油菜氣壓式精量集排器排種技術及其工作機理解析.pdf

1、油菜精量直播具有省工、省時、節(jié)本增效和適合機械化收獲等優(yōu)點，開展適應油菜機械化精量直播技術是實現油菜產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。
　　針對“一器一行”排種器傳動結構復雜和傳統(tǒng)機械式集排器排種精度不高、存在種子破損現象的問題，在比較分析國內外不同排種技術與裝備研究進展的基礎上，提出了氣壓清種與滑槽護種組合技術，設計了一種能有效改善清種、護種引起種子破損的護種裝置和實現小粒徑油菜定量充種的“倒正方錐”型孔，研制了一種油菜精量排種的氣

2、壓式集排器。主要結論如下:
　　(1)闡述了氣壓式集排器總體結構和工作原理，并借助運動學和流體力學等理論，確定了油菜集排器主要部件的結構參數。
　　(2)開展了氣壓式集排器關鍵部件結構設計和參數分析。通過對比分析已有不同結構型式型孔，結合油菜種子近似球形且流動性好的特點，從提高囊取能力、實現定量囊種以及改善型孔堵塞角度分析，提出了一種“倒正方錐”型孔，并確定了其關鍵結構參數。創(chuàng)新性提出了一種滑槽護種裝置，構建了護種初始狀態(tài)種

3、子的力學模型，確定了護種起始角與滾筒轉速間的關系，并獲得了理論護種起始角。通過建立種子、護種裝置與型孔側壁間接觸的力學模型，得到了接觸法向力與接觸切向力的關系式，明確了合適的滑槽深度對提高排種性能和改善種子破損的重要性。
　　(3)開展了基于運動學和動力學的氣壓式集排器排種過程分析。構建了充種、清種、護種和投種四個過程的動力學和運動學模型，分析得出了影響各排種過程性能的主要因素以及影響規(guī)律。計算得出了集排器工作時的臨界充填高度、氣

4、壓護種裝置的護種壓差、合理滑槽深度護種條件下種子的最大支撐力以及種子起始投種位置角等主要參數。
　　(4)開展了基于EDEM的充種室側向寬度、充填高度、充填高度與充種室側向寬度之比(h/M)、型孔型式和型孔錐角等對充種性能影響規(guī)律研究。結果表明:充種室側向寬度與充種性能呈顯著負相關;充填高度與充種性能呈顯著正相關;控制充填高度與充種室側向寬度之比(h/M)、選擇合理的型孔型式及型孔錐角是實現定量充種的有效手段。
　　(5)以

5、提高集排器各行排量一致性和降低種子破損率為目標，開展了采用氣壓清種與氣壓護種組合技術設計的氣壓式精量集排器性能試驗，單因素試驗結果表明，在清種壓差250Pa、護種壓差150Pa組合作用下，當充填高度為27mm，轉速為20～40r/min時，該集排器排種性能較佳:總排量穩(wěn)定性變異系數不大于2％;各行排量一致性變異系數不大于3％;種子破損率低于0.3％。采用L27(313)正交試驗設計方法，進行了充種和清種過程對排種性能影響的優(yōu)化試驗，結果

6、表明:提高油菜精量氣壓式集排器的排種性能，可采取增加充填高度、降低排種滾筒轉速與輔助氣壓清種相結合的措施實現:以各行排量一致性最佳參數組合為矩形截面形狀的清種氣嘴、充填高度23mm、清種氣流流速9m/s、排種滾筒轉速30r/min，在該組合條件下，排種均勻性變異系數為10.70％，各行排量一致性變異系數為1.87％，種子破損率不大于0.2％。
　　(6)開展了護種裝置關鍵結構參數優(yōu)化試驗，獲得了提高集排器排種精度、降低種子破損率的

7、二階滑槽護種裝置的優(yōu)化結構:護種包角為120°，滑槽深度組合為(1.0-0.3) mm，滑槽開度為10mm。
　　以常用華油雜62、華雙11號和德油雜988為試驗材料，在改進型氣壓式集排器上開展了常用油菜品種排種驗證試驗，結果表明:在滾筒轉速為20～30 r/min時，這3個油菜品種的集排合格指數隨轉速的增加而降低，重播指數和漏播指數隨轉速的增加而升高，種子破損率隨轉速的增加無明顯變化，當滾筒轉速為20 r/min時，這3個品種的

8、集排合格指數不低于80％，重播指數不大于8％，漏播指數不大于14％，種子破損率不大于0.2％。
　　以華油雜62為試驗材料開展了改進型氣壓式精量集排器田間試驗。試驗結果表明:以機組前進速度2.1 km/h、排種滾筒轉速23 r/min、清種壓差200Pa為試驗條件，播種均勻性變異系數為20.54％，平均株距為76 mm，滿足油菜種植農藝要求;采用激光正交測試法對廂面平整效果進行了測試，并分析得出廂面平整效果對出苗均勻性變異系數有正

9、相關影響;采用隨機抽樣、局部控制和重復試驗相結合的方法進行機直播產量測定得出:在機組前進速度不大于4.0km/h時，適當提高機組前進速度使單位面積植株數量有所降低，但單株產量較高，從而提高了產量，其對提高產量有利。
　　創(chuàng)新點1:提出了氣壓清種與滑槽護種組合技術，設計了一種能有效改善傳統(tǒng)機械式清種、護種造成的種子破損且實現油菜精量排種的氣壓式集排器。
　　創(chuàng)新點2:設計了一種“倒正方錐”型孔，可提高小粒徑油菜定量充種能力、避