【文章內(nèi)容簡介】 高排種均勻性。（3）氣吸式排種器對種子的尺寸和形狀要求不嚴(yán)、傷種率小、作業(yè)速度較高、可用于水稻精密播種。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造要求高、成本大。所以只適用于大中型水稻精密播種機。由于外槽輪排種器排種性能穩(wěn)定，對種子適應(yīng)性廣，已是一個標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，播種時采用外槽輪排種器，排肥采用外槽輪排種器[10]。為了能滿足精少量播種的要求，將排種輪改為小槽輪（由原來10槽改為16槽）并提高轉(zhuǎn)速，從而減少了播種量，提高了均勻性。如圖32所示，外槽輪排種器主要由外槽輪、排種盒、排種軸、阻塞套、排種舍、擋圈組成[11]。工作時，排種軸帶動外槽輪轉(zhuǎn)動，種子箱內(nèi)的種子靠重力充滿槽輪的凹槽。隨著槽輪的轉(zhuǎn)動，凹槽內(nèi)的種子就被強制從排種盒下排出，落入輸種管里，然后掉到種溝里，隨即被土覆蓋。圖32 外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)圖；；；；；外槽輪排種器的主要參數(shù)有槽輪直徑，工作長度，齒槽數(shù)，齒槽斷面形狀，槽輪轉(zhuǎn)速，槽輪與排種盒的相對位置等。這些參數(shù)影響著外槽輪排種器的工作性能。（1）槽輪直徑d：槽輪直徑過大，排種器尺寸增加，在相同播量下轉(zhuǎn)速和工作長度就相應(yīng)減小，這會影響排種均勻性；直徑過小，同播量下就必須提高轉(zhuǎn)速，會增加種子損傷率。播麥類槽輪直徑一般在40～51mm。目前應(yīng)用最多的小槽輪排種器槽輪直徑為40mm，這樣對水稻種子可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，增加脈沖頻率，減小脈沖振幅，因而排種均勻性略好于大直徑。因此本機設(shè)計槽輪直徑取d=40mm。（2）槽輪的工作長度L：槽輪工作長度太小，將使排種器內(nèi)種子流動不暢，形成局部架空，使排種均勻性變差。實驗表明。播麥類谷物時，可取L=3042mm。根據(jù)種子的不同類型，槽輪工作長度可在3050mm范圍內(nèi)調(diào)整。因為本次設(shè)計的播種機同時播小麥和水稻，小麥種子的長度大于水稻種子長度，因此排種器取L=40mm。（3）齒槽數(shù)Z：為了能滿足精少量播種的要求，本機設(shè)計的齒槽數(shù)Z=16。（4）齒槽斷面形狀：弓形凹槽斷面便于充填和排出種子。因此齒槽斷面采用弓形。（5）槽輪轉(zhuǎn)速：槽輪轉(zhuǎn)速過高易傷種，過低又對排種均勻性不利。為提高播量的穩(wěn)定性，槽輪適宜的轉(zhuǎn)速為9～60r/min[6]。外槽輪排種器的播量，取決于槽輪的有效工作長度和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動的槽輪和不轉(zhuǎn)動的阻塞套可以在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動，軸向移動的排種軸，即可改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。當(dāng)槽輪的工作長度不能滿足要求是，改變槽輪轉(zhuǎn)速即可擴大播量的調(diào)節(jié)范圍。本播種機轉(zhuǎn)速一定，通過改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。驅(qū)動輪（無打滑）轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)播種機播下的種子量（）等于[12]： （31）式中:——播種量，；——地輪直徑；——播種機幅寬；——開溝器數(shù)；這時每個排種器播下的種子容積（）為： （32）式中——種子的容重，；——行距?？紤]到播種機輪子的打滑，則： （33）式中——打滑系數(shù)。輪子轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)槽輪播下的種子容積（）： （34）由此: （35）注：計算值必須是該組種子中最大值，并以最大播種量和最小的種子容重按公式35計算。式中：農(nóng)業(yè)機械中滑移系數(shù)的允許范圍 [13]，取最小值；小麥的播種量為在取最大值[14]；小麥容重在間[15]，取最小值。計算得。排種器一般設(shè)計用于多種作物，其播種量變化范圍從到，從式（35）得出結(jié)論，這些播種量或當(dāng)常數(shù)時用改變傳動比（不移動槽輪）或當(dāng)常數(shù)時用改變工作容積（移動式槽輪）或者同時改變和加以保證。因為槽輪長度受到排種器在種子箱底下布置的限制，則為了傳動系統(tǒng)的通用化，規(guī)定用換位或變換齒輪和鏈輪的辦法以得到多種傳動比。此外，值的選擇還受槽輪圓周速度的限制，提高超過一定值會使種子流的均勻度變壞，因為： （36）則： (37)式中：和——排種器和傳動輪軸的轉(zhuǎn)速；——機組前進速度；——槽輪直徑；如果取，則從公式（37）得： (38)當(dāng)谷類作物，播量公斤/公頃時，可取。本設(shè)計中。??；。則。開溝器是播種機關(guān)鍵的部件之一，它的作用是開溝，倒種入土和覆土。開溝器的結(jié)構(gòu)及布局合理與否不僅會影響開溝情況，而且還會影響種肥的流暢性、進而影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽率。由于開溝器的作業(yè)條件較惡劣，工作難度較大，所以對開溝器的性能要求會比較高。施肥播種機上的開溝器的性能要求大概有以下幾點：（1）開溝的深度和寬度應(yīng)能符合要求；（2）土層翻轉(zhuǎn)少，不混淆干濕土，保證種子落在溝底的濕土上；（3）開溝深淺能調(diào)節(jié)，并能隨地面仿形，保證開溝深度的一致；（4）入土性能好，不易被雜草和濕土阻塞；（5）能實現(xiàn)種肥分施。要在播種時一次施入大量的肥料，以保證作物生長期需要，因此必須種肥分施，以免燒種。根據(jù)播種時土壤情況不同，施肥量也不同，在供水充分、肥沃的土壤上為了取得高產(chǎn)，往往用大施肥量；而干旱貧瘠土壤上產(chǎn)量不高，相對施肥也少。另外對于小麥窄行作物如果采用種肥側(cè)施不僅增加了開溝器的個數(shù)、成本和開溝器的安裝難度，而且增大動土量、堵塞率。因此一般采用垂直分施[16]。有資料表明，深施肥，在施肥深度810cm，每公頃用量300kg；播種深度35cm，每公頃用量300kg的情況下，采用肥料深施比撒施小麥畝產(chǎn)可增加20%30%[17]，從而增加農(nóng)民收入；（6）開溝器布局合理。開溝器的布局是非常重要的。它布局合理與否，不僅直接影響到開溝器的堵塞，而且影響到播種機的整體結(jié)構(gòu)。在保證順暢的情況下應(yīng)盡量使整機結(jié)構(gòu)緊湊，減小整機尺寸。目前，在小型播種機上使用的開溝器主要功能單一，不能實現(xiàn)種肥分施。小型播種機一般采用兩個開溝器前后布置，分別開出肥溝和種溝，工作時先將肥料施入肥溝，然后把種子播到種溝內(nèi)；這樣將導(dǎo)致播種機體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土壤擾動大，不適合于小型播種機[1819]。在我國，大中型播種機開溝器結(jié)構(gòu)比較成熟，但由于受體積大，開溝阻力大，覆土不好等因素的制約，不適合小型播種機小地塊播種作業(yè)。本課題設(shè)計的小型開溝器能夠一次完成開溝，施肥，播種工序。播種機在工作時，開溝器在耕地上開出肥溝和種溝，同時引導(dǎo)肥料和種子進入肥溝和種溝內(nèi)，靠土壤自動回落覆蓋肥料和種子。開溝器的結(jié)構(gòu)如圖33所示。開溝器通過螺栓固定在機架上，在播種作業(yè)中隨播種機前進；開溝器的側(cè)壁設(shè)計成臺階狀，回土?xí)r間就有先后之分。后側(cè)壁結(jié)合散種板將前側(cè)壁形成的種溝刮平。 圖33開溝器結(jié)構(gòu)示意圖；；； 入土隙角為開溝器底面與地面之間的夾角[20]。入土隙角的存在有利于開溝器迅速破茬入土，過小入土性能變差，且底邊易于磨損。過大將使土壤提前回落，使肥料不能達到該開溝器的最大深度，一般取為510度左右，經(jīng)過多次試驗取度。[22]在播種過程中，開溝器隨播種機前進，種子在開溝器導(dǎo)種板上滑下，經(jīng)散種板和兩側(cè)壁把種子成條鋪撒在種床上。(1)種子下落時初始速度計算播種機工作時排種器是由地輪通過鏈條帶動，排種盤的轉(zhuǎn)動線速度與機器前進速度的關(guān)系為[21]： （39） 式中，為排種盤直徑；為每穴排種粒數(shù)；為地輪滑移率；為排種盤上型孔數(shù)；為穴距或株距。根據(jù)有關(guān)資料，取；；；；。 。代入上式得：=。 種子下落時的絕對初速度為： (為落種角） （310）落種角取176。，有較好的播種效果[22]。 代入上式得：。(2)種子與散種板碰撞時的速度不考慮空氣阻力的情況下，設(shè)種子到散種板的速度為V1，利用能量守恒定律可得： （311）解上式得： （312）式（312）中：，分別為散種板、導(dǎo)種板與水平面的夾角，為導(dǎo)種板的長度，為種子脫離排種器軸與散種板碰撞點之間的距離，為種子與導(dǎo)種板之間的摩擦系數(shù)，為重力加速度。取，，，代入312中，計算得：=。(3)種子離開散種板落入種溝過程中的運動軌跡設(shè)種子在散種板上發(fā)生正碰，種子離開散種板時的速度為，則與大小相等方向不同與水平方向的夾角為。種子在脫離開溝器散種板時為一斜拋運動如圖34，其運動軌跡為： （313）解上式得： （314） 其中：為種子與散種板碰撞點到種溝的距離，測得。將初始值代入上式得：。種子從與散種板碰撞至落入種溝過程中播種機前進距離為：由此得側(cè)壁長度為：式中為側(cè)壁底邊前端距種子與散種板的水平距離。值為，則側(cè)壁長度應(yīng)不小于。該開溝器取側(cè)壁長度為。圖34排