油菜多功能精量排种器的设计_王川

油菜多功能精量排种器的设计王川，施六林，王丽伟，王伟(安徽农业科学院农业工程研究所，合肥230031)摘要：根据对3种油菜品种物理特性的对比试验及分析，得出油菜多功能精量排种器是一种较为实用的油菜免耕直播排种器，论证了该排种器的排种性能及其应用于油菜免耕直播的可行性，并进行了油菜籽粒物理性状对比试验，通过台架试验对籽粒三维尺寸和型孔进行对比，确定同一排种轴上设定3种不同尺寸的椭圆腰型窝眼型孔，并通过研究和分析排种器的功能结构，对排种器的护种盒进行护种板材质与排种孔坡度的改型。

试验表明:该排种器大大减少了籽粒滞留于排种器内的现象，充种效果良好。

关键词：油菜排种器;窝眼型孔;护种盒中图分类号：S233．2；S220．3文献标识码：A文章编号：1003－188X（2016）11－0158－04 0引言作为安徽省重点推广的节本增效现代化生产技术［1］，油菜免耕直播技术的研究和推广，关键在于油菜播种机械。

只有研制出农业适度规模经营所需的油菜免耕直播播种机，利用先进的种植手段和农机与农艺相融合的方法，高效推广油菜免耕直播技术以提高油菜种植的经济效益，才能实现现代农业生产技术的不断发展。

目前，我国各种油菜免耕直播播种机的研制大多处在初级研究阶段，仍存在如排种器孔眼易堵塞、播种精准性不理想、损失率高及均匀性差等问题，现有油菜免耕直播播种机的播种性能还不能完全满足其农艺上的要求。

排种器作为播种机的关键部件，其排种性能直接决定播种机播种性能，而播种机播种性能又直接关系到农作物的生长和产量。

为此，开发了油菜多功能精量排种器，已获得国家实用新型专利授权(专利号:ZL201220705185．2)，并进行排种器排种性能试验［2－12］，旨在为研制性能优良的油菜免耕直播播种机具有提供参考。

1总体结构1．1总体结构及其工作原理油菜多功能精量排种器结构如图1所示。

收稿日期：2015－10－23基金项目：中央财政农业技术推广资金项目(2014－2015)作者简介：王川(1978－)，男，安徽桐城人，副研究员，硕士，(E－mail)06wangchuan@163．com。

通讯作者：施六林(1964－)，男，安徽枞阳人，研究员，硕士，(E－mail)shiliulin386@126．com 。

1．排种器机架2．排种器护种盒3．排种轴图1总体结构Fig．1Struture of the machine笔者分别以甘蓝型半冬性核不育二系优质杂交种皖油27号、甘蓝型中熟双低高油份油菜品种核油56号和半冬性甘蓝型三系杂交品种核优46号为研究对象，3个品种物理特性各有差异，如表1所示。

本设计将排种型孔由传统尺寸相同的“一排三列”窝眼轮型孔改制成“一排三列”尺寸不同的椭圆腰型型孔。

排种器作业时，油菜籽粒由于受到自重和摩擦力的作用，通过排种箱落入排种器并集中在排种轴附近，通过排种轴上的不同孔眼即可对3种三维尺寸不一的油菜籽粒按不同规格的籽粒播种。

排种量由排种器机构插板调节，插板从排种盒由大向小尺寸型孔方向进入，从而达到不同尺寸的籽粒进入与之相匹配的型孔。

将插板用螺钉顶压固定，以防止插板做偏向运动。

当已充种结束的窝孔在排种轮的运动下转到排种器下方时，内部啮合结构从排种孔底部的推卸顶将DOI:10.13427/ki.njyi.2016.11.031籽粒推出。

排种盒上部有刮种毛刷，为降低籽粒损失率，排种轮在种盒结构内做旋转方向运动，其运动方向与籽粒自重方向相反，从而使得籽粒自重与刮种毛刷不产生力的作用。

同时，排种轴每旋转90ʎ，有一面型孔朝向作业农田，依靠重力作用实现种子落入田穴中，完成一次排种作业。

表13种油菜品种物理特性的比较Table1The analysis of the physical property in three kind of rape油菜品种平均直径/mm含水率/%千粒质量/g皖油27号1．39122．3核优46号2．2492．8核油56号2．88143．21．2主要结构参数的选择与确定1．2．1护种盒材料与坡度的确定种子的物理机械特性直接影响排种器的播种性能包括摩擦特性、抗压强度、流动性等。

摩擦特性是物料的主要物理机械特性，一般用滑动摩擦因数、滚动摩擦因数、内摩擦角及休止角等来描述。

准确的测定结果是设计精密播种机排种器的一个关键，项目组选取3种材质对摩擦特性的滑动摩擦角的测定，做对比试验，重复测定20次取其平均值。

内摩擦角，采用型号为DJY－4直接剪切仪测定;休止角，采用注入法测定，试验结果如表2所示。

表2种子物理机械特性试验结果Table2The analysis of the physical and mechanical property about rape摩擦特性滑动摩擦角θ/(ʎ)有漆铁板木板橡胶板休止角ψ/(ʎ)内摩擦角Ф/(ʎ)结果18．620．719．227．125试验研究表明:籽粒的滑动摩擦角和滚动稳摩擦角与种子箱导种板的倾角、排种器的型孔或型槽所处位置的角度成正比例关系;籽粒的滑动摩擦角越小，其充种效果就越好。

而籽粒与有漆铁板的滑动摩擦角均小于与木板、橡胶板的滑动摩擦角。

综上，改型前护种盒导种板倾角较大，造成种子与有漆铁板滑动摩擦因数较高，种子进入排种型孔难度较大，形成种子拥堵，导致排种漏播率上升。

项目组适当调整护种盒导种板倾角，坡度角由47ʎ降低至33ʎ，有效增大了窝眼轮型孔的充种率，如图2所示。

1．2．2椭圆腰型型孔参数椭圆腰型孔要根据籽粒种子的形状与大小来确定其形状与大小。

对于不同三维尺寸的籽粒，要依据其长、宽、厚尺寸的排列和型孔配合的机率等来决定型孔尺寸;对于不规则圆类籽粒，其长、宽、厚差别较大，在空间较大的型孔内可能表现为躺、立、斜等多种方式，因而设计型孔大小时，要按照籽粒充填机率较大的情况下，使其按相匹配的型孔大小就位。

试验表明:当每穴播种量为l 2粒时，型孔直径一般应大于种子最大长度的0．7 1．5mm，型孔深度一般为种子的最大厚度;当每穴播种量为3 4粒时，型孔直径一般应等于种子的最大长度与最大厚度之和，型孔深度一般为种子最大厚度的2倍。

本设计确定3个腰型型孔参数依次为半径1mm、孔距2．6mm、腰长4．6mm、半径1．5mm、孔距3．6mm、腰长6．6mm和半径2mm、孔距4．6mm、腰长8．6mm。

排种轴示意如图3所示。

1．护种盒漆铁板2．导种孔3．固定槽图2护种盒示意图Fig．2Sketch map of boxschematic1 3．腰型型孔图3排种轴示意图Fig．3Sketch map of metering shaft1．3效益估算1．3．1社会效益安徽省油菜有生产优势，无产业优势。

油菜生产尽管规模大、区域集中、具有明显种植优势，但是在传统育苗移栽和其他作物播种机具直播的种植方式下，油菜生产的劳动强度大，生产成本高，收益差。

由于安徽省农村劳动力的大量转移，劳动力成本增加，加上一季稻面积逐年扩大等因素，传统种植模式不再适应实际的油菜生产，实施油菜免耕精量直播势在必行。

在这种形势下，本项目研发油菜品种通用型较好的免耕直播机械，有利于在保护环境条件下油菜种植效益的提高，有利于安徽省近1千万农民的节本增收。

1．3．2经济效益本项目将油菜免耕精量直播机油菜播种机关键部件排种器改型为通用型较好的油菜多功能精密排种器，在安徽省长丰岗集油菜示范基地测试播种性能。

试验后测定，每公顷用工75个，比人工育苗移栽方式节约2个工日;如按每工日120元计，节约240元，起到了节本增效的效果。

此外，虽然应用人工育苗移栽增加了150 375kg/hm2的油菜籽产量，收入增加660 1650元/hm2(油菜籽4．40元/kg);但相对而言，油菜免耕直播机械由于配套了油菜多功能机密排种，其综合效益要高出其1350 2340元/hm2，以5年推广示范1．3万hm2计，实现增收0．18 0．312亿元。

2设计方案验证本设计由安徽农业大学机电院制作了样机，并在前茬为水稻的实验田中进行了田间试验。

试验机械选用配套样机的上海农机化研究所研制的2BGKF－6油菜免耕精量播种机，试验对象为3个油菜品种，分别为皖油27号、核优46号和核优56号。

试验地点选址为长丰县安徽农科院岗集基地，试验流程为:对3个油菜品种分别按照同一播种量150、200、300g进行配套多功能精量排种器的播种机进行直播，对作业情况进行播种破损率、漏播率、重播率、空穴率、粒距合格率和总排量变异系数6个指标的检测，分析获得数据如表3所示。

结果表明，样机达到了设计指标。

表3三种油菜品种播种指标的比较Table3The analysis of the Performance indicators in three kind of rape播量/g破损率/%漏播率/%重播率/%空穴率/%粒距合格率/%排量变异系数/% 1502．73．34．22．9867．2皖油272002．93．54．53．1876．8 3002．43．04．02．8916．91503．12．64．53．2906．1核优462003．02．84．32．7936．4续表3播量/g破损率/%漏播率/%重播率/%空穴率/%粒距合格率/%排量变异系数/% 3002．82．53．92．9916．61502．92．74．63．1887．1核油562002．63．14．13．3917．3 3002．22．84．23．0946．83结论1)在对不同油菜品种三维尺寸、千粒质量和含水率等物理特性对比试验基础上，设计区别于传统机械式排种器型孔设定的尺寸相同的“一排三列”窝眼轮型孔，即采在排种轴上设计3种不同尺寸大小的椭圆腰型型孔，以适宜于性状不一的油菜机械化播种作业。

该设计结构上具备创新性，能有效降低排种器对不同油菜品种籽粒的破损率，提高窝眼型孔的充种能力。

2)对传统排种器的护种盒进行了改进。

播种机在进行田间播种作业时，容易出现种子滞留于排种器内的现象，充种效果不佳，导致种子漏播率较高。

本课题通过研究和分析排种器的功能结构，对排种器的护种盒进行护种板材质与排种孔坡度的改型。

试验表明:改进后大大减少籽粒滞留于排种器内现象，充种效果良好。

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