甘蔗健康种苗双芽段槽带式种植机排种性能优化研究

甘蔗健康种苗种植技术是提高单产水平和品质、降低生产成本的有效措施之一,而目前国内甘蔗种植装备不成熟,直接限制了这一技术的推广和应用。为此,以有序排列的甘蔗健康种苗双芽段蔗种为研究对象,对团队研发的2CZD-2A型半自动双芽甘蔗种植机排种性能进行优化,设计了高频电磁振动自动喂入器与仿形排种同步驱动器。利用Solid Edge ST5三维软件建模进行仿真分析,建立试验台进行多因素正交组合试验,采集数据并利用SPSS进行处理建立回归方程,运用Design Expert绘制响应曲面,分析因素之间交互作用,利用MatLab进行参数优化,最终进行田间试验验证。研究结果表明:同步驱动机构增加了排种均匀度,当带轮转速为10r/s、振动幅度为18.5mm、行进速度为0.65m/s时,排种均匀度达到94.18%,与优化结果偏差小于5%,满足设计要求;高频振动与动力源振动无干涉,验证了振动器梳理方案的可行性,可为全自动种植机的研发提供参考。

玉米免耕播种机振动特性及对排种器排种性能的影响

为研究玉米免耕播种机振动特性以及振动对排种器漏播指数和重播指数的影响,搭建一套由振动加速度传感器、电荷放大器、USB采集卡组成的播种作业振动测试系统,在玉米免耕播种机免耕地表作业时进行振动测试采集播种作业的振动信号。因田间工作环境复杂,使用经典滤波法中的IIR滤波器滤除所采集振动信号中其他高频干扰信号,对田间采集振动信号进行时域分析,均方值作为时域分析指标值。结果表明:振动加速度均方根随着作业速度和旋耕机转速的增加呈线性增加,旋耕机转速和作业速度是引起玉米免耕播种机振动的主要因素,影响顺序为:旋耕机转速>作业速度。使用二次积分法对田间采集信号进行分析,得出播种机作业时最大振动位移为16.004mm,对振动信号进行频域分析,使用直接法求出功率谱密度。结果表明:玉米免耕播种机振动频率主要在0~100Hz之间,频率分布与旋耕机转速影响较大。根据田间振动信号所得工作参数搭建振动试验台,以播种机振动频率、振动幅值、作业速度为试验因素,合格指数、漏播指数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。结果表明:作业速度、振动幅值和振动频率对合格指数和漏播指数影响较为显著。各因素对合格指数影响顺序为:振动幅值、作业速度、振动频率;各因素对漏播指数影响顺序为:振动幅值、振动频率、作业速度。研究结果可为降低玉米免耕播种机振动和优化指夹式排种器提供理论参考。

勺轮式蚕豆排种器设计与排种性能研究

为提升蚕豆机械化播种率,提出一种结构简单的勺轮式蚕豆排种器,分析不同排种转速与种子类型对排种性能的影响。首先,介绍勺轮式排种器结构与工作原理,统计分析蚕豆种子外形尺寸并划分为三类(小粒、中粒、大粒),设计蚕豆种子排种勺结构,理论分析排种器取种过程、清种过程与传种过程;然后,利用EDEM软件仿真排种器工作性能,建立排种器与三类蚕豆种子的仿真模型;最后,以合格指数、重播指数、漏播指数为排种性能评价标准,开展台架试验,验证勺轮式蚕豆排种器的可行性。结果表明:仿真环境下,排种器内蚕豆种子实际充种线的水平倾角与排种转速呈正相关。排种器适宜排种转速为10 r/min,中粒种子排种性能指标最优,其播种合格指数为90.3%,重播指数为6.9%,漏播指数为2.8%。当排种转速为10 r/min时,仿真试验的综合排种性能为:合格指数89.5%,重播指数6.25%,漏播指数4.25%;台架试验的综合排种性能为:合格指数89.2%、重播指数7.1%、漏播指数3.7%,与仿真试验结果基本一致,满足蚕豆播种要求,验证勺轮式蚕豆排种器的可行性。

基于EDEM的高速穴播器排种性能仿真分析与试验

为探究穴播器转速和种子初速度对穴播器排种性能的影响,对分置式排种系统及穴播器工作原理进行阐述。利用EDEM建立棉种及穴播器的仿真模型,模拟棉种具有不同的初速度及穴播器在不同转速下排种情况,根据运动轨迹曲线、受力变化曲线、速度变化曲线综合分析产生漏播、重播现象的原因。使用Design-Expert进行两因素五水平二次旋转正交组合试验设计,建立评价指标的回归方程,并通过响应曲面分析排种性能。合格率随穴播器转速的增大而先增加后降低,随种子初速度的增大而降低。优化后的仿真参数组合为穴播器转速39 r/min和种子初速度2.4 m/s,最佳优化结果为漏播率3.2%,合格率95.1%,重播率1.7%。台架验证性试验结果表明仿真试验可信,穴播器排种性能满足高速精量播种要求,为新疆地区棉花机械化高速精量穴播技术及发展提供参考。

气吸式高粱精量排种器排种性能分析

针对气吸式排种器对于高粱等小粒径种子穴粒数难以控制的问题,结合高粱精量播种农艺要求,以及高粱形状尺寸等物理特性,优化设计1种适合高粱播种的气吸式排种器,通过改进排种器结构,确定关键部件结构参数对高粱排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能试验台进行台架试验,采用Box-Behnken Design方法进行试验设计,分析各试验因素对排种性能指标影响的显著程度。试验结果表明:高粱精量排种性能的较优参数组合为真空度-1.5 kPa、排种盘转速11.5 r/min、振动频率11 Hz;通过验证试验,确定排种性能试验指标为:合格指数87.7%,重播指数9.1%,漏播指数3.23%。表明优化设计的排种装置可满足高粱精量播种的农艺要求。

基于EDEM软件的指夹式精量排种器排种性能数值模拟与试验

为研究玉米籽粒尺寸及工作转速对指夹式精量排种器排种性能的影响,对排种器工作原理进行阐述,建立了指夹夹持动力学模型,分析了充种夹持过程中玉米籽粒尺寸及工作转速对指夹夹持性能的影响。运用EDEM软件进行排种性能虚拟试验,分析了排种过程中造成不同尺寸等级籽粒产生重播、漏播问题的主要原因。仿真结果表明,当工作转速15~45 r/min时,排种器对中型尺寸籽粒的排种性能最优,其合格指数大于84%;对大型尺寸籽粒的排种性能次之;对小型尺寸籽粒的排种性能较差,其合格指数大于80%。随工作转速增加,排种器对各尺寸等级籽粒的排种性能皆呈下降趋势。在相同工况（15~45 r/min）下选取3种相应尺寸等级玉米籽粒,进行台架验证试验。结果表明,台架试验结果与仿真基本相同,合格指数最大误差为7.4%,且排种性能随玉米籽粒尺寸及工作转速的变化规律一致。田间试验表明,排种器对各尺寸等级籽粒的排种性能皆满足精密播种要求。该研究为指夹式精量排种器及其关键部件的优化设计提供了参考。

振动气吸式精密穴播机的排种性能

为了研究振动气吸式精密穴播机的排种性能,根据空气动力学理论,结合水稻的物料特性,分析了稻种的吸种过程及穴播机的吸种性能;根据振动理论,分析了薄层种子和厚层种子在种盘上的运动。种子抛掷条件与振动频率、种盘振幅和种层厚度有关,种层越厚,振动部件所要求的振动强度越大。对于杂交水稻种子精密穴播,当吸种高度大于1mm时,气室负压随吸种高度的增加而迅速增大,当吸嘴口直径小于1mm时,气室负压随吸嘴口直径的减小而迅速增大,较优的气室负压为10～15kPa。试验研究表明,该穴播机播种合格率达97.7%,能完全满足杂交水稻精密穴播农艺要求。

基于EDEM的窝眼轮式油菜排种器排种性能仿真与试验

【目的】研究不同型孔结构对窝眼轮式油菜排种器种子群扰动及排种性能的影响。【方法】借助离散元分析软件EDEM对3种不同型孔结构的窝眼轮式油菜排种器进行仿真分析,并进行试验验证。【结果】型孔结构对种子群扰动影响明显,种子群扰动量越大充种性能越好;转速在10~50 r·min^(-1)时,种子群扰动最大的30°倒角窝眼轮合格指数为86.6%~95.8%,明显优于不倒角窝眼轮的67.5%~90.6%和半径1.25 mm倒圆角窝眼轮的79.2%~93.5%。各轮对比试验发现,相同转速下,种子群扰动量越大漏播指数越小,型孔囊种空间大小因倒角方式而不同,且囊种空间越大,重播指数和变异系数也越大。【结论】影响各轮排种性能的主要因素是工作转速;由于重播指数较小,故合格指数主要受漏播指数影响;仿真与试验的结果有偏差,但变化趋势及其相互之间关系基本一致,用EDEM对排种器进行仿真分析具有一定可行性。

滑片型孔轮式水稻精量排种器排种性能数值模拟与试验

针对现有水稻旱直播机排种器适应性差和排种精度低的问题,该文设计了一种滑片型孔轮式排种器。引用球度表示水稻种子三轴尺寸,利用EDEM软件对3种球度水稻种子在6种排种轮转速下的排种器排种过程进行仿真试验,得到不同球度水稻种子在不同排种轮转速下的排种性能变化规律,分析了排种轮转速和种子球度对排种性能的影响。仿真结果表明:当排种轮转速在15～40 r/min时,冈优898种子的排种性能优于国丰一号种子和冈优3551种子的排种性能;当排种轮转速在15～30r/min时,3种球度水稻种子的排种合格率在84.01%～87.91%之间;当排种轮转速大于30r/min时,随着排种轮转速增加,排种合格率显著下降。在此基础上,选用不同球度的5个水稻品种种子为试验材料,选取排种轮转速和种子球度为试验因素,以排种合格率、漏播率和重播率为评价指标,采用二次回归正交旋转组合设计,进行排种器台架试验。利用Design-Expert 8.0.6软件对试验结果数据进行分析,建立排种性能指标与排种轮转速和种子球度之间的回归方程,得到响应面图,并对仿真结果进行验证。根据回归方程进行优化,得到最佳工作参数:排种轮转速为27.12 r/min、种子球度为44.61%,此时,排种合格率为83.90%、漏播率为5.43%、重播率为10.67%,排种性能最佳;排种器台架试验结果与仿真结果基本相同,排种性能随排种轮转速和种子球度的变化规律一致。田间试验结果表明,排种器对各尺寸等级水稻种子的排种性能皆满足水稻精量穴直播的播种要求。研究结果可为滑片型孔轮式精量排种器的结构优化及排种性能提升提供参考。

间歇式自动取样条播排种器排种性能检测试验台研制

针对条播作物排种器进行室内台架性能检测时,人工检测播种均匀性费时费力、自动化检测手段缺乏等问题,该文设计了一种条播排种器排种性能检测试验台,利用间歇式自动取样机构,实现定时定距自动化取样及排种均匀性检测。其工作原理是种子落入传送带上形成种子带,随传送带一起前进,当运动至取样板处时,气泵驱动取样板以均匀的速度往复运动,将特定距离的种子带推离出种带,并分散成弧形,采用数码照相机获取样本种子图像,利用Matlab图像处理技术,获取样本种子数量,判断所测试排种器的排种性能。采用单片机控制排种轴转速、取样板的启停及运动方向,并通过上位机显示。对试验台关键结构和参数进行设计,确定种带宽度为30 mm,护种板长度150 mm,与传送带之间距离控制在2~3 mm。为减少种子堆叠和黏连,保证样本种子带均匀排列,易于后期图像处理,设计了"一"、"T"和"工"字型3种结构的取样板,通过种子受力与运动规律分析,确定"T"型取样板为最优结构,取样长度L为40 mm。以外槽轮排种器播种小麦为研究对象,使用Design-Expert软件进行中心旋转组合设计试验,结果表明,传送带驱动电机转速分别为20、28.79和28.79 r/min时,样本种子堆叠率分别为100%、92.34%和75.21%;排种量6 g/s时,样本种子堆叠率最高,为40.15%。与人工定距取样检测方法的对比试验结果表明,间歇取样检测法利用图像批量处理获取样本种子数量的时间约为5 s;而人工定距测试的平均耗时为1 min,而且样本数量越多,耗时越长。试验结果表明,间歇式自动取样的条播排种器排种性能检测试验台设计合理,能够大大提高排种器排种性能检测效率,可为条播作物的排种器排种性能检测试验台的优化设计提供参考。

气吹式倾斜圆盘排种器排种性能试验

采用二次回归通用旋转组合设计方法,建立了排种器性能指标与排种盘参数间关系的回归方程,并对试验因素与性能指标的影响规律和趋势进行了分析。试验结果表明,在播种京丰甘蓝种子的条件下,为保证排种器具有较高的单粒指数和较低的重播和漏播指数,排种盘型孔的直径应为2～3.5mm、型孔深度为2.2～3.6mm,清种气流流量为0.4～0.55m3/h。以排种器单粒指数最大为目标,以重播和漏播指数最小为约束条件求得优化参数组合为排种盘型孔直径2.4～3.5mm、型孔深度2.8～3.4mm,清种气流流量0.46～0.55m3/h。

转速对偏心轮型孔轮式排种器排种性能的影响

针对目前播种高速作业的要求，通过实验室台架试验研究偏心轮型孔轮式排种器排种速度对排种质量的影响．结果表明：排种器转速为18—45r／min时，其各项排种性能较为稳定，排种质量较好．通过对排种器转速与播量、排种均匀性和破碎率之间的关系曲线及其各行排量一致性和总排量稳定性变化情况的分析，验证了排种器结构的合理性和该类型排种器用于高速作业的可行性．

浸种预处理对油菜籽气力精量排种性能的影响

针对油菜种子浸种处理与机械化播种的农机农艺适应性问题,进行了冷水浸种、温水浸种等预处理方式对油菜籽气力精量排种性能影响的试验研究。试验表明,种子浸泡处理后机械物理特性发生明显变化,千粒质量增加、籽粒饱满、种皮变软,弹性模量下降约40%,压缩破坏变形增加约20%,最大破坏载荷下降约10%;排种器转速小于36 r/min时,不同浸种预处理的油菜籽的排种合格指数均大于95%,漏播指数小于4%;浸泡处理的籽粒力学特性有所下降,但气力式排种对籽粒的破损率为零,种子的发芽能力也未被破坏。研究结果表明,正、负气压组合式排种技术适用于实际生产中浸种处理的油菜机械化精量播种。

玉米水平圆盘精密排种器排种性能试验研究

为了改善玉米水平圆盘精密排种器的排种性能 ,找出影响其排种性能的关键因素 ,按照 GB6973 -86《单粒 (精密 )播种机试验方法》中排种性能指标的计算方法 ,应用 L ab Windows CVI软件编制的排种性能指标统计计算程序 ,计算各性能指标值 ;在自制的排种器试验台和多功能性能检测装置上 ,通过改变排种动盘不同的结构参数、转速、推刮种器型式和品种等因素 ,对其排种性能进行了对比试验。试验得出选择型孔数量为 2 8、型孔型式为开槽小倒角和推刮种器选择滚珠式、转速取 17r/min,农大 10 8选取动盘厚度为 6mm时 ,对应的合格指数 A、重播指数 D和漏播指数 M分别为 90 .71、8.5 8和 0 .71,而唐玉十号选取动盘厚度为 5 mm时 ,对应的合格指数 A、重播指数 D和漏播指数 M分别为 91.5 2、6.5 6和 1.92 ,各性能指标均达到国标精密播种的要求。排种性能试验结果表明 ,提高水平圆盘精密排种器性能的途径和措施是保证动盘厚度、型孔型式、型孔数量和种子几何尺寸的合理匹配 ,且选择滚珠式推刮种器 ,能够达到高的性能指标。

影响带勺式马铃薯播种机排种性能的因素分析与试验

2015年,马铃薯主粮化发展战略的提出将极大地促进我国马铃薯种植业的发展,种植面积将显著增加,这对我国马铃薯播种机排种性能提出了更高的要求。我国带勺式马铃薯播种机漏种、重种指数较高,与国外相同机型相比差距很大。为此,利用带勺式马铃薯排种试验台进行了排种性能试验研究。试验得出了取种皮带张紧力、播种机工作速度、振动轮位置,以及充种高度对漏种、重种指数的影响规律,旨在为马铃薯播种机的设计及工作参数调整提供参考。

排种器转速与真空度对大豆排种性能的影响——以2QXP高速气吸式排种器为例

排种器的制造精度、排量控制和调节机构的设计是反映排种器性能的主要指标,而这些性能指标的合理与否又体现在排种器的转速和真空度等参数上。为此,对2QXP型高速气吸式排种器在不同排种盘转速及真空室真空度条件下进行了大豆排种性能试验,分析了排种器排种盘转速及真空室真空度对大豆排种性能的影响规律。

气吸式覆膜精量油菜播种机排种性能试验与优化设计

针对目前高寒地油菜播种机普遍存在的重播漏播率高、人工劳动强度大、生长期缺水等问题,研究设计了一种气吸式精量播种机,一次性完成膜上播种、施肥、滴水灌溉、覆膜。分析了播种机主要结构、工作原理,对其关键部件进行结构设计,以排种盘转速、气吸室负压、排种盘型孔直径为试验因素,利用软件优化分析获得合理参数组合。结果表明:播种机排种盘转速197 r·min^(-1)、气吸室负压2.5 k Pa、排种盘型孔直径1.2 mm时,田间播种合格率为93%、重播率3%、漏播率1%,播种质量较好。田间试验表明上述参数组合下排种器工作性能满足油菜播种机工作性能要求,该研究为油菜精密播种机的研究和设计提供了理论和技术参数。

2BQ—27型三七精密播种机排种性能试验研究

通过对2BQ—27型三七精密播种机排种性能影响因素进行分析,得到影响排种器排种性能的主要因素是种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度。为得出试验因素与各试验指标(合格率、重播率、漏播率)的一般规律和相互关系,分别以种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度作为自变量,播种合格率、重播率、漏播率为因变量的单因素试验,确定出种子箱内种子质量、播种机前进速度、开沟深度的工作参数。为进一步验证所选因素对试验指标的影响程度,采用三因素三水平(种子箱内种子质量:1 000g、1 500g、2 000g;播种机前进速度:3m/min、4m/min、5m/min;开沟深度:10mm、15mm、20mm)的正交试验研究。通过对试验结果的极差和方差分析,得到试验结果的最优组合。试验结果显示:当种子箱内种子质量为2 000g、开沟深度为15mm、播种机前进速度为3m/min时,排种器的排种性能最佳:播种合格率为92.5%、漏播率为3.09%、重播率为4.25%。

育种小麦精密排种器排种性能的试验研究

在分析单粒精密播种机工作性能要求的基础上，对自行设计的小麦育种用气吹式排种器进行排种性能的分析与试验，找出了影响排种器排种性能的主要因素及其工作范围。采用优化试验设计方法，对其排种性能进行优化试验，建立了各指标的数学模型，并对各因素影响效应进行分析，找出了能满足排种性能要求的最佳工况值。

播种铺膜穴播机的设计及棉花排种性能试验

传统铺膜播种机在地膜上打孔播种容易形成板结,不利于棉花这种破土发芽能力弱的作物生长。为此,通过改进2BP-2型滚筒铺膜播种机,采用内外滚筒组合式排种滚筒加装舀勺式取种器,使之适合棉花膜下半精量播种的要求。同时,参照单粒(精密)播种机试验方法,对棉花进行了正交试验。试验结果表明:播种棉花作业参数的较优组合为取种器个数4,机器前进速度为1.0m/s,充种容积为12.5%,此时可保证穴粒数合格率在9 0%以上,与规定粒距偏差不高于5%,播种平均粒数为4粒。