煙草種子穴盤播種裝置設計與試驗

謝海軍，王廣源，李志偉

(華南農業大學 工程學院，廣州　510642)

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煙草種子穴盤播種裝置設計與試驗

謝海軍，王廣源，李志偉

(華南農業大學 工程學院，廣州510642)

摘要：介紹一種煙草包衣種子穴盤播種裝置，通過端面的動靜輪實現在薄壁滾筒上吸種孔上正負氣壓切換，達到吸排種目的。以單粒率、多粒率、空穴率作為播種效果的評價指標進行試驗，結果表明：在一定生產效率的情況下，播種效果與吸種孔大小、清種正壓及吸種負壓有關。通過對直徑約為1.4mm的煙草包衣種子進行試驗表明：吸種孔徑對單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；清種正壓對單粒率、空穴率、多粒率均沒有顯著影響；吸種負壓只對空穴率有顯著影響，對單粒率和多粒率沒有顯著影響。播種效果的最佳組合為吸種孔徑0.6mm，清種正壓為600Pa，吸種負壓為-8kPa。以最佳組合的因素水平進行試驗，結果為：單粒率98.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

關鍵詞：煙草；包衣種子；穴盤；播種裝置

0引言

我國是世界第一煙葉生產大國，2012煙草種植面積141.2萬hm2，產量273.7萬t[1]。煙草育苗常用漂浮育苗法，是將育苗盤裝上基質漂浮于營養液中，通過調控營養液礦質營養和育苗設施內溫濕度條件而進行煙草壯苗培育的一種育苗方式[2-4]。煙草精密播種是實現工廠化煙草漂浮育苗的前提，然而煙草種子精密播種主要靠人工作業或半機械[5-7]，生產手段落后、勞動生產率低、生產效益差、勞動強度大。為此，本文介紹了一種煙草包衣種子穴盤播種裝置，替代人工煙草育苗播種，可實現煙草機械化播種，提高我國煙草播種效率及播種質量，避免大量短期勞動力需要，大大降低播種過程勞動力成本。

1播種裝置工作過程

煙草包衣種子穴盤播種裝置由動輪機構、靜輪機構和轉軸等組成，如圖1所示。動輪機構固定在轉軸上并隨轉軸轉動；靜輪機構的換氣盤一端與動輪的端面緊密接觸，另一端通過壓縮彈簧、螺栓安裝在固定板上。正負氣壓通過氣壓接頭接至換氣盤上，當動輪端面氣孔與換氣盤上的負氣壓相通時，在動輪上的氣槽處于負壓狀態，與氣槽相通的吸種孔也處于負壓狀態；在動輪轉過負壓腔270°圓弧槽過程中，氣槽都處于負氣壓狀態，種子在這個過程中都被吸附在吸種孔上；當動輪端面氣孔與靜輪上的正氣壓接通時，氣槽處于正壓狀態，吸種孔上的種子在正壓和自重的作用下落入穴盤中，完成吸排種過程。

1.軸承　2.固定螺絲　3.動輪　4.靜輪

2播種裝置關鍵部件設計

2.1動輪設計

動輪主體構件是滾筒體，其結構如圖2所示。在滾筒端面均勻分布12個圓柱形通氣槽，在滾筒的圓周薄壁上開有12個均勻分布的吸種孔，軸向共有6排吸種孔。吸種孔的大小依據煙草包衣種子的大小確定，軸向吸種孔的列數主要根據穴盤規格確定，本設計以72穴孔的穴盤設計滾筒，滾筒轉動1周完成1盤播種。

1.滾筒體　2.吸種孔　3.氣槽

2.2靜輪機構設計

靜輪機構由換氣盤、快速接頭、螺栓、固定架及彈簧組成, 如圖3所示。換氣盤通過螺栓安裝在固定板上，在換氣盤一端面上有8個螺紋孔。其中，4個螺紋孔用于通過螺栓將換氣盤安裝在固定板上；另外4個螺紋孔利用快速接頭與正負氣源相連，3個接正氣壓，1個接負氣壓。在換氣盤的另一端面是負壓腔和正壓腔，負壓腔為270°的圓弧槽；負壓腔在換氣盤的正下方，用于將種子排出[8-16]。當播種裝置啟動時，動輪端面與靜輪端面相對滑動，使得動輪和靜輪端面有磨損，導致動輪與靜輪產生間隙，為此利用壓縮彈簧將換氣盤與動輪端面緊密接觸，確保動輪和換氣盤始終緊密接觸，防止從換氣盤導入動輪氣槽中的正負氣壓泄露。

1.換氣盤　2.快速接頭　3.螺栓　4.固定板

2.3供種與清種機構設計

供種與清種機構結構由導種板、種箱漏斗、清種氣管、卸種漏斗及播種箱體等組成, 如圖4所示。

為了保證種箱內種子量的恒定，采用導種板和漏斗聯合供給方式。隨著播種的進行，當種箱內種子不多時，只需通過漏斗往導種板補充種子，使種箱內種子高度保持不變。導種板采用浮動式設計，使導種板可繞著銷釘旋轉，在扭轉彈簧的壓力下，緊帖著滾筒體表面，控制種箱與滾筒間的間隙，防止種子泄露。清種氣管內輸入正起壓，對滾筒上吸孔吸附多粒種子進行清種以提供播種的單粒率。

1.銷釘　2.扭轉彈簧　3.導種板　4.種箱漏斗

3播種機結構設計

依據工廠化育苗播種的農藝要求，參考國內外精密播種機結構，設計煙草包衣種子穴盤播種裝置，如圖5所示。

圖5　穴盤播種裝置結構示意圖

4試驗

4.1試驗材料

試驗材料為煙草包衣種子，包衣后種子直徑約為1.4mm。

4.2試驗設備

穴盤播種裝置及72孔穴盤。

4.3試驗方法

影響播種機的吸排種效果的因素有多，如結構、裝配工藝和生產效率等，影響最顯著的因素有吸種孔直徑、清種正壓、吸種負壓[15-18]。本試驗在生產效率一定的情況下，設吸種孔直徑、清種正壓、吸種負壓3個因素，選擇5個水平，采用L25(56)正交表[19-20]安排，如表1所示。以穴盤中種子的空穴率、單粒率和多粒率作為評價指標。

表1　因素水平表

對應上述試驗因素及水平，開機待播種裝置正常工作后開始播種試驗，以10盤為1組，統計穴盤中種子的空穴率、單粒率及多粒率。每組重復5次，計算空穴率、單粒率及多粒率的平均值，試驗結果如表2所示。

表2　試驗數據

續表2

4.4試驗結果分析

對正交試驗結果進行方差分析[21]，結果如表3～表5所示。由此可知：對于直徑約1.40mm煙草包衣種子，因素A(吸種孔徑)對單粒率、空穴率、多粒率的顯著水平均小于0.05，說明吸種孔徑對單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；因素B(正氣壓)對單粒率、多粒率、空穴率的顯著水平均大于0.05，說明正氣壓對單粒率、空穴率、多粒率均沒有顯著影響；因素C(負氣壓)只對空穴率的顯著水平小于0.05，說明負氣壓只對空穴率有顯著影響，對單粒率和多粒率沒有顯著影響。

表4　空穴率方差分析

表5　多粒率方差分析

對正交試驗結果進行極差直觀分析，如圖6～圖8所示。

圖6　單粒率直觀分析

圖7　空穴率直觀分析

圖8　多粒率率直觀分析

單粒率、空穴率、多粒率的最佳組合分別是A2B3C6、A2B5C2、A1B1C6。綜合3個因素可得：最佳組合為A2B3C6，因素水平組合為吸種孔徑0.6mm、正氣壓為600Pa、負氣壓為-8kPa。以最佳組合的因素水平進行試驗，其試驗結果為：單粒率98.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

5結論與討論

1)播種裝置通過端面動靜輪實現正負氣壓的切換，完成播種過程，運行平穩、結構可靠。

2)通過改變滾筒的長度，能適應于不同規格穴盤播種的需要；通過改變滾筒上吸孔的大小，能適應于直徑不同小粒圓形種子播種。

3)試驗結果表明：吸種孔徑對單粒率、空穴率、多粒率均有顯著影響；正氣壓對單粒率、空穴率、多粒率均沒有顯著影響；負氣壓只對空穴率有顯著影響，對單粒率和多粒率沒有顯著影響。吸種孔徑0.6mm、正氣壓為600Pa、負氣壓為-8kPa為最佳播種效果的因素水平。以此因素水平進行試驗，試驗結果為單粒率98.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

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Design and Experiment of Seeding Mechanism for Tobacco Coated Seed

Xie Haijun, Wang Guangyuan,Li Zhiwei

(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Abstract：This paper introduces tray seeding mechanism for tobacco coated seed. Using the air pressure and vacuum pressure which are switched by the rotating and stopping roller at the end plane, the mechnaism achieves seeding at the suction hole of the thin-walled cylinder. The single-seed rate, empty-seed rate and multi-seed rate of the tray seeding mechanism are regarded as the evaluation index of the seeding effect. Tests showed that the seeding effect of the tray seeding mechanism are related to diameter of suction hole,cleaning air pressure and vacuum pressure under the same production efficiency. By testing the tobacco coated seeds of diameter about 1.4mm,the result show that influence of diameter of suction hole on single-seed rate, multi-seed rate and empty-seed rate was significant; influence of cleaning air pressure on single-seed rate, multi-seed and empty-seed rate is not significant; influence of vacuum pressure on empty-seed rate was significant, while on single-seed rate and multi-seed rate is not significant; The best seeding effects can be achieved under the condition of 0.6 mm suction hole diameter, 600Pa cleaning air pressure and 8kPa vacuum pressure.Testing the optimal combination of factor levels, the result show that single-seed rate can be up to 98.03%, the multi-seed rate is 1.39% and empty-seed rate is 0.31%.

Key words：tobacco； coated seed; tray; seeding mechanism

文章編號：1003-188X(2016)02-0162-05

中圖分類號：S223.2+6

文獻標識碼：A

作者簡介：謝海軍(1977-),男，江西崇仁人，博士研究生， (E-mail)xiehaijun200368@126.com。通訊作者：李志偉(1962-)，男，廣東鶴山人，教授，博士生導師，(E-mail)zhiweili@scau.edu.cn。

基金項目：國家“863計劃”項目(2013AA1024406-3)

收稿日期：2015-03-16