氣吸式精量穴播器的結構特點與原理分析*

譚新贊，王士國（新疆農墾科學院，新疆　石河子　832000）

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氣吸式精量穴播器的結構特點與原理分析*

譚新贊，王士國
（新疆農墾科學院，新疆石河子832000）

摘要：精量播種可使苗勻、苗齊、苗壯，省種、省工，不需要間苗定苗作業，越來越受到人們關注。實現精量播種的排種器有機械式和氣吸式2類，本文以新疆地區廣泛應用的氣吸式鴨嘴滾筒排種器為例，詳細介紹其結構特點和各部件功能、工作原理，使讀者更加了解該穴播器的構造，為今后的使用、維護和保養等提供幫助。

關鍵詞：氣吸式；精量；穴播器；結構；原理

新疆兵團自2006年開始大面積推廣棉花精量播種，氣吸式精量穴播器對種子的適應性強、可靠性高、傷種率低、能適應較高的作業速度，已成為精量播種的主要機型［1］。通過更換吸種盤、分種盤和腰帶等部件，可以適用棉花、玉米、打瓜、食葵、油葵、甜菜等多種作物的精量播種作業。

1　穴播器結構和工作原理

圖1　氣吸式精量穴播器結構示意

氣吸式精量穴播器的具體結構如圖1所示，主要由腰帶總成、取種盤、刷種器、刮種器、分種盤、接盤組件、穴播器軸、穴播器蓋、斷氣裝置等組成。

作業時，離心風機產生的負壓通過管道傳遞到氣室內形成高真空度，在取種盤兩側形成壓力差，充種區的種子被吸附在取種盤上。種子隨取種盤的轉動，被刷種器連續輕微碰撞敲打，清除掉多余種子，使吸種孔處僅剩1粒種子。當取種盤上的單粒種子運動到落種位置時，斷氣塊在氣室內部將氣孔堵上，使吸附種子的吸種孔負壓消失，同時刮種器接觸到種子，種子與取種盤吸孔分離，實現一次投種；種子在其重力、慣性離心力和刮種器推力的綜合作用下經分種盤順利落至滾筒內圈后，隨滾筒轉動，當種子克服自身與滾筒內壁的摩擦力后，沿滾筒內壁滑動并被擋種板阻擋落入種道。種子隨種道繼續滾動，當越過豎直位置后，克服其與種道壁的摩擦力，提前落入鴨嘴內腔，并隨鴨嘴滾動落入鴨嘴端部，準備投種。在成穴器鴨嘴破膜入土開穴的同時活動鴨嘴被壓開，種子準確落入穴底，實現二次投種，完成一個投種周期。

2　零部件結構特點及功能

2.1擋盤

采用鑄鐵制成，是穴播器的骨架部分。其內腔和取種盤配合形成真空氣室，對應取種盤的外邊緣處設計有凹槽，可以放置O型密封圈。擋盤和取種盤通過接盤組件、穴播器軸緊密連接在一起，軸通過軸承支撐安裝在擋盤上。結構示意如圖2。

圖2　鑄造擋盤結構示意

為了適應更多農藝要求，設計了單孔、雙孔和單雙孔交錯分布多種型式，可實現單粒、雙粒和單雙粒間隔的播種效果。取種盤基體為防銹鋼板沖壓而成，剛性好，使用過程中不變形。盤面上設計了攪種釘，轉動過程中對種子攪動，保證種子不斷補充到充種區，防止出現架空。同時通過撞擊作用對吸種孔處的種子產生振動，減少吸附多余的種子。結構示意如圖3。

圖3　取種盤種孔結構示意

2.2腰帶總成

鴨嘴式點播器一般由動嘴和定嘴組成，固定在腰帶周圍。氣吸式點播器腰帶與機械式不同，除了腰帶基圓、動定鴨嘴和復位彈簧外，還包括進種道組合。進種道組合是提高投種精度的有效措施，腰帶總成通過螺栓和壓盤定位安裝在擋盤上。結構示意如圖4。

圖4　腰帶總成結構示意

2.3分種盤

圖5　分種盤結構示意

種子在斷氣塊和刮種裝置的作用下，從取種盤的吸種孔分離下落。由于種子幾何形狀和重量存在差異，且在種孔的吸附狀態不同，導致下落時間和位置變異較大，影響投種精準度。分種盤的設計有效解決了這一問題。當種子與吸種孔分離后先進入分種盤，對種子下落過程進行干預，使其沿預定軌跡進入準確位置。分種齒工作面與中心線成傾角，有利于種子進入投向進種道。設計中分種齒與吸種孔距離為7～9 mm，分種齒尖部圓弧直徑為1 mm。結構示意如圖5。

2.4穴播器軸

國際上普遍采用的氣力排種裝置多為氣室固定不動，由排種器軸驅動取種盤轉動實現取、排種過程。取種盤和氣室間相對運動容易造成密閉不嚴、磨損零件等，氣吸式鴨嘴滾筒穴播器是取種盤與擋盤固定在一起形成的氣室轉動，而軸固定不動，氣室的負壓通過特殊設計的中空穴播器軸傳遞。結構示意如圖6。

圖6　穴播器軸結構示意

2.5穴播器蓋

穴播器蓋相對于軸固定不動，與吸種盤間形成儲種室，帶有觀察窗和清雜口。儲種室分為充種區、清種區和攜種區3個區域。充種區設有進種口，種箱內的種子經輸種軟管、進種口進入充種區。清種區安裝有曲線鋸齒刷種器。攜種區安裝有帶清理毛刷的刮種器，吸種孔經過斷氣裝置后，種子被刮種器刮落。穴播器蓋結構及分區示意如圖7。

圖7　穴播器蓋組件結構示意

2.6斷氣裝置

國際上普遍使用的氣力式排種裝置投種過程多數采用消除吸種孔壓力，迫使種子在重力的作用下離開取種盤完成投種。氣吸式精量穴播器采用了斷氣裝置加刮種器組合，大大提高了種子與取種盤分離速度，從而保證了投種的準確性。斷氣裝置固定在穴播器軸上，隨著取種盤的轉動，當吸種孔經過斷氣塊時負壓消失，刮種器及時將分離不徹底的種子強行刮下，毛刷隨后對吸孔進行清理，為下一輪取種作好準備。經試驗和大面積使用證明，斷氣裝置和刮種器組合可有效降低漏播率和重播率。斷氣裝置結構示意如圖8。

圖8　斷氣裝置結構示意

3　系列化設計

3.1取種盤最佳吸孔直徑的確定

隨著精量播種技術的推廣應用，要求精播的作物從棉花拓展到玉米、打瓜、甜菜、食葵、油葵等多個種類。不同的種子對真空度、線速度需求不同，在氣吸式棉花穴播排種器基礎上，對控制種子精度的刮種裝置、鴨嘴成穴器和攜種通道等結構進行改進優化。通過正交試驗，采用極差綜合平衡分析法，通過試驗，確定了各類作物種子取種盤最佳吸孔的直徑，見表1。

表1　各類作物對應吸孔直徑參考值　mm

3.2刷種器的改進

圖9　2種刷種器結構示意

刷種器（圖9）是提高取種精度的重要部件，通過刷種器去除多余的種子，確保單粒種子被吸種孔牢固吸附。氣吸式精量穴播器原設計采用了曲線鋸齒式刷種器，由4段長圓弧曲線構成，圓心位于取種盤中心線附近，每段圓弧取8°圓周角。該刷種器采用逐漸逼近吸種孔擠壓原理，根據種子大小可以調整齒尖與種孔距離，適應棉花、玉米、甜菜等作物種子的清理。針對打瓜、油葵、食葵等長片狀種子，設計了新型增壓圓柱式刷種器，圓柱表面在彈簧作用下，始終精密貼合在取種盤上，有效避免了刷種時碎種的現象。

3.3進種口的改進

進種口是種子由種箱進入排種器的通道，對于流動性較好的棉花、玉米等種子可以順利進入儲種室，而打瓜、食葵等特異性種子容易出現架空現象，種子不能及時補充到取種區，造成空穴增多。針對這一現象，在進種口位置增加了敲擊裝置（圖10），穴播器轉動1圈，敲擊1次，通過振動有效的避免種子流架空，促使進種口處層疊的種子流入取種區，保證吸種孔能吸到種子。另外，試驗發現，圓形進種口改為方形后，并增加限位板，也具有同樣的效果，限位板同時對于調節小粒種子進入種子室的數量起到決定作用。

圖10　進種口敲擊結構示意

4　使用注意事項

在精量播種過程中，如果發現空穴率增高和出現斷條現象，需及時按以下步驟進行檢查：（1）檢查鴨嘴是否被泥土堵塞；（2）檢查梳種板是否在合適的位置；（3）通過觀察孔，檢查種室是否有塑料薄膜等廢物堵塞吸種孔，或纏繞在梳種板上；（4）檢查種子在進種口及輸種過道由于雜物、泥土、棉線等堵塞的原因，種子出現架空現象；（5）檢查氣壓是否達到要求（由于吸氣管漏氣或風機皮帶過松等原因，可造成氣壓達不到要求，檢查方法是用手感覺種孔吸力的大小）；（6）檢查氣吸盤位置是否固定（氣吸盤是靠其邊緣上的小凸塊與穴播器小槽業固定位置的，由于在更換氣吸盤時小凸塊沒有放入側盤小槽或螺釘沒有上緊，都會出現氣吸盤的位置出現偏差）；（7）檢查穴播器的腰帶位置是否符合要求（需要專業人員來操作）。

根據農藝要求，如更換種盤等必須找開穴播器，可將穴播器總成卸下，拿出分種盤，放在干凈的地方，取出種室蓋，細心取出調整墊圈，卸掉螺釘，拿出分種盤，即可取出吸種盤。安裝前，首先檢查大小O型密封圈是否在密封槽中，然后檢查斷氣塊及彈簧是否安裝到位，合適后安裝吸種盤。注意按原樣裝好各部件，轉動穴播器無阻滯現象即可。穴播器腰帶一般不要拆卸，如必須拆卸要做好標記，按標記裝回。

經過近十年的研究和不斷改進，氣吸式鴨嘴滾筒穴播器性能穩定，排種質量逐步提高。對各類作物的精量播種均表現出較好的適應性。空穴率≤3%，單粒率達95%以上，是精量播種的理想選擇。

參考文獻

［1］陳學庚，胡斌.旱田地膜覆蓋精量播種機械的研究與設計［M］.新疆：新疆科學技術出版社，2010.

收稿日期：2016—03—04

*基金項目：國家科技支撐計劃課題，項目編號：2014BAD06B04。