【文章內(nèi)容簡介】 投種時間間隔為 : (27) 不考慮種子厚度尺寸的影響 ， 種子投出后為拋物運動 [12]， 種子運動的初始狀態(tài)和投種高度一致 ， 粒距僅同投種時間間隔相關。 粒距為 : (28) 粒距的均值為 : （ 29） 粒距的方差為 : (210) 則 : ， 粒距均勻性變異系數(shù)為 : (211) 所以 ， 粒距均勻性變異系數(shù)隨種子尺寸方差 D(X)的增大而增大 ； 同時 ， 粒距均勻性變異系數(shù)隨型孔數(shù) Z的增大而增大 ， 隨排種輪半徑 R的增大而減小。如果減小型孔數(shù) Z和增大排種輪半徑 R， 就可以減小種子尺寸不均性對粒距均勻性的影響。 排種輪參數(shù) Z=12， R= , 如果種子尺寸方 差 D(X)=σ 2=， 由式 (211)得 ：C=%?？梢?， 種子尺寸不均性對粒距均勻性影響是很大的 ， 因而 ， 為提高排種均勻性 ，對種子進行精選分級是非常重要的。 型孔加工誤差的影響 1） 型孔位置精度的影響 型孔位置誤差是一服從正態(tài)分布的隨機變量 ， 其方差為 D(θ )。 令種子尺寸和型孔尺寸均齊一致 ， 相鄰兩型孔的位置誤差分別為 θ i和 θ i1， 則 投種時間間隔為 : 排種器 的研究與 設計 10 (212) 粒距為 : (213) 粒距的均值為 : (214) 粒距的方差為 : (215) 粒距均勻性變異系數(shù)為 : (216) 粒距均勻性變異系數(shù)隨型孔位置精度誤差增大而增大 ； 隨型孔數(shù)的增加而增大。 2） 型孔尺寸精度的影響 種子尺寸精度誤差是一服從正態(tài)分布的隨機變量 ， 其方差為 D(φ )。令種子和型孔位置均齊一致 ， 相鄰兩型孔大孔尺寸的加工誤差分別為 φ i和 φ i1， 則 相鄰兩種子的投種間隔為 : (217) 粒距為 : (218) 粒距的均值為 : (219) 粒距的方差為 : (220) 粒距的均勻性變異系數(shù)為 : (221) 粒距均勻性變異系數(shù)隨型孔大孔尺寸加工誤差的增大而增大 ； 隨型孔數(shù)的增加而 增排種器 的研究與 設計 11 大 ； 隨排種輪半徑的增大而減小。 與結構參數(shù)的共同影響 種子尺寸和排種器型孔的精度誤差與位置誤差是 3個相互獨立的變量 ， 則三變量共同影響時 ， 粒距的均值為 : (222) 三變量共同影響時粒距的方差為 : (223) 則粒距均勻性變異系數(shù)為 : (224) 1） 排種輪半徑 R的影響 由式 (224)可知 ， 粒距均勻性變異系數(shù)隨 R的增大而減小 ， 即 R的增大可以改善粒距均勻性 ； 同時 ， R的增大又可降 低種子尺寸不均性 、 型孔加工的位置誤差和尺寸誤差對粒距均勻性的影響。所以 ， 在結構尺寸允許范圍內(nèi) ， R應盡可能取大值?，F(xiàn)有型孔式排種器的排種輪 ， 內(nèi)側充種垂直圓盤式排種器的半徑 R = 110 mm， 水平圓盤排種器的半徑為 100 mm 左右 ， 氣吸式排種器排種盤半徑為 70～ 130 mm， 氣吹式排種器排種盤半徑為 mm[12]。 所以排種輪半徑一般為 70～ 130 mm。 2） 圓周型孔數(shù)的影響 由式 (224)可知 ， 粒距均勻性變異系數(shù)隨 Z的增加而增加 ， 排種均勻性隨 Z的增加而變壞 ； 同時 ， Z的降低加大了種子尺寸不均性 、 型孔加工的位置誤差和尺寸誤差對粒距均勻性的影響。因此 ， 為提高排種均勻性 ， 圓周型孔數(shù)不應選擇太大。 當然 ， 排種輪尺寸和型孔尺寸也對型孔數(shù)目有限制。 排種頻率 ， 型孔數(shù)目減少 ， n 必然降低 ， 播種機工作速度也降低。如果為了保證工作速度而提高 ω ， 充種率必然下降 ， 即漏播率增加 。 漏播率 l 是排種輪轉速 ω 的遞增函數(shù)。 令 l = l(ω )， 則有 ， 因為 ，所以 (225) l 是 Z 的遞減函數(shù) ， Z 減小 ， l 上升。所以 ， 從漏播角度 ， 型孔數(shù)的增加又可使粒距均勻性變好。 本試驗研究 Z = 8～ 36 范圍內(nèi)為宜。 排種器 的研究與 設計 12 小結 通過以上分析 ， 可以得出如下結論 ： 1） 隨著種子尺寸均齊性的提高和型孔加工誤差的降低 ， 排種器的排種均勻性提高。 2） 排種器的圓周型孔數(shù)降低和半徑增大 ， 可以降低種子尺寸差異和型孔加工誤差對排種均勻性的影響。 3） 排種器排種輪半徑 R = 70～ 130 mm， 圓周型孔數(shù) Z = 8～ 36， 排種器性能較好。 排種的均勻性受種子尺寸的均齊性、排種器的加工誤差和排種器的結構參數(shù)的共同影響。因此 , 提高排種器的排種均勻 ， 必須對種子的精選分級、提高排種器型 孔的加工精度、適當降低排種器的型孔數(shù)并增大排種輪半徑。對于型孔式排種器而言。 條播排種過程一般是將整箱種子形成連續(xù)不斷的種子流。按精確排種量的要求 ， 應該是精確、可控、定量地從種子箱中分離出種子 ， 形成等時距、均勻的種子流 ， 但實際上受多種因素影響達不到理想的要求 ， 原因是受分離元件和定量元件的工作質量及環(huán)境條件的限制。 外槽輪排種器是靠槽輪轉動時齒脊撥動種子強制排種 ， 槽輪轉到凹槽處排出的種子較多 ， 齒脊處較少 ， 因此種子流呈脈動現(xiàn)象 ， 影響排種的均勻度。在加工槽輪時將槽輪的輪槽交錯排列 ， 或將正槽做成螺旋斜槽 ， 有助于提高 均勻性 ， 但仍不能從根本上消除排種脈動現(xiàn)象 ， 這是外槽輪排種器的基本缺陷。 根據(jù)種子的粒型不同 ， 可以調節(jié)外槽輪排種器的清種舌的開口 ， 改變排種間隙。但間隙過大 ， 一部分種子可能自流排出 ， 影響排種均勻性和播量穩(wěn)定性 ， 有些播種機在清種舌上方安裝毛刷或彈性刮種器 ， 可有效地提高排種均勻性和播量穩(wěn)定性 ； 間隙過小 ，種子損傷率增大 ， 影響出苗率。 紋盤式排種器分離元件的圓弧狀條紋 ， 在紋盤端面上形成頭尾搭接的槽溝 ， 所撥動形成的種子流比外槽輪式細而均勻 ， 脈動性小 ， 因此排種均勻性優(yōu)于外槽輪式 ， 但在控量調整、機械制造方面有不足之處。 錐面 型孔盤式排種器設計了便于種子囊入的沿圓周切線方向排列的、與小麥種子形狀相似的長圓形型孔 ， 型孔前壁設有引種倒角 ， 以利種子順利囊入 ； 后壁設有退種倒角 ，以利多余種子順利退出 ； 型孔向下呈喇叭狀 ， 以利種子在投種時順利投落 ； 型孔之間有導種槽連接 ， 輔助種子囊入型孔。利用錐盤轉動時的旋轉離心力和斜面分力 ， 將箱內(nèi)種子壓力集中在窄小的平面環(huán)帶上 ， 增加種子的主動填充能力 ， 可以大大改善囊種條件 ，提高囊種性能。 點 (穴 )播型孔式排種器的充種能力 型孔盤和窩眼輪的排種質量取決于型孔和窩眼的充種效果。為了獲得高的充種率 ，種子 必須精選并按尺寸分級 ， 形狀不規(guī)則的種子還要進行丸?；庸?， 以保證籽粒大小均勻。 型孔的形狀和尺寸對充種性能的影響在確定型孔尺寸時 ， 要使種子在填充幾率較大的情況下按一定的排列方式設計。試驗表明 ， 扁粒玉米種子常以側立或豎立狀態(tài)從種箱側壁向下運動進入型孔。由于摩擦力和離心力的關系 ， 而以側立式型孔充種方式較好。 排種器 的研究與 設計 13 排種盤的線速度對種子充填性能及投種準確性有直接影響。若線速度過高 ， 型孔通過充種區(qū)時間短 ， 種子有可能來不及進入型孔 ， 會造成漏播。采用較大的排種盤直徑 ，可以增加充種路程及充種時間 ， 有利于提高充種系數(shù)。 氣吸式排 種器的吸附能力氣吸式排種器的吸附能力取決于氣吸室真空度 ， 真空度越大 ， 吸孔吸附種子的能力越強 ， 不易產(chǎn)生漏吸 ； 但真空度過大 ， 一個吸孔吸附多粒種子的可能性加大 ， 會產(chǎn)生重播。此外 ， 吸孔直徑越大 ， 吸孔處對種子的吸力越大 ， 可減少漏吸 ， 但會增加重吸。目前 ， 采用加大真空度以減少漏吸 ， 同時采用清種器來清除多吸的種子。 如在水平圓盤排種器的基礎上，增設倒種臺，利用其側面壓力充種。具有中國特色的磨盤式精密排種器就是利用特殊結構，利用錐體及其轉動時產(chǎn)生的離心力加速了種子的主動充種過程，從而提高了排種器的充種性能。在一般的外側充種的 垂直圓盤排種器中，離心力與重力相反，不利于充種。而 Cyclo氣壓式播種機采用內(nèi)側充種垂直圓盤排種器，利用種子重力、離心力和氣流壓力同時作用充種 [13]。 Snyder K A 的研究表明 [14]，由于種子質量很小，種子離心力不是一個重要因素，這個理僅為排種輪氣流壓力作用在種子上里的 3%。 近年來的研究注意到了種子群之間的影響。如 Pycer B M[15]的研究表明， Cyclo500型氣壓式排種器滾筒內(nèi)種子層厚度對充填性能有很大影響，種子皮太厚，增加了種子間的摩擦和碰撞，種子間易堵塞不易填充或把已壓附的種子碰 掉，出現(xiàn)空穴。 KABAKOB B M[16]對氣吸式排種器充種問題也進行了研究，再研究了氣吸式排種器的空氣動力學、不同形狀和孔徑的排種盤以及各種結構的攪動器后，發(fā)現(xiàn)充種頻率不高主要是由于種子室結構不合理。改進的結構是在種子箱底部和種子室的過渡區(qū)加一塊擋板，這樣種子順著攪動器轉向，并自流到攪動器表面，立即被帶動形成環(huán)流。經(jīng)試驗，改進后的排種器充種頻率大有提高。 清種方式 對于點 (穴 )播排種器 ， 種子充入型孔時可能附帶多余的種子而必須加以清除 ， 以保證精量播種。 刮板式和刷輪式清種法適用于水平型孔盤、窩 眼輪等形式的排種器。刮板或刷輪需有彈簧保持一定的彈性 ， 以免傷種 ， 并能可靠的清除多余種子。刷輪以自身的旋轉作用 ，用輪緣將多余的種子刷走 ， 刷輪的線速度應大于或等于型孔線速度的 3～ 4倍。氣吸式排種器上常用齒片式清種器 ； 氣吹式排種器上常用氣流清種 ， 原理新穎 ， 效果較好。 排種器的同步傳動 對于已有的排種器， 為保證在播種機前進時播種排量與動力機轉速快慢無關 ， 排種器的排種速度必須與播種機的前進速度嚴格同步。因此 ， 播種機排種器均由地輪驅動。對于本試驗設計，排種器的排種速度必須與電動機的轉速嚴格同步，即排種器由電 動機驅動。 排種器 的研究與 設計 14 排種器的實驗分析 下面對幾種播種機分別對空載和充種時的拉力、功率和轉速等進行了試驗測定。 2BM2 免耕播種機 (小麥 ) 表 21 2BM2 免耕播種機 (小麥 )試驗測定 單位：力 F（ N） 距離 S = 330 mm = m 扭矩：空載時 T1 = F1 * S = * N m = N m (226) 充種時 T2 = F2 * S = * N m = N m (227) 此處為實驗室圖片 圖 22 2BM2 免耕播種機 (小麥 )空載狀態(tài)下試驗測定 拉力 狀態(tài) 第一組 第二組 第三組 第四組 第五組 平均值 空載（ F1） 充種（ F2） 排種器 的研究與 設計 15 此處為實驗室圖片 圖 23 2BM2 免耕播種機 (小麥 )充種狀態(tài)下試驗測定 大豆壟間套種冬小麥免耕播種機 表 22 大豆壟間套種冬小麥免耕播種機 試驗測定 單位：力 F（ N） 距離 S = 330 mm = m 扭矩：空載時 T1 = F1 * S = * N m = N m (228) 充種時 T2 = F2 * S = * N m = N m (229) 拉力 狀態(tài) 第一組 第二組 第三組 第四組 第五組 平均值 空載（ F1） 充種（ F2） 排種器 的研究與 設計 16 此處為實驗室圖片 圖 24 大豆壟間套種冬小麥免耕播種機 空載狀態(tài)下試驗測定 此處為實驗室圖片 排種器 的研究與 設計 17 圖 25 大豆壟間套種冬小麥免耕播種機 充種狀態(tài)下試驗測定 大豆窄行密植平作高速精密播種機 表 23 大豆窄行密植平作高速精密播種機 試驗測定 單位：力 F（ N） 距離：拉力與圓心之間的距離