凸头式水稻排种装置性能试验及参数优化

2012年8月农机化研究第8期凸头式水稻排种装置性能试验及参数优化葛宜元，黄丙申，周海波，于泳(佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯154007)摘要：为使排种器的排种性能更好地满足水稻毯状秧苗育秧的播种要求，对凸头式水稻排种器的排种性能及试验进行了探讨。

以自行设计的凸头式水稻排种装置为研究对象，选择凸头高度、毛刷间隙和多级链轮传动比为试验影响因素，以凸头每转播种密度和播种合格率为考察指标，采用正交试验设计的方法进行了试验，并推导出播量调节方程。

研究结果表明：凸头排种器的最优参数组合为^：B：G，优化后的参数可以较好地满足播种密度及播种合格率的要求。

关键词：水稻；凸头式排种器；正交试验；优化；播量调节中图分类号：S223．2文献标识码：A文章编号：1003-188X(2012)08_0128-030引言1凸头式排种器的结构及工作原理水稻是全世界重要的粮食作物之一，其播种总面积约占谷物播种总面积的23％，总产量约占29％，全球有50％以上的人I：1以稻米为主食…，我国近60％的人口以稻米为主食。

水稻秧苗的好坏直接影响插秧作业质量，并最终影响水稻的产量。

目前，水稻工厂化育苗可以较好地满足插秧机的作业要求，但生产成本较高；人工育秧插秧不仅劳动力消耗大，且秧苗质量难以保证，不适应我国水稻生产的国情【2旬J。

国内外于20世纪40年代开始研究精密播种机，现应用较多的是槽轮式排种器和气力式排种器。

槽轮式排种器排种均匀性差，播量调节困难，对经过催芽后的水稻种子损伤率比较大；气力式排种器所需气压较大，且动力传递结构庞大”≈J。

本文研究的凸头式水稻育秧排种器是一种新型的机械式排种器，结构简单，成本低，性能可靠，对种子损伤小。

目前，由于缺乏理论支持，凸头式排种器的排种性能还不能完全满足水稻毯状秧苗育秧的播种要求。

因此，对影响其排种性能的因素进行分析和试验研究，找出凸头式排种器的最佳结构参数组合，这对于提高排种性能以及满足水稻育秧的播种要求来说，都是一项非常重要的研究工作。

收稿日期：2011—11—29基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511549)作者简介：葛宜元(1983一)，女，黑龙江勃利人，讲师，博士．(E-m ai l) geyiyuanl24@yahoo．cor n．∞。

通讯作者：黄丙申(1964-)．男，黑龙江佳木斯人，教授，硕士生导师，(E —m ai l)huangbs l23@163．com。

本文研究的凸头式排种器结构如图l所示。

1．凸头排种棒2．排种轴3．前挡种毛刷4．排种箝5．导种板6．后挡种毛刷7．传动链条8．多级链轮9．驱动地轮l o．工作轨道图I凸头式排种器结构及工作原理简图Fi g．1Str u c t u r e and w or ki ng pr inci p l e“cor l Y eihea d—t yp e dce8。

ed m eter ing devi ce凸头式水稻秧盘育秧排种装置主要由排种箱、凸头排种棒、排种轴、挡种毛刷、驱动轮和多级链轮链条传动机构以及运行轨道等部分组成。

凸头排种棒套装在排种轴上，并与其相对固定；后挡种毛刷与凸头排种棒的表面接触；前挡种毛刷与凸头排种棒表面之间的间隙可调，但一般不脱离凸头的顶端；多级主动链轮与驱动轮安装在同一根轴上，并且与驱动轮同步转动。

作业时，将播种机的作业轨道放到预定位置，在推动下播种机沿轨道行走，同时地轮通过多级链轮传128-2012年8月农机化研究第8期表l因素水平编码表仙l E ncode t abl e of t he f虻t o t l e忡J将试验测得的数据整理后填人正交试验表中，如表2所示。

表2试验方案厦结果T sb2TeB t i ng D l卸卸d m uh续表2考查凸头高度，毛刷间隙和传动比等3个因素，对}1头每转播种密度和播种合格率的影响关系。

23试验数据分析根据表2中的数据，利用D esi gn—expe r t软件进行：z据处理和分析”。

，如表3所示。

表3方差分析袅Tab37,N O V A t abk墙标方差来潦离差平方和自由度均方差F显著性表3分析y．时．由于因素B和因素C的离差平方和均小于误差项，因此在对因素^做，检验时将因素B和因素c归人到误差项中。

从F分布表中查得凡。

(2，2)=1900，F o I(2，2) =9．00，Fo．(2，6)=3．,46。

由统计数据可以看出：影响凸头排种器排种密度的主次因素是凸头高度、毛刷间隙和传动比；影响排种器播种合格率的主次因素是传动比、凸头高度和毛刷间隙。

根据方差分析，凸头排种器的最佳参数组合为凸头高度6m m、毛刷间隙2m m、传动比16／22。

但在试验中发现，当毛刷间隙为2m m 左右时，常出现露种现象；2012年8月农机化研究第8期当凸头高度为6m m 时，排种阻力有所增加。

综合各种因素，将凸头排种器的最优参数组合定为A ：B ：C 3。

2．4播量调节方程的建立目前，大多数机械式排种器的播量调节都比较繁琐，无简单实用的理论公式可依据。

在播种作业的过程中，一般都是根据种子的实际排出量反复调节播量控制部件以达到理想的播种量，调节过程费、工费时。

本文在多次试验基础上，推导出了用于凸头排种器播量调节的计算公式。

根据正交试验，确定凸头排种器最优参数组合为A ：B ：C ，，即凸头高度为5r a m ，毛刷间隙为1m m ，通过改变传动比的方式实现排种器的不同播量∽]。

当排种凸头的高度固定时，根据正交试验所得的结论，通过多次重复试验确定q 的值。

已知初始传动比i 。

，统计出每次试验取样区域中种子的平均粒数互，然后推算出整个秧盘的种子数q 。

q=罴(1)2再赢‘1，，l2赢(2)丌×d ×h式中s 一试验时所用秧盘的面积或总穴数；扎一排种器通过取样长度所转过的转数；一排种器单位长度内凸头个数；m 一试验时排种器的有效作业宽度；f 一试验时排种器的有效作业长度；d ～试验样机地轮的有效直径。

试验时，采用标准尺寸580m m x280r am 的水稻秧盘傲为试验用秧盘，s 为每张秧盘内的总穴数。

本试验中用的是36x16穴；l xm 为580m m x280m m 。

用式(1)和式(2)推导出传动比i ，即扛王型生生×g(3)石×占×'I Txd3结论1)凸头排种器每转一周的平均播种量受凸头高度的影响最为显著，毛刷间隙和传动比变化对凸头的平均播量影响不显著。

2)通过对正交试验结果的方差分析，确定影响凸头排种器播种合格率的主次因素顺序为传动比、凸头高度和毛8qf 日q 隙。

3)从寻求最大播种合格率的角度考虑，排种棒凸头高度选5m m ，毛刷间隙选Im m 左右为佳，播量的大小可以通过传动比来改变。

4)根据试验分析结果，推导出了传动比与目标播量之间的函数关系式。

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