油菜气力式多行同盘精量排种器的设计与试验

发布时间：2020-04-11 09:48

【摘要】：油菜是我国长江中下游地区重要的油料作物,为降低生产成本,简化播种机结构,提高各行排种一致性,本文根据油菜种子的物料特性,研制了一种油菜气力式多行同盘精量排种器。该排种器内设置有四圈型孔分布于同一排种盘,实现一器四行排种功能,并可通过在排种器负压气室安装气压调节片改变负压区气压值,同时开展了排种盘上种子间距精度分析评价方法的研究。主要研究内容包括:(1)油菜气力式多行同盘精量排种器的设计与试验。设计了一种油菜气力式多行同盘精量排种器,开展了不同转速和负压组合下的排种性能试验。试验确定了不同转速和负压条件下的排种性能。排种盘转速在5r/min、10r/min、15r/min、20r/min、25r/min、30r/min时,吸种性能最优时的负压值分别为-1.1k Pa、-1.25k Pa、-1.35k Pa、-1.65k Pa、-1.8k Pa、-2.0k Pa,并以此建立了各转速对负压的回归模型;排种量多重比较的检验表明转速与负压对排种量的影响显著(P0.05)。台架试验表明:转速一定,负压值变化时,第一行最大排种量为3.17g/min,第四行最小排种量为2.79g/min;负压一定、转速变化时,第一行最大排种量为3.96g/min,第四行最小排种量为3.05g/min。转速越高,各行之间的排种量差异越明显,且排种盘上距转动中心最远的一行受转速及负压的影响最大。试验表明油菜气力式多行同盘精量排种器能满足油菜精量播种要求,具有各行排量一致性高,破损率低等优点。(2)油菜气力式多行同盘精量排种器排种盘种子间距精度评价方法研究采用气压调节片在排种器负压气室调节负压值的大小,开展负压区气压值对各行油菜排种性能影响试验。气压调节片位于型孔吸种区(第1行和第2行)的旋转中心,转速为15~20 r/min时,根据负压值的大小,对不同气压调节片与排种盘之间的间隙进行了测量,确定了同吸种和排种的最佳间隙为1mm。试验结果表明,转速为15r/min、20r/min时的最佳负压分别为-1.15 k Pa、-1.25 k Pa。转速为15r/min时,各行合格指数分别为91.34%、92.83%、91.7%、90.65%,转速为20r/min时,各行合格指数分别为89.81%、92.23%、89.86%、92.05%。转速为15r/min、20r/min时,第2行合格指数能最优;当转速为20r/min时,第1行的合格指数最低(89.81%)。不同转速下,各行排种稳定性和行间排种一致性变异系数均小于2%,转速在15r/min时比20r/min的排种性能更优。排种器气压调节片精确调节方法能满足精量排种要求,种子无破损,可开展进一步的深入研究。(3)三种油菜气力式多行同盘精量排种器排种盘对吸种一致性的研究为探究气压调节片、刮种板和负压值对排种器各行吸种一致性的影响,开展了不同转速和负压下,各装置对吸种一致性影响试验。试验转速在5r/min、10r/min、15r/min、20r/min水平下对应最佳负压分别为-0.61.2k Pa、-0.91.2k Pa、-11.2k Pa、-1.2k Pa;当气压调节片与排种盘间隙为1mm、2mm,正压为0.2 k Pa、0.4 k Pa、0.6 k Pa、0.8 k Pa、0.9 k Pa、1k Pa时开展台架试验,试验表明,不同转速下,正压调节装置的最佳各行吸种一致性变异系数为0.72%~2.25%,曲面边缘对排种性能的影响比正压装置大,其各行吸种一致性变异系数范围为1.87%~2.86%,气压调节片对排种性能的影响最大,其各行吸种一致性变异系数范围为2.24%~3.78%。与正压装置相比,气压调节片和曲面边缘吸种量较多,其中第1行吸种量变化最明显;排种盘转速为5r/min、10r/min、15r/min、20r/min时,吸种一致性最优时的正压值为0.8、0.9k Pa、0.91k Pa、1k Pa。(4)负压可调分配装置排种器性能优化排种盘的每个型孔需要一定的负压值才能保证种子稳定吸附于排种盘上,以完成排种器各行的吸种环节。研究了负压可调分配装置对排种盘各行型孔因负压不均匀导致吸种不一致影响的台架试验。实验中,在负压值最优的条件下,分别对6种开角和6种转速进行了试验,确定了排种盘第1行、第2行、第3行和第4行型孔所对应的最佳开角为4°、7°、10°和30°。试验表明,在同一速度和开角下,增加负压可提高各行吸种一致性,各行型孔吸种量随负压开角增大而增加。当开角为5°时,第1行的吸种量最大,第4行的吸种量最小;开角或转速增大时,各行排种一致性变异系数且在1.33%~7.20%之间波动,开角为10°时最优。当开角为5°、10°、10°、10°、10°、5°对应的转速为5r/min、10r/min、15r/min、20r/min、25r/min、30r/min时,最优的各行一致性变异系数分别为3.20%、2.38%、1.33%、2.08%、2.70%和1.94%。试验表明,开角对排种性能的影响显著。不同开角下的排种效果优于相同开角。转速为5r/min、10r/min、15r/min、20r/min、25r/min、30r/min时,排种均匀性变异系数分别为2.01%、1.78%、1.89%、1.34%、1.77%、2.45%。(5)田间试验与分析2017年至2018年分别开展了田间试验,油菜品种为华油杂62。田间试验表明,当种植密度在每平方米34株至40株时,其株距变异系数小于20%。当每米长度分布植株为9.1株至11.7株时,其株距变异系数为10%。当株距为94mm至110mm时,其株距一致性变异系数为6.5%。,故合理调整排种器所需负压值和正压值,可使种子分布更规律,并减少漏播及降低种子破损率。田间试验表明,该排种器满足油菜精量播种的要求。创新点1:设计了一种四行同盘的油菜气力式精量排种器,可实现一器四行播种功能,简化了播种机结构。创新点2:依据四行同盘油菜气力式排种器结构特征,提出了一种排种均匀性评价方法,并建立了排种器转速与负压关系的回归模型。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.2

【参考文献】