精密排种器的结构设计

精密排种器的结构设计

1吸排种试验

1．1试验材料试验采用大种80天的油青菜心，该种子纯度≥95%，净度≥98%，含水率≤7%，平均粒径1．2～1．8mm，千粒质量2．0g。

1．2试验设备和方法试验设备包括：海尔ZW1200真空吸尘器，CZQ

型单向风机，标智差压计GM511，广州迪川仪器MF5706－N－25气体质量流量计。为了模拟大田直播，搭建试验台架，试验装置如图4所示。排种装置在实际作业转速下运转，用传送带带动粘有粘胶带的穴盘在

排种器下方移动，以模拟播种机与地面的相对移动。吸种负压由吸尘

器提供，排种正压和吹种正压由单向风机提供，压力大小通过节流阀

调节，压差计和流量计分别测量吸种负压真空度、排种正压和清种流量。排种器和输送带动力由步进电机提供，排种器转速及传送带速度

由控制系统中PLC调节，并保证两者速度相匹配。利用SPSS16．0与Excel软件进行试验数据的分析。

1．3试验设计试验设计参考GB/T6973－2005《单粒(精密)播种机试

验方法》［7］，确定试验指标为合格系数、重播指数、漏播指数和变

异系数。试验指标通过随机放置粘有粘带的穴盘进行抽样统计得出。

按照菜心种植的农艺要求，早熟、中熟和晚熟品种的行距株距略有差异，在10～20cm之间［10］，本试验选择株距12cm进行设计。根据

前期试验，确定了试验因素为：吸种负压、吹种流量、排种正压和播

种机作业速度4个因素。排种器转速和输送带速度根据播种机作业速

度而定。试验分为单因素试验和正交试验进行，研究各试验因素对排

种器性能指标的影响规律。

2试验结果与分析

2．1单因素试验

2．1．1吸种负压根据前期试验，选择播种机作业速度为1km/h，清

种流量为8L/min，排种正压为0．1kPa，选择吸种负压分别为－2、－

4、－6、－8kPa4个水平，进行试验，得出吸种负压对试验指标的影响如图5所示。由图5可知：随着吸种负压的增加，合格指数先上升后

下降，漏播指数降低，重播指数上升，变异系数基本不变;吸种负压为

－2kPa时，吸附力不足，种子漏播严重，重播指数为0，合格指数低;

随着吸种负压增大，对种子的吸附力增加，吸附能力增强，漏播指数

迅速降低，合格指数迅速增加，吸种负压为－4kPa时，合格指数达到

峰值;吸种负压继续增加，漏播指数继续降低，重播指数也随之增加，

增速大于漏播指数降低的速度，合格指数降低;在吸种负压增加过程中，变异系数保持平稳。方差分析表明：吸种负压对合格指数、漏播指数

影响极显著，对重播指数影响显著，对变异系数影响不显著。

2．1．2清种流量设定播种机作业速度为1km/h，吸种负压为－4kPa，排种正压为0．1kPa，清种流量分别为2、4、6、8、10L/min4个水平，进行试验，得出清种流量对试验指标的影响如图6所示。由图6可知：随着清种流量的增大，重播指数呈下降趋势，漏播指数上升，合格指

数先上升后下降;清种流量为2L/min时，吹力不足，未能将多余的种

子吹回种箱，重播指数较高，合格指数较低;吸种孔吸附的多粒种子由

于所受吸力各异，部分种子吸附不稳定，引起提前排种，导致变异系

数较大;随着流量增大，吹力增大，重播指数下降，变异系数也随之降低，当流量为8L/min时，合格指数最高;清种流量继续增大，吹力过大，部分种子被吹落，漏播系数增大，合格指数降低。方差分析表明，清种流量对合格指数、重播指数影响极显著，对漏播指数和变异系数

影响显著。3．1．3作业速度设定吸种负压为－4kPa，排种正压为

0．1kPa，清种流量为8L/min，播种机作业速度分别为1、1．25、1．5、2、2．25、2．5、2．75、3km/h9个水平，进行试验，得出播种机作业速度对试验指标的影响如图7所示。由图7可知：随着播种机

作业速度增加，即排种盘转速增加，合格指数下降，漏播指数上升，

变异系数呈上升趋势;播种作业速度不高于2km/h时，重播系数为零，

高于2km/h时，重播系数呈上升趋势;作业速度低时，种子与气流场接

触时间充分，吸种能力强，漏播指数小;随着播种作业速度的增加，吸

种孔与种箱中种子接触时间变短，气流场稳定性降低，吸种不充分，

漏播指数急剧增加，合格指数下降。方差分析表明：播种机作业速度

对合格指数、漏播指数和重播指数影响极显著，对变异系数影响显著。

2．1．4排种正压设定播种机作业速度为1km/h，吸种负压为－4kPa，清种流量分别为8L/min，排种正压分别为0、0．1、0．2、0．3、

0．4kPa5个水平，进行试验，得出排种正压对试验指标的影响如图8

所示。由图8可知：排种正压由0kPa增加到0．4kPa的过程中，合格

指数、漏播指数和重播指数基本保持稳定，变异系数先下降后上升;排

种正压对吸种过程影响不大，因此合格指数、漏播指数和重播指数基

本稳定;当排种正压为0kPa时，排种吹力为0，排种孔残余负压会影响到排种的精确度，导致出现延迟排种;随着排种正压的增大，排种吹力

增大，变异系数下降;当排种正压增加到0．3kPa以上时，排种吹力过大，由于种子形状大小各异，种子平抛运动的水平速度不一致，与导

种管碰撞次数不同，导致变异系数上升。方差分析表明，排种正压对

合格指数、漏播指数和重播指数影响不显著，对变异系数影响极显著。

2．2正交试验依据以上分析，选择对试验指标有显著影响的吸种负压、排种正压、清种流量和作业速度4个因素作正交试验。选择L16(45)正交表来安排正交试验。其中，第5列为空列，因素水平如表1所示。

对结果进行极差分析，结果如图9～图12所示。合格指数试验指标结

果如图9所示。根据生产要求，需要提高合格系数，可得A4B2C3D1为

最佳组合。漏播指数试验指标结果如图10所示。根据生产要求，需要

降低漏播指数，可得A4B3C2D1为最佳组合。重播指数试验指标结果如

图11所示。根据生产要求，需要降低重播指数，可得A1B4C3D1为最

佳组合。结果如图12所示。根据生产要求，需要降低变异系数，可得

A4B2C3D1为最佳组合。通过综合平衡法考虑合格指数、漏播指数、重

播指数和变异系数4个指标的最佳组合，最佳组合为A4B2C3D1，即吸

种负压为－7kPa，清种流量为8L/min，排种正压为0．15kPa，播种机

作业速度为1km/h。

3结论