【正文】 節(jié)播量 。 2） 播種量穩(wěn)定 ， 受地面不平度 、 種子箱內(nèi)種子存量及機器前進速度的影響較小 。 4） 結(jié)構(gòu)簡單 ， 制造容易 。 圓盤式排種器 圓盤式排種器主要用于中耕作物穴播和單粒精密播種 。 水平圓盤排種器構(gòu)造比較簡單 ， 工作可靠 ， 在機器前進速度較低時工作質(zhì)量良好 ， 因而應用很廣泛 。在排種盤上方裝有刮種器和推種器，前者將型孔上對于的種子刮去，后者將型孔內(nèi)的種子推入排種口，以防型孔堵塞，完成排種過程 。 周邊型孔式對種子粒型的適應性比較好 ， 所以應用較好 。 穴播型每孔可容納幾粒種子 ， 用于穴播 。 如果在開溝器上裝有成穴裝置 ， 則單粒型型孔盤也可用于穴播 。 采用傾斜圓盤可降低出種口高度 ， 但其傳動比較復雜 。 但豎直圓盤型孔的充種性能 稍差 。 氣吸式排種器 氣吸式排種裝置是利用空氣真空度產(chǎn)生的吸力工作的 ， 其主要工作部件是一個帶有吸孔的豎直排種圓盤 。 排種盤的另一面是種子室 。 當種子轉(zhuǎn)出真空室后 ， 不再承受負壓 ， 就靠自身質(zhì)量或在推種器作用下落到種溝內(nèi) 。 排種盤可以更換 ， 以 改變吸孔大小和盤上吸孔數(shù) ， 使之適應不同種子尺寸形狀 ， 并通過播種傳動比和盤上吸孔數(shù)的改變 ， 實現(xiàn)要求的株距 。 但是 ， 氣吸式排種器充種室種子群狀態(tài)不合理會影響排種性能 ； 回轉(zhuǎn)的排種盤與不動的真空室配合 ， 氣密性要求高 ， 結(jié)構(gòu)較復雜 ， 且容易磨損 ； 刮種片的調(diào)整也比較麻煩 ； 此外 ， 一般氣壓 （ 或真空度 ） 在 300～ 800 mm H2O 時 ， 對風機及其動力傳遞結(jié)構(gòu)要求較高 。 其排種裝置是輪周制成有錐形通孔的行孔輪 ， 用氣流噴嘴代替刮種器 ， 使每個型孔只充入一粒種子而實現(xiàn)精密播種 。 因氣流通過種子與小孔的縫隙時速度較高 ， 形成壓差 ， 因而使一粒種子貼緊在錐形型孔的底部 ， 多余的種子則被噴嘴噴出高速氣流吹出型孔 。文獻 [7]合理地在量綱分析的基礎(chǔ)上，去得了充填壓對充填層種子的平均作用力模型，并回歸實驗數(shù)據(jù)得出了型孔極限速度的公式，初步揭示了氣吹式排種器的充種原理。 排種器 的研究與 設計 6 輪 圖 16 氣吹式排種器 氣吹式排種器的特點是 ： 1） 型孔為圓錐形 ， 容積較大 ， 因而充種性能好 。 3） 播種不同作物種類只要 更換型孔輪并相應地改變氣壓 ； 調(diào)整株距只需改變傳動比 。 排種器今后的發(fā)展趨勢和要求 我國針對 排種器的研究已經(jīng)達到一定的水平 ， 今后排種器將朝著高效、高性能、高精度、高適應性方向發(fā)展。水稻種植隨著國家規(guī)?；N植政策的推行 ， 大田塊規(guī)模經(jīng)營勢在必行 。 但是 排種器自身的排種速度直接制約了直播機的播種速度 ， 如水平圓盤式排種器的排種盤線速度的許用值較低 ， 對高速播種的適用性較差 ， 因此發(fā)展適合高速作業(yè)的 水稻排種器迫在眉睫。目前出現(xiàn)的排種器作業(yè)性能不是很高 ， 要實現(xiàn)連續(xù)正常作業(yè)就要求機具具有良好的工作性能 ， 不能漏播也不能多播。同時 ， 隨著超級稻的出現(xiàn)和發(fā)展 ， 農(nóng)藝上要求每穴種子最多不超過兩粒 ， 最少保證一粒 ，少于一粒造成漏播 ， 多于兩粒則抑制植株的分蘗能力 ， 影響產(chǎn)量 ， 同時造成優(yōu)良種子的浪費 ， 這又對排種器的播種精度提出了很高的要求。排種器的發(fā)展經(jīng)歷了從機械式到氣力式 的過程 ， 由于氣力式排種器對種子性狀的要求低 ， 適應性強等優(yōu)點得到了很大的發(fā)展。隨著科技的進步與發(fā)展 ，電、 氣、液壓控制日臻完善 ， 對排種器的研究應跳出傳統(tǒng)領(lǐng)域 ， 可采用光電控制等輔助手段 ， 實現(xiàn)排種器排種的精密控制。按照農(nóng)藝要求 ， 水稻要達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)必需要滿足一定時間的生長期和適宜的生長溫度。因此 ， 農(nóng)藝和 農(nóng)機應該相互結(jié)合研究 ， 培育適合機械化直播的品種 ， 縮短水稻生長期 ， 減少播種前浸種出芽環(huán)節(jié) ， 這將會給水稻排種器的研究帶來新的發(fā)展。排種器工作性能的優(yōu)劣將直接影響到播種機工作效率及作物出苗的質(zhì)量 ， 所以 ， 了解影響排種器工作性能的因素十分必要。排種均勻性是精密播種重要性能指標之一。目前提高排種均勻性的研究 ， 主要是從排種器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)分析 [910]， 但對種子的尺寸均齊性和排種器的加工誤差對排種均勻性的影響 ， 還缺乏分析和研究。 種子尺寸的影響 排種器投種示意圖如 圖 21所示。 A點為投種點 ， 當種子重心到達 A點時投種。 排種器 的研究與 設計 8 圖 21 排種器投種示意 由式 (1)可知 ， α 是種子尺寸 x的函數(shù) ， 種子尺寸 x是隨機變量 ， 并服從正態(tài)分布 X～N( ， σ 2)， X 的概率密度為 : (22) 其中 、 σ 可由試驗測量種子 尺寸的結(jié)果統(tǒng)計獲得 ， 為種子長度的平均值 ；， 代表種子尺寸的均齊性 ， σ 越大 ， 種子均齊性越差。 實際上種子尺寸服從某一正態(tài)分布 ， 因此 ， 排種的時間間隔不一致。 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。 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=%。 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 )。 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 )。 與結(jié)構(gòu)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。現(xiàn)有型孔式排種器的排種輪 ， 內(nèi)側(cè)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]。 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。 當然 ， 排種輪尺寸和型孔尺寸也對型孔數(shù)目有限制。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 。 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。 本試驗研究 Z = 8～ 36 范圍內(nèi)為宜。 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。 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(jié)構(gòu)參數(shù)的共同影響。對于型孔式排種器而言。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(zhì)量及環(huán)境條件的限制。在加工槽輪時將槽輪的輪槽交錯排列 ， 或?qū)⒄圩龀陕菪辈?， 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。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。 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。 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(zhì)量取決于型孔和窩眼的充種效果。 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。由于摩擦力和離心力的關(guān)系 ， 而以側(cè)立式型孔充種方式較好。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。 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。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。具有中國特色的磨盤式精密排種器就是利用特殊結(jié)構(gòu)，利用錐體及其轉(zhuǎn)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。而 Cyclo氣壓式播種機采用內(nèi)側(cè)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]。 近年來的研究注意到了種子群之間的影響。 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(jié)構(gòu)的攪動器后，發(fā)現(xiàn)充種頻率不高主要是由于種子室結(jié)構(gòu)不合理。經(jīng)試驗，改進后的排種器充種頻率大有提高。 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。刷輪以自身的旋轉(zhuǎn)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。 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(zhuǎn)速快慢無關(guān) ， 排種器的排種速度必須與播種機的前進速度嚴格同步。對于本試驗設計，排種器的排種速度必須與電動機的轉(zhuǎn)速嚴格同步，即排種器由電 動機驅(qū)動。 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 (226) 充種時 T2 = F2 * S = * 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 (228) 充種時 T2 = F2 * S = * 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 S = 265 mm = m 扭矩：空載時 T1 = F1 * S = * N m (230) 充種時 T2 = F2 * S = * N m (231) 轉(zhuǎn)速：作業(yè)速率 V = 10 km/h = 10 * 1000/60 m/min = m/min (232) 地輪直徑 D = 490 mm = m 周長 L = Π d = * m = m (233) 由每分