形, 鏟頭底部為后凹式設(shè)計(jì), 以減小土壤阻力和開溝寬度, 限制種子的彈射滾動(dòng), 同時(shí)提升種溝的堅(jiān)實(shí)度和平整度; 鏟刃為兩個(gè)船身側(cè)板之間的彎曲脊線, 用于破土和將碎土分向兩側(cè); 頂板用于增強(qiáng)開溝器強(qiáng)度和連接立柱, 同時(shí)防止浮土先于種子落入種溝; 支架用于開溝器與機(jī)架的連接, 設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu), 內(nèi)有落種管． 首先由鏟頭穿破土層, 經(jīng)鏟刃將土壤分至側(cè)方形成預(yù)開溝; 然后船身側(cè)板將碎土壓向溝側(cè); 最后船身側(cè)板和鏟頭底板共同擠壓, 固定溝形．

開溝器的關(guān)鍵參數(shù)在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下改進(jìn): 為同時(shí)降低開溝阻力和破土阻力, 開溝器入土角應(yīng)略大于土壤與開溝器材料間的摩擦角, 土壤與鋼之間的摩擦角φ為14°～19.5°, 綜合考慮, 確定入土角α=25°; 設(shè)計(jì)入土隙角為0°, 使溝底平整穩(wěn)固; 較小的鏟頭張角有利于減小土層擾動(dòng)范圍和入土阻力, 但是會導(dǎo)致鏟頭長度增加, 強(qiáng)度下降, 根據(jù)實(shí)際情況, 取鏟頭張角γ=40°; 設(shè)計(jì)鏟刃下部的曲率半徑大于鏟刃中部, 有利于土壤從鏟頭脫落, 為提升入土性能和緊湊性, 鏟刃曲率半徑設(shè)計(jì)為86～120 mm; 最終設(shè)計(jì)種溝開溝器長度L為242 mm, 高度H為70 mm, 開溝寬度W為180 mm．

2.3 集中施肥溝播肥溝開溝器設(shè)計(jì)

溝播集中施肥技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的糧食增產(chǎn)技術(shù), 可以改善蕎麥的生長發(fā)育條件, 促進(jìn)出苗和根系生長[13]． 根據(jù)其農(nóng)藝要求, 進(jìn)行肥溝開溝器設(shè)計(jì)． 為提升肥溝開溝器的通過性, 設(shè)計(jì)鏟柄為套筒式仿形結(jié)構(gòu), 如圖6所示． 方形套筒用U形螺栓固定在機(jī)架上, 鏟柄立柱上端嵌套在套筒內(nèi), 下端固定開溝鏟, 鏟柄立柱與方套筒之間裝有壓簧進(jìn)行仿形． 肥溝開溝位置為兩行種溝中間． 與種溝開溝器相同, 肥溝開溝器也設(shè)計(jì)為船形鏟式． 肥溝開溝器入土角αF=25°; 為避免肥溝影響種溝, 設(shè)計(jì)肥溝開溝器的鏟頭張角小于種溝開溝器的鏟頭張角, 取γF=25°; 根據(jù)溝播集中施肥技術(shù)要求, 肥料施在種子下方4 cm處, 因此肥溝開溝器的高度大于種溝開溝器, 為進(jìn)一步降低破土阻力, 設(shè)計(jì)鏟刃曲率半徑為400 mm; 最終設(shè)計(jì)肥溝開溝器長度LF為310 mm, 高度HF為125 mm, 開溝寬度WF為70 mm．

1. U形螺栓; 2. 方套筒; 3. 壓簧; 4. 立柱; 5. 肥溝開溝鏟．

2.4 整體刮板式覆土器設(shè)計(jì)

蕎麥為中耕作物, 常用覆土能力較強(qiáng)的刮板式覆土器[14]． 為保證各行覆土深度的一致性, 設(shè)計(jì)整體式覆土器, 如圖7所示, 由支架、 壓緊彈簧、 安裝套筒、 覆土板和橫板組成． 結(jié)合行距、 苗幅寬和覆土量, 參考農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊, 設(shè)計(jì)覆土板長度LT=1 120 mm, 覆土板寬度WT1=150 mm, 橫板寬度WT2=(1/3～1/2)WT1=50 mm, 板厚t=2.5 mm; 為提高覆土能力并防止壅土堵塞, 取覆土板與橫板之間夾角αT=38°, 覆土板與地面夾角θT=55°; 為防止土塊、 根茬堵塞, 設(shè)計(jì)通過高度HT=130 mm．

1. 支架; 2. 壓緊彈簧; 3. 安裝套筒; 4. 覆土板; 5. 橫板．

2.5 機(jī)架及整體仿形設(shè)計(jì)

機(jī)架采用型材以簡化制造工藝, 主體框架由矩形管焊接而成, 框架與各部件采用螺栓連接, 便于拆卸維護(hù)． 機(jī)架如圖8所示, 主要包括懸掛連接架、 右側(cè)梁、 前橫梁、 中梁、 后橫梁、 踏板、 溝深調(diào)節(jié)器、 地輪軸、 左側(cè)梁、 連接架和地輪． 連接架鉸接在左右側(cè)梁中部, 另一端連接地輪軸和覆土器; 整機(jī)溝深通過溝深調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)機(jī)架與地輪之間的間距來調(diào)整, 溝深調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為雙手輪調(diào)節(jié)式, 以實(shí)現(xiàn)左、 右溝深的獨(dú)立調(diào)節(jié); 地輪隨地面起伏帶動(dòng)整機(jī)上下運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)整體仿形開溝施肥播種作業(yè); 踏板用于輔助肥料、 種子的裝填作業(yè)．

1. 懸掛連接架; 2. 右側(cè)梁; 3. 前橫梁; 4. 中梁; 5. 后橫梁; 6. 踏板; 7. 溝深調(diào)節(jié)器; 8. 地輪軸; 9. 左側(cè)梁; 10. 連接架; 11. 地輪．

2.6 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為使排種器的轉(zhuǎn)速與整機(jī)前進(jìn)速度同步, 以保證排種量均勻、 穩(wěn)定, 設(shè)計(jì)本機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為整體鏈傳動(dòng), 如圖9所示． 傳動(dòng)系統(tǒng)包括排種器軸、 鏈輪I、 鏈條I、 鏈輪II、 中間軸、 鏈條II、 鏈輪III、 地輪軸和左地輪． 左地輪在地面滾動(dòng)獲取動(dòng)力, 通過鏈傳動(dòng)傳給所有排種器, 使蕎麥種子被從種箱中排出, 然后經(jīng)過輸種管送入開好的種溝之中; 鏈輪II為作為張緊輪安裝在中間軸上． 根據(jù)文獻(xiàn)[10], 谷物播種機(jī)播量Q計(jì)算公式為:

1. 排種器軸; 2. 鏈輪I; 3. 鏈條I; 4. 鏈輪II; 5. 中間軸; 6. 鏈條II; 7. 鏈輪III; 8. 地輪軸; 9. 左地輪．

(2)

根據(jù)蕎麥播種設(shè)計(jì)及農(nóng)藝要求, 播量Q為90 kg/hm2, 排種器排量q為4.74 g/r, 行距b為0.3 m, 地輪直徑D為0.54 m, 地輪為橡膠輪, 其滑移系數(shù)δ取0.04． 由此可以計(jì)算排種器與地輪之間的轉(zhuǎn)速比, 即傳動(dòng)比i為:

(3)

取i=1． 本機(jī)傳動(dòng)速度較低且載荷沖擊小, 因此采用08B單排滾子鏈及其鏈輪, 兼顧排種均勻性和鏈輪外廓尺寸, 取鏈輪齒數(shù)z=16．

3 臺架及田間試驗(yàn)

3.1 排種器性能臺架試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)條件

排種器的性能對蕎麥播種機(jī)的整體性能有重要影響． 為驗(yàn)證排種器仿真結(jié)果與實(shí)際排種性能, 進(jìn)行臺架試驗(yàn)． 試驗(yàn)系統(tǒng)如圖10所示, 主要由調(diào)速電機(jī)、 聯(lián)軸器、 排種器、 種盒、 軸承、 支架和電機(jī)調(diào)速器組成． 高速攝像系統(tǒng)使用安裝尼康60 mm F 2.8微距鏡頭的Phantom M310高速攝像機(jī)．

3.1.2 試驗(yàn)方法

改變電機(jī)轉(zhuǎn)速, 測量不同轉(zhuǎn)速下的排種器排量． 各轉(zhuǎn)速下分別測量5次, 每次30 s, 排種器排量為排種重量與排種時(shí)間的比值, 以其平均值為排種器在該轉(zhuǎn)速下的排量[15]． 利用高速攝像系統(tǒng)拍攝排種過程, 基于PCC(Phantom Camera Control)軟件分析不同轉(zhuǎn)速下的種子填充狀態(tài)．

3.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

臺架試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示． 由該圖可知, 在臺架試驗(yàn)中, 排種器平均排量為5.07 g/r． 相同轉(zhuǎn)速下, 臺架試驗(yàn)測得的排種器排量大于仿真試驗(yàn)結(jié)果, 兩者平均誤差為6.34%, 且隨著排種器轉(zhuǎn)速增加, 誤差呈增大趨勢． 其原因在于: 種刷與槽輪的過盈度難以保證恒定, 清種力度較小, 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí), 種子對種刷的沖擊力增大, 使種刷與槽輪間隙增加, 從而導(dǎo)致排量增大．

圖11 排種速度及排量隨排種器轉(zhuǎn)速變化曲線

不同轉(zhuǎn)速下蕎麥種子在排種器各凹槽內(nèi)的填充統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖12所示． 各凹槽中蕎麥種子填充數(shù)量為4～9顆, 平均填充數(shù)量為6.6顆, 71.1%的凹槽中種子填充數(shù)量為6～7顆; 在排種器轉(zhuǎn)速較低時(shí), 85%的凹槽中種子填充數(shù)量為6～7顆, 隨著轉(zhuǎn)速增加, 填充均勻性變差, 變異系數(shù)由13.32%上升至15.97%; 不同轉(zhuǎn)速下的單圓周顆?？倲?shù), 即排種器每旋轉(zhuǎn)一周的排種量為130～140顆, 平均排種量為133顆, 變異系數(shù)為3.42%, 排量較為穩(wěn)定．

圖12 不同轉(zhuǎn)速下蕎麥種子在排種器各凹槽內(nèi)的填充情況統(tǒng)計(jì)

3.2 四行蕎麥精量播種機(jī)田間試驗(yàn)

3.2.1 試驗(yàn)條件

2020年08月28日, 在重慶市酉陽縣后坪鄉(xiāng)蕎麥種植田進(jìn)行了四行蕎麥精量播種機(jī)播種性能田間試驗(yàn), 如圖13所示． 蕎麥種子使用西南大學(xué)與重慶市農(nóng)業(yè)學(xué)校共同培育的甜蕎品種酉蕎2號, 播種量為9 g/m2． 前茬作物為玉米, 犁耕平整后播種, 秸稈覆蓋量100 g/m2, 土地平整, 土壤含水率為12%, 種子純凈度為98%． 配套動(dòng)力為宗申巴貝瑞帕維奇ZS554型拖拉機(jī)(40.5 kW), 拖拉機(jī)擋位固定在“中-II”擋, 實(shí)測前進(jìn)速度為5.5 km/h．

3.2.2 試驗(yàn)方法

本次田間試驗(yàn)主要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[16], 對整機(jī)各行排量一致性和總排量穩(wěn)定性、 播種深度合格率、 各行排量一致性和總排量穩(wěn)定性進(jìn)行檢測, 并計(jì)算其變異系數(shù)． 同時(shí)對覆土厚度合格率和覆土率進(jìn)行測試．

(1) 排種性能測試． 蕎麥播種機(jī)地面行進(jìn)50 m(相當(dāng)于排種器回轉(zhuǎn)32圈), 設(shè)置排種器槽輪工作長度分別為5 mm、 10 mm、 15 mm和20 mm, 將各行排出的種子分別收集到下方的容器內(nèi), 稱重并記錄, 重復(fù)5次． 收集數(shù)據(jù), 整理計(jì)算各行排種量一致性、 總排量穩(wěn)定性以及種子破損率．

(2) 播深、 覆土情況及播種均勻性測試． 根據(jù)蕎麥播種農(nóng)藝要求, 覆土厚度為2～3 cm, 播深為5～10 cm． 為此, 設(shè)定覆土厚度為2.5 cm, 開溝深度為7 cm, 排種器設(shè)置為最大排量． 沿試播地塊對角線隨機(jī)取5個(gè)區(qū)域, 播種覆土后, 分別測量各區(qū)域中每行的播種長度Lzf和未覆土長度Lwf, 則該區(qū)域的覆土率為(Lzf-Lwf)/Lzf, 所有區(qū)域測得值的平均值為總覆土率; 扒開土層, 測量種子覆土厚度, 在往返各單程內(nèi)交錯(cuò)選取5個(gè)區(qū)域, 各區(qū)域內(nèi)每行測量5個(gè)點(diǎn), 計(jì)算覆土深度為2～3 cm范圍內(nèi)的點(diǎn)占測定點(diǎn)數(shù)的百分比,所有區(qū)域測得值的平均值為覆土厚度合格率; 測量覆土厚度的同時(shí), 測量種溝開溝器的開溝深度, 所有區(qū)域測得值的平均值為播種深度． 在2個(gè)區(qū)域中, 取10個(gè)連續(xù)的10 cm行段, 測量各段內(nèi)的種子顆數(shù)． 去掉覆土, 清點(diǎn)蕎麥種子顆數(shù), 檢驗(yàn)播種均勻性．

3.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

排種性能試驗(yàn)結(jié)果如圖14所示． 排種器槽輪工作長度為5 mm、 10 mm、 15 mm和20 mm時(shí), 排種器平均排量為1.25 g/r、 2.62 g/r、 3.79 g/r和5.15 g/r, 每行的排種量一致性變異系數(shù)均不大于3.9%, 總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)為1.03%、 0.81%、 0.72%和0.77%． 排種器排量隨槽輪工作長度增大線性增加, 且排量較為穩(wěn)定． 由于采用種刷結(jié)構(gòu)且蕎麥種子質(zhì)地堅(jiān)硬, 試驗(yàn)過程中未發(fā)現(xiàn)種子破損現(xiàn)象, 破損率為0．

圖14 不同工作長度下排種器的平均排量統(tǒng)計(jì)

四行蕎麥精量播種機(jī)覆土率試驗(yàn)結(jié)果如圖15所示, 覆土厚度試驗(yàn)結(jié)果如圖16所示, 播深試驗(yàn)結(jié)果如圖17所示． 由圖15可知, 各行覆土率為92%～100%, 總覆土率為96.4%; 由圖16可知, 覆土厚度為1.9～3.7 cm, 平均覆土厚度為2.3 cm, 覆土厚度合格率為84%; 由圖17可知, 播深為5.8～8.6 cm, 平均播深為7.1 cm, 播深合格率為100%．

圖15 不同播種區(qū)域各行覆土率統(tǒng)計(jì)

圖17 不同播種區(qū)域各行播深統(tǒng)計(jì)

蕎麥精少量播種施肥一體機(jī)田間播種均勻性試驗(yàn)結(jié)果如圖18所示． 每10 cm平均播種量為7.28顆, 播種均勻性變異系數(shù)為9%． 根據(jù)公式(2), 計(jì)算最大播種量為9.15 g/m2, 滿足設(shè)計(jì)要求．

圖18 單行10 cm平均播種量統(tǒng)計(jì)

4 小結(jié)

(1) 研制的四行蕎麥精量播種機(jī)采用外槽輪式蕎麥精少量排種器, 排種均勻且穩(wěn)定, 滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求． 采用機(jī)架地輪整體仿形與種溝、 肥溝開溝器單組仿形相結(jié)合, 播深均勻, 適應(yīng)性強(qiáng)． 開溝器設(shè)計(jì)為船形鏟式, 破土阻力?。?采用整體刮板式覆土器, 覆土深度均勻性好．

(2) 排種器性能仿真試驗(yàn)表明, 凹槽半徑為3 mm, 槽輪轉(zhuǎn)速為55.67 r/min, 槽數(shù)為20時(shí), 排種器對蕎麥種子的排種性能最優(yōu); 排種器排量與槽輪轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系, 在24.25～69.5 r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi), 排種速度由1.8 g/s線性增加到5.6 g/s, 排量穩(wěn)定在4.74 g/r左右． 排種器填充性能臺架試驗(yàn)表明, 各凹槽中蕎麥種子平均填充數(shù)量為6.6顆, 隨著轉(zhuǎn)速增加, 填充均勻性變差, 變異系數(shù)由13.32%上升至15.97%; 不同轉(zhuǎn)速下的單圓周顆?？倲?shù), 即排種器每旋轉(zhuǎn)一周的排種量為130～140顆, 平均排種量為133顆, 變異系數(shù)為3.42%, 排量較為穩(wěn)定．

(3) 四行蕎麥精量播種機(jī)排種性能田間試驗(yàn)表明, 排種器槽輪工作長度為5 mm、 10 mm、 15 mm和20 mm時(shí), 排種器平均排量為1.25 g/r、 2.62 g/r、 3.79 g/r和5.15 g/r, 各行排種量一致性變異系數(shù)均小于3.9%, 總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)為1.03%、 0.81%、 0.72%和0.77%, 均小于1.3%, 種子破損率為0． 排種器排量隨槽輪工作長度增大線性增加, 且排量較為穩(wěn)定．

(4) 播深、 覆土情況及播種均勻性田間試驗(yàn)表明, 各行覆土率為92%～100%, 總覆土率為96.4%; 覆土厚度范圍為1.9～3.7 cm, 平均覆土厚度為2.3 cm, 覆土厚度合格率為84%; 播深為5.8～8.6 cm, 平均播深為7.1 cm, 播深合格率為100%; 最大播種量為9.15 g/m2, 播種均勻性變異系數(shù)為9%． 以上性能指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求．