大蒜播种机蒜瓣自动定向控制装置的试验研究
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目前的冷却系统受柴油机驱动方式的限制适应 性较差， 开发液力驱动的智能化管理的冷却系统是 车用柴油机技术的一个重要方向。在任何工况、负荷 以及周围环境的情况下， 智能化的冷却系统可以保 证柴油机始终工作在最佳温度范围内。
参考文献
[1] 钱兰等.壁温对内燃机缸内传热影响的试验研究［J］.内燃机学报， 1999，（1）．
抖槽定向器来解决蒜瓣在输送过程中的定向问题， 基本上解决了鳞芽朝向问题， 但蒜瓣直立度要求没 有保证， 而且为了保证蒜瓣的投穴准确率， 机构复 杂、庞大。 以上技术虽然都申报了专利，但都没有形 成经济实用的产品[4-7]。
大蒜机械种植技术的关键是要全面解决大蒜栽 植送种过程中蒜瓣根部向下控制技术和蒜瓣入土后 的直立度控制技术。
图 6 锥形螺旋导种管台架试验示意图
3.2 试验结果与讨论 通过对试验过程的观察和对试验结果分析讨论
如下： （1） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管下落时，在摩擦
力的作用下能够使蒜瓣芽部朝上根部朝下， 在导种 管呈弯曲状态时定向效果更好。
（2） 不同的锥形螺旋导种管钢丝直径和螺距对 蒜瓣的定向作用的影响差异不大。
4 结论
（1） 锥 形 螺 旋 导 种 管 对 蒜 瓣 芽 尖 朝 向 具 有 较 好的定向作用，当蒜瓣通过锥形螺旋导种管下落时， 在摩擦力的作用下能够使蒜瓣芽部朝上根部朝下， 可以满足蒜瓣种植农艺要求，锥形螺旋导种管可以 用做大蒜播种机的导种器。
（2） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管落入土穴后，蒜 瓣芽尖朝向具有随机性，蒜瓣的直立度受土壤类型、
度根据大蒜播种机的结构来确定。
3 试验研究
本试验目的是为了检验锥形螺旋导种管对蒜瓣
下落过程的自动定向控制性能， 研究锥形螺旋导种
管的各种结构参数对蒜瓣定向性能的影响。
3.1 试验设计
通过对蒜瓣物理特性的分析研究， 选取锥形螺
旋导种管的三个因素各二个水平（如表 2）设计正交
试验表 L4（23）（如表 3）。
大蒜播种机蒜瓣自动定向控制装置的试验研究
荐世春 1，刘云东 2
（1.山东省农业机械科学研究所，山东 济南 250100；2.中国农业机械化科学研究院，北京 100083）
摘要：在对蒜瓣外形特征参数进行测量并统计研究等基础上，设计了一种基于大蒜蒜瓣自身摩擦特性、且适应各
类蒜瓣不同物理特性的锥形螺旋导种管式自动定向控制装置，并确定了它的参数和结构型式。
（3） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管落入土穴后，蒜
（下转第 37 页）
·29·
孙运柱 ： 冷却系统水温对车用柴油机性能的影响
2009 年 10 月
壁温度低， 这时水蒸气会在缸壁上凝聚成水，CO2 、 SO2 、SO3 及部分 NOx 极易与水分形成酸性物，酸性 物侵蚀油膜后，会与缸壁发生剧烈的电化学反应，造 成电化学腐蚀。 腐蚀沿着缸孔材料组织中的石墨发 生，在气缸上部形成疏松的细小洞穴，进而在摩擦作 用下造成缸壁金属脱落。 此外，温度低，燃油雾化不 良，燃油呈滴状，冲刷气缸壁，洗掉油膜，破坏了润 滑，加剧了磨损。 实践表明，冷却水温度愈低，磨损速 度愈大。 水冷柴油机的冷却水温度与活塞环磨损[3]、 气缸磨损[4]的实例图见图 8。
JIAN Shi－chun1， LIU Yun－dong2 （1． Shandong Agricultural Machinery Research Institute， Jinan 250100， China； 2． Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences， Beijing 100083， China） Abstract： Based on the measurement， statistics and research to the garlic clove external characteristic parameters， an automatic orientation control device of tapered spiral seed pipe type is designed based on the friction features of garlic cloves and which adapts to the different physical features of various garlic cloves， its parameters and structure types are determined． Keywords： garlic clove； tapered spiral seed pipe； automatic orientation control device
关键词：蒜瓣；锥形螺旋导种管；自动定向控制装置
中 图 分 类 号 ：TH122
文献标识码： A
文章编号： 1673-3142（2009）10-0028-03
Experimental Research on the Garlic Clove Automatic Orientation Control Device of Garlic Planting Machine
表 2 导种管参数试验因素水平表
水平 因素 A（导种管状态） B（导种管钢丝直径） C（导种管螺距）
1
A1 （ 直 立 ）
B1（覫1.5 mm） C1（14－17mm）
2
A2 （ 弯 曲 ）
B2（覫2.0 mm）
C2（6－9mm）
表 3 导种管参数正交试验表
水平 因素
A
B
C
工况一
A1
B1Βιβλιοθήκη Baidu
C1
工况二
A1
根据蒜瓣测量结果所得结论： （1） 蒜瓣长平均 33.93mm（不算蒜尖），中部高 H 平均 21.04 mm，宽度 B 平均 18.17mm。 经过计算， L 的 置 信 水 平 在 95% 区 间 为 34 ±3mm，B 为 18.2 ± 4.3mm，H 为 21±3.8mm。 （2） 同 一 大 蒜 品 种 经 过 分 级 挑 选 的 蒜 瓣 大 小 均匀，特别是蒜瓣长度 L 上下波动范围最小。 （3） 蒜瓣形状上尖下粗瓣背成弧形，其重心位 于下半部最厚处，有利于蒜瓣排种时的稳定落下。 2.2 锥形螺旋导种管的设计 根据对蒜瓣的测量分析，设计了一种锥形螺旋 导种管（如图 5），导种管出口的内径尺寸根据蒜瓣
大蒜机械种植技术有三种，第一种为大蒜点播 技术，先用压穴锥压穴，然后用机械送种到种穴，大 蒜瓣在送种过程中，鳞芽朝向处于自由状态，蒜瓣投 送到种穴内时, 鳞芽方向完全由落种瞬间朝向及落 种位置随机确定。 第二种为人工辅助播种技术，由 蒜瓣分配机构、播穴管、接种杆组成，该技术基本上 满足大蒜栽植鳞芽向上的种植要求，但前提是必须 事先将蒜瓣按芽上根下的方式逐瓣用人工装入蒜种 盒，工作效率与人工栽植差不多。 第三种为全自动 大蒜栽种技术，该技术采用特定机构扶正蒜瓣、振动
1 概述
目前，大蒜播种作业主要是人工插播，播种时用 开沟器开一条浅沟，将蒜瓣点播于土中，按农艺要 求，瓣背紧贴沟壁一侧，蒜瓣须芽部朝上根部朝下直 立栽植 。 [1-3] 这种播种方式有利于大蒜生长 ，达到提 高品质和增产的目的。 但是，传统的人工大蒜播种 方式效率低、劳动强度大。 而大蒜机械种植具有播 种密度均匀、作业效率高、作业成本低等优点。
B2
C2
工况三
A2
B1
C2
工况四
A2
B2
C1
根据试验要求设计试验台架（如图 6）进行室内 试验，大蒜播种状况设计为沙壤土压穴播种，随机选 取了蒜瓣 30 个按正交试验表进行试验并记录试验 结果。
图 5 锥形螺旋导种管示意图
长度 L 来确定，必须保证蒜瓣在各种下落状态时顺 利落种；导种管的锥度 α 设计为 5°－7°；导种管的长
活塞环磨损 ／ mg/h 磨损 μm/1600km
1000 100
50
37.5
气缸
25
活塞环
12.5
10 0 20 40 60
发动机冷却水出口温度 ／℃
50
100
150
温度 ／℃
图 8 低温磨损实例[3，4]
柴油机运转时，气缸盖和气缸壁面内外两侧存 在较大的温差 Δt=(tw1-tw2)，由于内壁的温度高，所 以 内壁的膨胀必然大于外壁，但内壁的膨胀受到外壁 的限制，故内壁产生压缩应力，而外壁产生拉伸应 力，即所谓的热应力，在此应力的作用下，气缸容易 发生扭曲变形，会出现拉缸现象，造成柴油机的严重 损坏。 热应力的大小与温差 Δt 成正比。 当冷却水温
[2] J.C.Bell, M.A.Voisey.Some Relationships between the Viscometric properties of Motor oils and Performance in European engines SAE Traus,Vol.86,770278(1977)
2009 年第 10 期 （2总00第9 年21第9 期10） 期
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQ农UI业PM装E备NT与&车V辆EH工IC程LE ENGINEERING
No．10 2009 （Totally 219）
doi：10．3969 ／ j．issn．1673－3142．2009．10．007
[3] J.C.Firey，J.C.Newcomb，J.F.Nieman P.R.Sugges.studies of the effects of water on gasoline engine wear at low temperatures wear ,Vol.10, No.1(1967-1)
度较高时，Δt 就减小，热应力也随之而减小。 由此， 柴油机冷却系统应保持适宜的温度， 在保证正常运 转的前提下应尽量提高柴油机冷却水温。
3 结论
柴油机冷却系统水温过低， 容易引起废气排放 变差、零部件磨损加剧、功率输出减小，缩短柴油机 的使用寿命及增加使用费用； 水温过高同样能引起 柴油机新的磨损。 冷却系统的水温对柴油机的工作 性能有重要影响， 在各种工况下应保持冷却水温维 持在正常范围内。
表 1 蒜瓣外形尺寸测量
变量 个数 平均值 标准差 变异系数 最大值 最小值 长 L（mm） 50 33.93 1.93 5.69% 37.3 29.4 宽 B（mm） 50 18.17 2.14 11.8% 22.9 11.9 高 H（mm） 50 21.04 1.88 8.9% 23.9 15.6 重量 M（g） 50 6.77 1.04 15.4% 8.75 4.8
（上接第 29 页）
瓣芽尖朝向具有随机性，其中以蒜瓣平躺状态最多， 主要影响因素有土壤类型、土壤含水率、土穴形状、 导种管下口与土穴的距离等，圆锥形土穴效果较好。
（4） 锥 形 螺 旋 导 种 管 对 不 同 重 量 蒜 瓣 芽 尖 的 定向作用的影响差异不大，但蒜瓣的形状对芽尖朝 向有影响，呈半月形的蒜瓣通过锥形螺旋导种管下 落时更易实现蒜瓣芽部朝上根部朝下。
本研究的目的是通过对蒜瓣外形特征参数进行 测量并统计分析， 研究设计了一种基于大蒜蒜瓣自 身摩擦特性、 且适应各类蒜瓣不同物理特性的锥形 螺旋导种管式自动定向控制装置， 并通过试验确定 它的参数和结构型式。
2 设计
2.1 蒜瓣外形尺寸的测量与分析 从市场购买山东金乡紫皮大蒜并按蒜种要求
收 稿 日 期 ：2009－08－14 项目来源：“十一五”国家科技支撑计划重大项目“多功能农业装备与 设施研制” 中的 “仿生智能作业机械研究与开发” 课题， 课题编号： 2006BAD11A08 作者简 介 ：荐 世 春 （1963－ ），男 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 农 业 机 械 的 研 发工作。
·28·
图 1 蒜瓣长 L 频数图
图 2 蒜瓣宽 B 频数图
荐世春 等： 大蒜播种机蒜瓣自动定向控制装置的试验研究
2009 年 10 月
图 3 蒜瓣高 H 频数图 图 4 蒜瓣重量 M 频数图
从 中 随 机 选 取 了 蒜 瓣 50 个 ，分 别 对 它 们 的 长 、宽 、 高和重量进行测量。测量结果统计如表 1。由尺寸频 数图（如图 1-图 4）可以看出，外形尺寸基本符合正 态分布。
[4] W.H.Crouse.Automotive engine Design Mc Graw Hill(1970)
参考文献
[1] 钱兰等.壁温对内燃机缸内传热影响的试验研究［J］.内燃机学报， 1999，（1）．
抖槽定向器来解决蒜瓣在输送过程中的定向问题， 基本上解决了鳞芽朝向问题， 但蒜瓣直立度要求没 有保证， 而且为了保证蒜瓣的投穴准确率， 机构复 杂、庞大。 以上技术虽然都申报了专利，但都没有形 成经济实用的产品[4-7]。
大蒜机械种植技术的关键是要全面解决大蒜栽 植送种过程中蒜瓣根部向下控制技术和蒜瓣入土后 的直立度控制技术。
图 6 锥形螺旋导种管台架试验示意图
3.2 试验结果与讨论 通过对试验过程的观察和对试验结果分析讨论
如下： （1） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管下落时，在摩擦
力的作用下能够使蒜瓣芽部朝上根部朝下， 在导种 管呈弯曲状态时定向效果更好。
（2） 不同的锥形螺旋导种管钢丝直径和螺距对 蒜瓣的定向作用的影响差异不大。
4 结论
（1） 锥 形 螺 旋 导 种 管 对 蒜 瓣 芽 尖 朝 向 具 有 较 好的定向作用，当蒜瓣通过锥形螺旋导种管下落时， 在摩擦力的作用下能够使蒜瓣芽部朝上根部朝下， 可以满足蒜瓣种植农艺要求，锥形螺旋导种管可以 用做大蒜播种机的导种器。
（2） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管落入土穴后，蒜 瓣芽尖朝向具有随机性，蒜瓣的直立度受土壤类型、
度根据大蒜播种机的结构来确定。
3 试验研究
本试验目的是为了检验锥形螺旋导种管对蒜瓣
下落过程的自动定向控制性能， 研究锥形螺旋导种
管的各种结构参数对蒜瓣定向性能的影响。
3.1 试验设计
通过对蒜瓣物理特性的分析研究， 选取锥形螺
旋导种管的三个因素各二个水平（如表 2）设计正交
试验表 L4（23）（如表 3）。
大蒜播种机蒜瓣自动定向控制装置的试验研究
荐世春 1，刘云东 2
（1.山东省农业机械科学研究所，山东 济南 250100；2.中国农业机械化科学研究院，北京 100083）
摘要：在对蒜瓣外形特征参数进行测量并统计研究等基础上，设计了一种基于大蒜蒜瓣自身摩擦特性、且适应各
类蒜瓣不同物理特性的锥形螺旋导种管式自动定向控制装置，并确定了它的参数和结构型式。
（3） 蒜瓣通过锥形螺旋导种管落入土穴后，蒜
（下转第 37 页）
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孙运柱 ： 冷却系统水温对车用柴油机性能的影响
2009 年 10 月
壁温度低， 这时水蒸气会在缸壁上凝聚成水，CO2 、 SO2 、SO3 及部分 NOx 极易与水分形成酸性物，酸性 物侵蚀油膜后，会与缸壁发生剧烈的电化学反应，造 成电化学腐蚀。 腐蚀沿着缸孔材料组织中的石墨发 生，在气缸上部形成疏松的细小洞穴，进而在摩擦作 用下造成缸壁金属脱落。 此外，温度低，燃油雾化不 良，燃油呈滴状，冲刷气缸壁，洗掉油膜，破坏了润 滑，加剧了磨损。 实践表明，冷却水温度愈低，磨损速 度愈大。 水冷柴油机的冷却水温度与活塞环磨损[3]、 气缸磨损[4]的实例图见图 8。
JIAN Shi－chun1， LIU Yun－dong2 （1． Shandong Agricultural Machinery Research Institute， Jinan 250100， China； 2． Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences， Beijing 100083， China） Abstract： Based on the measurement， statistics and research to the garlic clove external characteristic parameters， an automatic orientation control device of tapered spiral seed pipe type is designed based on the friction features of garlic cloves and which adapts to the different physical features of various garlic cloves， its parameters and structure types are determined． Keywords： garlic clove； tapered spiral seed pipe； automatic orientation control device
关键词：蒜瓣；锥形螺旋导种管；自动定向控制装置
中 图 分 类 号 ：TH122
文献标识码： A
文章编号： 1673-3142（2009）10-0028-03
Experimental Research on the Garlic Clove Automatic Orientation Control Device of Garlic Planting Machine
表 2 导种管参数试验因素水平表
水平 因素 A（导种管状态） B（导种管钢丝直径） C（导种管螺距）
1
A1 （ 直 立 ）
B1（覫1.5 mm） C1（14－17mm）
2
A2 （ 弯 曲 ）
B2（覫2.0 mm）
C2（6－9mm）
表 3 导种管参数正交试验表
水平 因素
A
B
C
工况一
A1
B1Βιβλιοθήκη Baidu
C1
工况二
A1
根据蒜瓣测量结果所得结论： （1） 蒜瓣长平均 33.93mm（不算蒜尖），中部高 H 平均 21.04 mm，宽度 B 平均 18.17mm。 经过计算， L 的 置 信 水 平 在 95% 区 间 为 34 ±3mm，B 为 18.2 ± 4.3mm，H 为 21±3.8mm。 （2） 同 一 大 蒜 品 种 经 过 分 级 挑 选 的 蒜 瓣 大 小 均匀，特别是蒜瓣长度 L 上下波动范围最小。 （3） 蒜瓣形状上尖下粗瓣背成弧形，其重心位 于下半部最厚处，有利于蒜瓣排种时的稳定落下。 2.2 锥形螺旋导种管的设计 根据对蒜瓣的测量分析，设计了一种锥形螺旋 导种管（如图 5），导种管出口的内径尺寸根据蒜瓣
大蒜机械种植技术有三种，第一种为大蒜点播 技术，先用压穴锥压穴，然后用机械送种到种穴，大 蒜瓣在送种过程中，鳞芽朝向处于自由状态，蒜瓣投 送到种穴内时, 鳞芽方向完全由落种瞬间朝向及落 种位置随机确定。 第二种为人工辅助播种技术，由 蒜瓣分配机构、播穴管、接种杆组成，该技术基本上 满足大蒜栽植鳞芽向上的种植要求，但前提是必须 事先将蒜瓣按芽上根下的方式逐瓣用人工装入蒜种 盒，工作效率与人工栽植差不多。 第三种为全自动 大蒜栽种技术，该技术采用特定机构扶正蒜瓣、振动
1 概述
目前，大蒜播种作业主要是人工插播，播种时用 开沟器开一条浅沟，将蒜瓣点播于土中，按农艺要 求，瓣背紧贴沟壁一侧，蒜瓣须芽部朝上根部朝下直 立栽植 。 [1-3] 这种播种方式有利于大蒜生长 ，达到提 高品质和增产的目的。 但是，传统的人工大蒜播种 方式效率低、劳动强度大。 而大蒜机械种植具有播 种密度均匀、作业效率高、作业成本低等优点。
B2
C2
工况三
A2
B1
C2
工况四
A2
B2
C1
根据试验要求设计试验台架（如图 6）进行室内 试验，大蒜播种状况设计为沙壤土压穴播种，随机选 取了蒜瓣 30 个按正交试验表进行试验并记录试验 结果。
图 5 锥形螺旋导种管示意图
长度 L 来确定，必须保证蒜瓣在各种下落状态时顺 利落种；导种管的锥度 α 设计为 5°－7°；导种管的长
活塞环磨损 ／ mg/h 磨损 μm/1600km
1000 100
50
37.5
气缸
25
活塞环
12.5
10 0 20 40 60
发动机冷却水出口温度 ／℃
50
100
150
温度 ／℃
图 8 低温磨损实例[3，4]
柴油机运转时，气缸盖和气缸壁面内外两侧存 在较大的温差 Δt=(tw1-tw2)，由于内壁的温度高，所 以 内壁的膨胀必然大于外壁，但内壁的膨胀受到外壁 的限制，故内壁产生压缩应力，而外壁产生拉伸应 力，即所谓的热应力，在此应力的作用下，气缸容易 发生扭曲变形，会出现拉缸现象，造成柴油机的严重 损坏。 热应力的大小与温差 Δt 成正比。 当冷却水温
[2] J.C.Bell, M.A.Voisey.Some Relationships between the Viscometric properties of Motor oils and Performance in European engines SAE Traus,Vol.86,770278(1977)
2009 年第 10 期 （2总00第9 年21第9 期10） 期
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQ农UI业PM装E备NT与&车V辆EH工IC程LE ENGINEERING
No．10 2009 （Totally 219）
doi：10．3969 ／ j．issn．1673－3142．2009．10．007
[3] J.C.Firey，J.C.Newcomb，J.F.Nieman P.R.Sugges.studies of the effects of water on gasoline engine wear at low temperatures wear ,Vol.10, No.1(1967-1)
度较高时，Δt 就减小，热应力也随之而减小。 由此， 柴油机冷却系统应保持适宜的温度， 在保证正常运 转的前提下应尽量提高柴油机冷却水温。
3 结论
柴油机冷却系统水温过低， 容易引起废气排放 变差、零部件磨损加剧、功率输出减小，缩短柴油机 的使用寿命及增加使用费用； 水温过高同样能引起 柴油机新的磨损。 冷却系统的水温对柴油机的工作 性能有重要影响， 在各种工况下应保持冷却水温维 持在正常范围内。
表 1 蒜瓣外形尺寸测量
变量 个数 平均值 标准差 变异系数 最大值 最小值 长 L（mm） 50 33.93 1.93 5.69% 37.3 29.4 宽 B（mm） 50 18.17 2.14 11.8% 22.9 11.9 高 H（mm） 50 21.04 1.88 8.9% 23.9 15.6 重量 M（g） 50 6.77 1.04 15.4% 8.75 4.8
（上接第 29 页）
瓣芽尖朝向具有随机性，其中以蒜瓣平躺状态最多， 主要影响因素有土壤类型、土壤含水率、土穴形状、 导种管下口与土穴的距离等，圆锥形土穴效果较好。
（4） 锥 形 螺 旋 导 种 管 对 不 同 重 量 蒜 瓣 芽 尖 的 定向作用的影响差异不大，但蒜瓣的形状对芽尖朝 向有影响，呈半月形的蒜瓣通过锥形螺旋导种管下 落时更易实现蒜瓣芽部朝上根部朝下。
本研究的目的是通过对蒜瓣外形特征参数进行 测量并统计分析， 研究设计了一种基于大蒜蒜瓣自 身摩擦特性、 且适应各类蒜瓣不同物理特性的锥形 螺旋导种管式自动定向控制装置， 并通过试验确定 它的参数和结构型式。
2 设计
2.1 蒜瓣外形尺寸的测量与分析 从市场购买山东金乡紫皮大蒜并按蒜种要求
收 稿 日 期 ：2009－08－14 项目来源：“十一五”国家科技支撑计划重大项目“多功能农业装备与 设施研制” 中的 “仿生智能作业机械研究与开发” 课题， 课题编号： 2006BAD11A08 作者简 介 ：荐 世 春 （1963－ ），男 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 农 业 机 械 的 研 发工作。
·28·
图 1 蒜瓣长 L 频数图
图 2 蒜瓣宽 B 频数图
荐世春 等： 大蒜播种机蒜瓣自动定向控制装置的试验研究
2009 年 10 月
图 3 蒜瓣高 H 频数图 图 4 蒜瓣重量 M 频数图
从 中 随 机 选 取 了 蒜 瓣 50 个 ，分 别 对 它 们 的 长 、宽 、 高和重量进行测量。测量结果统计如表 1。由尺寸频 数图（如图 1-图 4）可以看出，外形尺寸基本符合正 态分布。
[4] W.H.Crouse.Automotive engine Design Mc Graw Hill(1970)