穴播機(jī)分種、取種器的研究與改進(jìn)

摘要：本文分別對(duì)盒式分種取種器、內(nèi)側(cè)充種式排種器、夾持自鎖式取種器、勺匙式取種器工作過程進(jìn)行了分析研究，對(duì)影響各種分種、取種裝置性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析，得出提高各種分種、取種裝置性能的條件和最優(yōu)參數(shù)組合。

關(guān)鍵詞：穴播機(jī) 取種器 精量播種

所謂穴播機(jī)是將種子按一定行距和穴距，成穴播種的終止機(jī)械。近年來，在甘肅各地大面積推廣玉米制種、番茄、大豆、甜菜、豇豆等經(jīng)濟(jì)作物以及秸稈還田種植工藝的應(yīng)用。對(duì)現(xiàn)有的穴播機(jī)分種、取種器的研究，具有重要的意義；對(duì)設(shè)計(jì)制造新型、適合精確播種的取種、分種器非常重要。

1 盒式取種器

1.1 工作過程 通常情況下，種子室由分種盒與穴播輪體殼組成，分種盒的側(cè)孔與排種口相互錯(cuò)開。播種過程中，分種盒與輪體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在充種區(qū)內(nèi)，種子從分種盒的側(cè)孔進(jìn)入種子室，隨著輪體的轉(zhuǎn)動(dòng)，多余的種子落入種箱；當(dāng)分種盒隨穴播輪轉(zhuǎn)到一個(gè)較低點(diǎn)時(shí)，種子從排種口進(jìn)入導(dǎo)種管，完成投種。

1.2 基本參數(shù)計(jì)算

1.2.1 充種起始位置。如圖所示，當(dāng)角速度與種子容入高度H一定時(shí)，那么就相當(dāng)于確定了種子的滑落斜面與水平面的傾角i。所以充種起始角為：

1.2.2 充種終止極限位置。在充種后期，隨著穴播輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到某一平衡點(diǎn)時(shí)，種子將會(huì)受到重力、支反力、摩擦力、牽連慣性力的作用和影響。

充種結(jié)束要符合下列條件：

1.2.3 清種區(qū)的界定。隨著穴播輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)穴播輪轉(zhuǎn)到一定的角度，取種護(hù)種器在一定程度上就會(huì)轉(zhuǎn)過充種區(qū)，進(jìn)而進(jìn)入清種區(qū)，在重力作用下，取種護(hù)種器內(nèi)種子繼續(xù)向取種護(hù)種器船頭填充。清種起始的條件是

取種護(hù)種器隨著穴播輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在重力的作用下，通過取種口多余的種子滑落，設(shè)種子終止位置角為α4

2 內(nèi)側(cè)充種式排種器

2.1 工作過程 在充種區(qū)，隨著排種輪的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)進(jìn)種口種子直接進(jìn)入排種輪內(nèi)腔，在重力、離心力的作用下充入大孔，再進(jìn)入內(nèi)窩定量孔。在清種區(qū)，大孔中的多余種子在重力的作用下將會(huì)自行滑落，內(nèi)窩定量孔中的種子穩(wěn)定不變。在護(hù)種區(qū)，復(fù)式型孔中的種子在徑向護(hù)種板和側(cè)向擋環(huán)的保護(hù)下，直到進(jìn)入投種區(qū)。在投種區(qū)，受到重力、離心力的影響和制約，被投種子通過投種口向后方投出，從而完成投種過程。

2.2 充種區(qū)段 種子的角速度ω1≈0（ω1變值0→ω），離心力P、重力mg、下落種子的沖擊力Fi及環(huán)流種子的動(dòng)能聯(lián)合作用以填補(bǔ)空間原理給型孔充種。

種子入孔速度為：

式中：hi、Ff、S、Fi、ti、t、g、m分別表示種子在環(huán)流中被拖帶的高度、種間摩擦力、種子在種堆上的滑移長度、下落種的沖力、沖力Fi的作用時(shí)間、種子入孔時(shí)間、重力加速度、種子質(zhì)量。

2.3 清種定量區(qū)段 清掉大孔中的種子，通過內(nèi)窩孔確定穴粒數(shù)。在重力G、離心力P、支反力N、摩擦力F及力矩F·1/2清種初始角α及相關(guān)因素的影響和作用下，質(zhì)量為m的種子沿大孔滑落，其條件為Gsinα≥P+F

2.4 護(hù)種區(qū)段 通常情況下，為了防止種子從大孔中落出，護(hù)種區(qū)的關(guān)鍵技術(shù)是確定護(hù)種起始角θ1。傷種率、播量及排種均勻性等直接受到θ1大小的影響。通過深入研究分析型孔的內(nèi)窩定量孔，一方面保證了設(shè)定種量的準(zhǔn)確性，另一方面又防止護(hù)種板剪切對(duì)種子造成傷害。

2.5 投種區(qū)段 在重力、離心力作用下，種子以速度v從型孔中被拋出。

水平分速vh=vcosβ=（R+δ-d/2）ωcosβ

垂直分速vr=vsinβ+（R+δ-d/2）ωsinβ+gt

投種角β與護(hù)種終止角θ2及充種的起始位置密切相關(guān)。確定β值一方面近零速投種和使護(hù)種終止角θ2既對(duì)充種有利，另一方面不要使型孔在投種時(shí)進(jìn)行二次充種。

投種口長度（或圓心角λ）：種子在排出的過程中，確保種子與投種口之間不能出現(xiàn)碰撞。種子投出時(shí)按幾何關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系有：

由此可求得極限投種口弧度角λ。

2.6 內(nèi)側(cè)充種式排種器的試驗(yàn)驗(yàn)證 當(dāng)i=v（輪線速度）， vm（機(jī)組前進(jìn)速度）=0.6，0.8，1.0時(shí)，對(duì)播量和排種均勻性進(jìn)行測定。測定結(jié)果表明：播量變異系數(shù)分別為2.34%，1.56%，1.81%，說明該新型小麥精量排種器具有一定的優(yōu)勢，通過選定速比i，可以提高生產(chǎn)率。

3 結(jié)論

3.1 盒式排種器 雖然對(duì)分種盒的側(cè)孔與排種口進(jìn)行類錯(cuò)位處理，但是作業(yè)速度還是比較低，當(dāng)種子室內(nèi)的種面具有較高的高度時(shí)，分種盒通過種子群的時(shí)間會(huì)有所延長，在一定程度上有可能使部分種子直接滑入排種口，進(jìn)而增加了穴播量。經(jīng)輸種管種子通過種子箱在重力的作用下進(jìn)入種子室，因此種面高度受到入種口高度的影響和制約，通常情況下入種口的高度為種子室直徑的1/5，則種面高度約為種子室直徑的1/3。

3.2 內(nèi)側(cè)充種式排種器 按照排種農(nóng)藝的相關(guān)要求，內(nèi)側(cè)充種式排種器的性能指標(biāo)都符合了要求，實(shí)用性非常強(qiáng)，在使用過程中“敞口復(fù)式型孔”與整圓的側(cè)向擋環(huán)相互搭配，在充種區(qū)花生等大粒種子由于排種輪端面與排種器殼體之間間距的影響，種子只能沿排種輪徑向充入大孔再進(jìn)入內(nèi)窩定量孔。綜上所述，穴播器排種輪內(nèi)窩孔不能充種的原因主要包括兩個(gè)方面：一方面是內(nèi)窩孔入口處出現(xiàn)結(jié)拱現(xiàn)象；另一方面是兩粒種子在入口處卡滯。上述情況無論出現(xiàn)哪種情況，在充種裝置的作用下，結(jié)拱或卡滯的種子相對(duì)內(nèi)窩入口將產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)，這有利于充種。

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