氣吸機(jī)械復(fù)合式大豆精密排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

賈洪雷　陳玉龍　趙佳樂(lè)　王佳旭　郭明卓　莊　健

(1.吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 長(zhǎng)春 130025； 2.吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長(zhǎng)春 130025)

0　引言

高速精密播種[1-2]是指精密播種機(jī)以較高的作業(yè)速度，依據(jù)農(nóng)藝要求的播種密度，按照一致的行距、均勻的粒距和精確的深度將種子播入土壤中并準(zhǔn)確定位的過(guò)程。高速精密播種既可節(jié)省種子、減少間苗作業(yè)，同時(shí)又能達(dá)到苗齊、苗全、苗壯的效果；既可節(jié)約成本，又可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量[3-4]。由于其突出的節(jié)本增效，已成為現(xiàn)代農(nóng)藝最主要的播種方式，而其作業(yè)質(zhì)量主要取決于高速精密排種器的性能[5-6]。

目前，精密排種器主要分為機(jī)械式[7-9]和氣力式[10]，其中機(jī)械式主要有窩眼輪式[8]、圓盤式[11]、勺輪式[12]、指夾式[7,13]等，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造成本低等特點(diǎn)，但因其主要通過(guò)種子自身重力或機(jī)械夾持的方式完成充種，致使充種速率較低，難以適應(yīng)高速播種作業(yè)；氣力式則主要有氣吸式[14-15]、氣吹式[16-18]和中央氣送式[19-20]3種，氣吸式排種器運(yùn)用氣流吸力充種，具有較高的充種速度，因此適用于高速精密播種，但復(fù)雜的田間作業(yè)環(huán)境和播種機(jī)地頭轉(zhuǎn)向時(shí)，均易造成播種機(jī)風(fēng)機(jī)驟降，致使排種器內(nèi)氣流吸力下降，種子在種群內(nèi)摩擦力作用下脫離取種孔，從而造成漏播現(xiàn)象。因此，提高風(fēng)壓驟降條件下的氣吸式排種器種子拾取能力，是進(jìn)一步提高高速精密排種器作業(yè)性能的技術(shù)關(guān)鍵和未來(lái)發(fā)展方向。

基于上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種兼具氣吸式和機(jī)械式排種器特點(diǎn)的復(fù)合式大豆高速排種器，并通過(guò)理論建模、離散元分析、試驗(yàn)優(yōu)化和回歸分析等方法對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1　氣吸機(jī)械復(fù)合式精密排種器設(shè)計(jì)

1.1　排種器結(jié)構(gòu)與工作原理

本文設(shè)計(jì)的氣吸機(jī)械復(fù)合式精密排種器，結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由排種器蓋、排種盤、法蘭、排種器殼和排種軸組成。排種盤通過(guò)法蘭固接在排種軸上，跟隨排種軸轉(zhuǎn)動(dòng)，排種軸通過(guò)滾動(dòng)軸承連接在排種器殼上，排種盤上均勻分布著取種槽和導(dǎo)種槽，取種槽底部開有吸孔。排種器蓋外側(cè)留有進(jìn)種口，種箱內(nèi)種子通過(guò)進(jìn)種口進(jìn)入排種盤與排種器蓋圍成的空間中(種室)。排種器殼上開有馬蹄形負(fù)壓室，負(fù)壓室背面有吸氣口，吸氣口與風(fēng)機(jī)通過(guò)管路相連。種室與負(fù)壓室通過(guò)取種槽底部的吸孔相聯(lián)通。

圖1　排種器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Structure diagrams of metering device1.進(jìn)種口　2.排種器蓋　3.排種盤　4.法蘭　5.排種器殼　6.負(fù)壓室　7.吸氣口　8.排種軸　9.吸孔　10.取種槽　11.導(dǎo)種槽

工作時(shí)，排種軸在地輪或者其他動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)法蘭帶動(dòng)排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)；風(fēng)機(jī)在拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)抽取負(fù)壓室內(nèi)的空氣，使負(fù)壓室內(nèi)形成負(fù)壓狀態(tài)。

本文所設(shè)計(jì)排種器因其吸孔、導(dǎo)種槽和取種槽相互配合作業(yè)的特點(diǎn)無(wú)需進(jìn)行清種作業(yè)，因此排種作業(yè)時(shí)種子經(jīng)歷取種、運(yùn)種和投種3個(gè)工作階段。

1.1.1取種階段作業(yè)原理

所設(shè)計(jì)排種器相較于傳統(tǒng)排種器最大的區(qū)別在于增設(shè)了導(dǎo)種槽與取種槽，從而可縮短種群向吸孔移動(dòng)的時(shí)間，且可保證取種槽內(nèi)的吸孔每次只吸取一粒種子，無(wú)需設(shè)置清種裝置，使該排種器具有高速取種和無(wú)需清種的優(yōu)點(diǎn)。

如圖1b所示，當(dāng)排種盤轉(zhuǎn)過(guò)種群時(shí)，排種器進(jìn)入取種、清種階段，一般情況下會(huì)有2或3顆種子進(jìn)入導(dǎo)種槽中(極少數(shù)情況會(huì)出現(xiàn)1顆或4顆種子進(jìn)入導(dǎo)種槽中)，導(dǎo)種槽對(duì)種子起導(dǎo)向推動(dòng)作用，使種子順序地沿著導(dǎo)種槽以速度v1向取種槽方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)?顆種子進(jìn)入取種槽后，種子與取種槽底部的吸孔接觸，吸孔受到負(fù)壓室的負(fù)壓作用而對(duì)種子產(chǎn)生吸力，種子吸附在吸孔上，后續(xù)的種子無(wú)法進(jìn)入取種槽，由于吸孔被種子擋住不再產(chǎn)生吸力，取種槽只取1顆種子。

1.1.1.1高速取種原理分析

傳統(tǒng)氣吸式排種器取種時(shí)，種子沿著平滑的排種盤面向吸孔移動(dòng)，如圖2a所示，忽略排種盤壁面對(duì)種子的摩擦力，則種子受到的合力FT為

FT=FZ+FX+G

(1)

式中FZ——種子受到種群內(nèi)的摩擦力

FX——吸孔吸力G——種子重力

圖2　取種受力示意圖Fig.2　Force diagrams of seed filling

種子受到的合力FT的方向與吸孔方向(種子和吸孔之間的直線距離)不一致，種子在吸孔方向上的吸附加速度較小，種子運(yùn)動(dòng)到吸孔的時(shí)間較長(zhǎng)。

本文設(shè)計(jì)的氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器取種時(shí)，種子沿著導(dǎo)種槽向吸孔運(yùn)動(dòng)，如圖2b所示，種子除了受到種群內(nèi)摩擦力、吸孔的吸力以及自身重力的作用外，還受到導(dǎo)種槽對(duì)其的推力FC，種子受到的合力F′T為

F′T=FZ+FX+G+FC

(2)

F′T的方向與吸孔方向(種子到吸孔之間的直線方向)一致，種子在吸孔方向上的吸附加速度較大，種子運(yùn)動(dòng)到吸孔的時(shí)間較小，從而使排種器具有高速充種的優(yōu)點(diǎn)，更適用于高速播種作業(yè)。

1.1.1.2自清種原理分析

如圖3a所示，傳統(tǒng)的氣吸式排種器取種作業(yè)時(shí)，同時(shí)有i顆種子從多個(gè)方向接近吸孔，其中種子m和n同時(shí)接近吸孔，設(shè)種子m與吸孔距離為lm，種子n與吸孔距離為ln，種子m、n到達(dá)吸孔的時(shí)間分別為

(3)

式中am、an——第m、n顆種子的加速度

如tm=tn的情況發(fā)生時(shí)，種子m和n同時(shí)到達(dá)吸孔，從而造成吸孔同時(shí)吸取多粒種子，如不設(shè)置清種裝置，則造成重播現(xiàn)象，而增設(shè)清種機(jī)構(gòu)又會(huì)增大種子的破損率。

圖3　種子運(yùn)動(dòng)示意圖Fig.3　Diagrams of seed movement

如圖3b所示，本文設(shè)計(jì)的氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器取種作業(yè)時(shí)，有j個(gè)種子向吸孔運(yùn)動(dòng)，種子進(jìn)入取種槽前需先進(jìn)入導(dǎo)種槽，而導(dǎo)種槽可使進(jìn)入其中的種子p和q在導(dǎo)種槽中呈先后排列，且沿著導(dǎo)種槽向吸孔前進(jìn)，種子p距離吸孔的長(zhǎng)度lp大于種子q距離吸孔的長(zhǎng)度lq，同時(shí)，因?yàn)榉N子p位于種子q后方，因此種子p的加速度不可能大于種子q。由

(4)

可知，種子q一定先于種子p到達(dá)吸孔，當(dāng)種子q堵住吸孔后，使得其余種子不再受到該吸孔的吸力作用，進(jìn)而確保該吸孔只吸取一粒種子，因而該排種器可以依靠自身結(jié)構(gòu)完成清種，無(wú)需增設(shè)額外的清種裝置。

1.1.2運(yùn)種階段和投種階段作業(yè)原理

當(dāng)排種盤轉(zhuǎn)出種群后，排種器進(jìn)入運(yùn)種階段，吸附在取種槽內(nèi)的種子受到的負(fù)壓吸力FX克服重力G，種子隨著排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)種階段一直持續(xù)到負(fù)壓室的末端。當(dāng)排種盤離開負(fù)壓室的作用范圍時(shí)，排種器進(jìn)入投種階段，此時(shí)吸孔背面被擋住并且不再受到負(fù)壓作用，無(wú)法繼續(xù)產(chǎn)生吸力，種子在重力G作用下脫離取種槽，以速度v2離開排種器，完成投種。

本文所設(shè)計(jì)排種器因其增設(shè)了導(dǎo)種槽和取種槽結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)排種器在運(yùn)種階段亦具有一定優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)氣吸式排種器的吸孔進(jìn)入種群后，種子在負(fù)壓吸力作用下吸附在吸孔上，但同時(shí)在種群內(nèi)摩擦阻力作用下從吸孔掉落，之后不斷重復(fù)吸種、掉種，只有在取種孔離開種群時(shí)，吸孔上吸附的種子不再因種群阻力而掉落，因此取種有效區(qū)域只存在于取種孔離開種群的區(qū)域。本文設(shè)計(jì)的氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器取種時(shí)，種子從種群進(jìn)入取種槽后，取種槽內(nèi)壁對(duì)種子起到一定的扶持作用，能夠輔助充種；同時(shí)由于種子進(jìn)入取種槽內(nèi)，減少了暴露在種群中的接觸面積，減小了與種群之間的摩擦阻力，因此其有效取種區(qū)域約等于取種區(qū)長(zhǎng)度，降低了種子掉落機(jī)率。

1.2　取種槽設(shè)計(jì)

取種槽和導(dǎo)種槽均勻分布在排種盤的邊緣，二者一一對(duì)應(yīng)，數(shù)目相同，每個(gè)導(dǎo)種槽的末端正對(duì)著取種槽，取種槽由4個(gè)面組成；前槽面、后槽面、底面和背面，底面上開有吸孔，如圖4a所示。

取種槽的截面形狀如圖4b所示，為了在取種及運(yùn)種過(guò)程中取種槽能夠?qū)ΨN子起到扶持作用，后槽面與底面垂直，底面與背面垂直。前槽面與底面成鈍角布置，取種槽呈喇叭口形狀，上大下小，可以提高充種機(jī)率，同時(shí)在投種時(shí)種子更容易從取種槽脫出。

圖4　取種槽和導(dǎo)種槽結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4　Structure diagrams of pickup hole and guide groove1.取種槽前槽面　2.取種槽底面　3.取種槽后槽面　4.取種槽側(cè)面　5.導(dǎo)種槽后邊　6.導(dǎo)種槽前邊

試驗(yàn)所用大豆種子為吉林省常用的吉育302(審定編號(hào)：吉審豆2012009)，測(cè)量1 000粒種子的最大長(zhǎng)度，結(jié)果如圖5所示。

圖5　大豆種子尺寸分布Fig.5　Seed size distribution

大豆種子可近似視為球狀體，因此可以認(rèn)為種子的長(zhǎng)度等效于種子直徑，則種子直徑的平均值為7.27 mm，種子的最小直徑dmin為6.2 mm，最大直徑dmax為8.4 mm。

為保證種子能夠順利進(jìn)入取種槽，并且避免取多粒，取種槽上邊寬度D1應(yīng)滿足

dmax≤D1<2dmin

(5)

本文D1分別取8.4、10.2、12.0 mm。

為了保證進(jìn)入取種槽的種子不會(huì)因?yàn)榉N群的摩擦阻力作用而從取種孔脫落，同時(shí)取種槽不會(huì)帶起多余種子離開種群，取種槽的深度H1應(yīng)滿足

0.5dmax≤H1<1.5dmin

(6)

對(duì)應(yīng)D1取8.4、10.2、12.0 mm，H1分別取4.2、6.7、9.2 mm。

氣吸式大豆排種器的吸孔直徑一般取3.5～4.5 mm，本文中吸孔直徑D3取4 mm。為了保證取種槽的后槽面和背面能夠?qū)ξ孜降姆N子起到扶持作用，吸孔中心到后槽面的距離D4和到背面的距離D5應(yīng)同時(shí)為0.5dmax，即4.2 mm。

為了發(fā)揮負(fù)壓吸力的最大效用，進(jìn)入取種槽的種子應(yīng)與吸孔充分接觸，如圖4c所示。由圖4幾何關(guān)系可得

(7)

式中θ——邊OA與AB的夾角

ρ——邊OA與AD的夾角

σ——邊BA與AD的夾角

根據(jù)式(7)計(jì)算得到，當(dāng)D1取8.4、10.2、12.0 mm，H1取4.2、6.7、9.2 mm時(shí)，對(duì)應(yīng)種槽的下邊寬度D2分別取8.4、7.1、7.0 mm。

取種槽前槽面和后槽面的寬度L1應(yīng)滿足

dmax

(8)

本文中L1取與D1相同的值，即當(dāng)D1取8.4、10.2、12.0 mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的L1取8.4、10.2、12.0 mm。

1.3　導(dǎo)種槽設(shè)計(jì)及基于離散元法的參數(shù)優(yōu)化

1.3.1導(dǎo)種槽設(shè)計(jì)

導(dǎo)種槽的作用是擾動(dòng)取種槽附近的種子，在導(dǎo)種槽與負(fù)壓吸力共同作用下，種群不斷從取種區(qū)上部向底部移動(dòng)，形成流動(dòng)狀態(tài)，促進(jìn)種群向取種槽運(yùn)動(dòng)，能夠減少取種區(qū)種群的內(nèi)摩擦力，降低因種子架空導(dǎo)致充種失敗的機(jī)率，提高取種性能。

導(dǎo)種槽的結(jié)構(gòu)如圖4所示，導(dǎo)種槽的深度影響攪種效果，導(dǎo)種槽過(guò)淺無(wú)法充分?jǐn)噭?dòng)種群，導(dǎo)種槽過(guò)深會(huì)使導(dǎo)種槽切向的推種作用大于沿導(dǎo)種槽方向的導(dǎo)種作用，使種群運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈，不利于種子向取種槽運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)種槽深度H2應(yīng)小于0.5dmin，因此導(dǎo)種槽深度H2分別取1、2、3 mm。

為使導(dǎo)種槽能與種子充分接觸，導(dǎo)種槽的截面形狀為圓弧形，如圖4d所示，圓弧的半徑為0.5dmax，圓弧的弦長(zhǎng)即導(dǎo)種槽寬度L2為

(9)

導(dǎo)種槽越長(zhǎng)對(duì)種群的攪動(dòng)作用越明顯，但是導(dǎo)種槽的長(zhǎng)度和角度受到排種盤直徑和取種槽數(shù)目的制約。

常見(jiàn)排種盤直徑在140～260 mm之間，本文排種盤直徑D0設(shè)為200 mm。取種槽越多，排種頻率越快，播種速度越高，同時(shí)能夠提高種子進(jìn)入取種槽的機(jī)率，在相鄰取種槽及導(dǎo)種槽不干涉的情況下，應(yīng)該在排種盤上分布盡可能多的取種槽。當(dāng)相鄰取種槽之間保持2 mm間隔時(shí)，取種槽和導(dǎo)種槽的數(shù)目N為

(10)

當(dāng)D1分別取8.4、10.2、12.0 mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)種槽數(shù)目N分別為60、51、44。當(dāng)播種機(jī)前進(jìn)速度一定時(shí)，導(dǎo)種槽數(shù)目與排種盤轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，為了在排種盤相同速度下分析取種槽與導(dǎo)種槽對(duì)種群運(yùn)動(dòng)特性的影響，本文導(dǎo)種槽數(shù)目N統(tǒng)一取44。

為了促進(jìn)取種區(qū)上層種子向取種槽運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)種槽應(yīng)該向排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向傾斜，導(dǎo)種槽的傾角α應(yīng)小于90°。

導(dǎo)種槽的末端與取種槽相連，且不超出取種槽的范圍。設(shè)計(jì)時(shí)保持導(dǎo)種槽后邊始終與取種槽后槽面重合，導(dǎo)種槽的前邊與取種槽的背面相交產(chǎn)生交點(diǎn)，如圖4所示，交點(diǎn)到后槽面的長(zhǎng)度L3為

(11)

當(dāng)L3=L1時(shí)，導(dǎo)種槽傾角達(dá)到最小，αmin為

(12)

因?yàn)閷?dǎo)種槽向前傾斜，前邊長(zhǎng)度小于后邊，當(dāng)導(dǎo)種槽長(zhǎng)度最大時(shí)，前邊與相鄰導(dǎo)種槽的后邊相交，如圖4所示，前邊頂點(diǎn)所在圓的半徑為R，周長(zhǎng)為S，該圓與導(dǎo)種槽相交的圓弧的弦長(zhǎng)為L(zhǎng)4，則

(13)

(14)

導(dǎo)種槽前后邊的長(zhǎng)度L5、L6最大分別為

(15)

1.3.2基于離散元法的導(dǎo)種槽優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1) 仿真參數(shù)與指標(biāo)

通過(guò)上文分析可知，本文所設(shè)計(jì)氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器，主要為改善風(fēng)壓驟降情況下的排種合格率，因此取種槽和導(dǎo)種槽應(yīng)在風(fēng)壓驟降的條件下仍可完成取種作業(yè)。因此，利用離散元軟件EDEM[21]對(duì)排種器進(jìn)行仿真，將風(fēng)壓設(shè)置為極限風(fēng)壓零，研究在零負(fù)壓條件下導(dǎo)種槽對(duì)種群運(yùn)移的擾動(dòng)，并優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù)。

接觸模型采用Hertz-Mindlin無(wú)滑動(dòng)接觸模型，全局變量參數(shù)[5,22-23]設(shè)置如表1所示。

表1　仿真參數(shù)Tab.1　Parameters used in simulation

在Solidworks中對(duì)排種器進(jìn)行建模，并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，只保留排種盤和排種器蓋，并且去除排種器蓋上的進(jìn)種口和投種口，排種盤與排種器蓋形成閉合空間，將文件另存為 .x_t格式，導(dǎo)入到EDEM中，其中排種盤設(shè)為有機(jī)玻璃材料，排種器蓋設(shè)為鑄鐵材料。

顆粒設(shè)為直徑7.27 mm的圓球，顆粒尺寸分布設(shè)置為正態(tài)分布，仿真時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為1.5×10-5s，仿真時(shí)間為10 s，網(wǎng)格尺寸設(shè)置為7.27 mm，共有112 035個(gè)網(wǎng)格單元。

通過(guò)EDEM軟件對(duì)排種器工作過(guò)程進(jìn)行仿真，如圖6所示，從圖6可以看到，種群在排種盤帶動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，種群可以分為上升區(qū)、塌落區(qū)、回流區(qū)和中間的相對(duì)靜止區(qū)，其中只有上升區(qū)內(nèi)的種子與取種槽直接接觸。

圖6　EDEM仿真矢量圖Fig.6　Arrow diagram of EDEM simulation1.上升區(qū)　2.相對(duì)靜止區(qū)　3.塌落區(qū)　4.回流區(qū)　5.數(shù)據(jù)采集區(qū)域

導(dǎo)種槽的作用是增加上升區(qū)種子運(yùn)動(dòng)速度，提高排種器在高速時(shí)的取種性能；同時(shí)，增加種群的離散程度，從而減小種群摩擦力，促進(jìn)氣吸取種性能。因此以上升區(qū)種群的運(yùn)動(dòng)速度和離散程度作為評(píng)價(jià)導(dǎo)種槽性能的指標(biāo)。

導(dǎo)種槽的最終目的是為了提高取種槽的取種性能，但是排種器的排種性能(合格率、重播率、漏播率)受到取種槽結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速以及負(fù)壓等多種因素影響，因此無(wú)法直接通過(guò)合格率、重播率與漏播率來(lái)判斷導(dǎo)種槽的性能，因此以漏充率[24]作為評(píng)價(jià)導(dǎo)種槽性能的另一個(gè)指標(biāo)，當(dāng)取種槽離開種群時(shí)，若取種槽中沒(méi)有種子記為漏充，則

L=z3/Z′×100%

(16)

式中L——漏充率，%

z3——漏充的取種槽數(shù)

Z′——所記錄的取種槽總數(shù)

(2) 導(dǎo)種槽深度

通過(guò)離散元仿真研究導(dǎo)種槽深度對(duì)種群運(yùn)動(dòng)特性的影響。對(duì)導(dǎo)種槽深度進(jìn)行單因素仿真試驗(yàn)，固定取種槽尺寸，取種槽上邊寬度D1為10.2 mm，深度H1為6.7 mm。

在導(dǎo)種槽深度H2取1、2、3 mm時(shí)，由式(9)計(jì)算得導(dǎo)種槽寬度L2分別為5.4、7.1、8.0 mm，由式(12)計(jì)算得導(dǎo)種槽傾角最小值αmin分別為32.0°、44.1°、51.7°。所以在導(dǎo)種槽深度為1、2、3 mm時(shí)，導(dǎo)種槽傾角的取值范圍分別為

(17)

式中α1——導(dǎo)種槽深度為1 mm時(shí)導(dǎo)種槽的傾角

α2——導(dǎo)種槽深度為2 mm時(shí)導(dǎo)種槽的傾角

α3——導(dǎo)種槽深度為3 mm時(shí)導(dǎo)種槽的傾角

為了研究導(dǎo)種槽深度對(duì)種群運(yùn)動(dòng)的影響，在導(dǎo)種槽深度分別取1、2、3 mm時(shí)，導(dǎo)種槽的傾角α應(yīng)取同一值，為了同時(shí)滿足3種導(dǎo)種槽深度時(shí)導(dǎo)種槽傾角的取值條件，由式(17)可得，導(dǎo)種槽傾角α應(yīng)滿足

51.7°<α<90°

(18)

同時(shí)，為了方便導(dǎo)種槽的加工，對(duì)傾角進(jìn)行整化處理，因此，導(dǎo)種槽傾角α初選為60°，α的最終值由下面關(guān)于傾角的仿真試驗(yàn)結(jié)果確定。

由式(15)計(jì)算得在導(dǎo)種槽傾角為60°時(shí)，導(dǎo)種槽后邊最大長(zhǎng)度L6max為31.0 mm。導(dǎo)種槽的目的是提高上升區(qū)的種群運(yùn)動(dòng)速度，因此導(dǎo)種槽的作用范圍應(yīng)限制在上升區(qū)內(nèi)或其附近，由EDEM軟件仿真結(jié)果得出上升區(qū)的厚度約為15.0 mm，為保證導(dǎo)種槽在上升區(qū)內(nèi)，導(dǎo)種槽后邊長(zhǎng)度L6取18.0 mm。

仿真時(shí)模擬的播種機(jī)作業(yè)速度為8.0 km/h，排種盤轉(zhuǎn)速np與作業(yè)速度vm的關(guān)系為

(19)

式中vm——播種機(jī)作業(yè)速度，m/s

s——株距，本文大豆株距選擇東北地區(qū)種植中常見(jiàn)的0.05 m

K——排種盤型孔數(shù)

在作業(yè)速度為8.0 km/h時(shí)，對(duì)應(yīng)的排種盤轉(zhuǎn)速為60.6 r/min。

利用EDEM軟件自帶的數(shù)據(jù)采集功能，采集上升區(qū)內(nèi)種子的速度及數(shù)目信息并統(tǒng)計(jì)漏充率，結(jié)果如圖7所示，圖中平均值后不同的小寫字母表示在0.05水平下顯著，導(dǎo)種槽深度為0 mm表示不設(shè)置導(dǎo)種槽。

圖7　導(dǎo)種槽深度對(duì)種群的影響Fig.7　Effects of seed guide groove depth on seed group

圖8　導(dǎo)種槽傾角對(duì)種群的影響Fig.8　Effects of seed guide groove angle on seed group

導(dǎo)種槽深度對(duì)種群的運(yùn)動(dòng)速度具有顯著影響，與不添加導(dǎo)種槽相比，添加導(dǎo)種槽之后種群速度明顯提高，導(dǎo)種槽對(duì)種群速度具有促進(jìn)作用。無(wú)導(dǎo)種槽時(shí)種群速度最低，為0.16 m/s；導(dǎo)種槽深度為3 mm時(shí)種群速度最高，為0.24 m/s。但是，導(dǎo)種槽深度為2 mm與3 mm時(shí)種群速度差異不顯著。

導(dǎo)種槽深度對(duì)種子數(shù)具有顯著影響，與不添加導(dǎo)種槽相比，添加導(dǎo)種槽之后種子數(shù)明顯降低。無(wú)導(dǎo)種槽時(shí)，種子數(shù)最大，為47.95粒；導(dǎo)種槽深度1 mm時(shí)，種子數(shù)最低，為41.82粒。導(dǎo)種槽深度2 mm時(shí)，種子數(shù)較低，為44.79粒，顯著少于深度為3 mm時(shí)的種子數(shù)。深度3 mm的種子數(shù)顯著大于1 mm和2 mm，通過(guò)觀察仿真過(guò)程發(fā)現(xiàn)，在3 mm時(shí)種子進(jìn)入導(dǎo)種槽中，沒(méi)有及時(shí)脫離導(dǎo)種槽，使得導(dǎo)種槽周圍的種子數(shù)加大。

導(dǎo)種槽深度對(duì)漏充率具有顯著影響，與不添加導(dǎo)種槽相比，添加導(dǎo)種槽之后漏充率顯著降低。隨著導(dǎo)種槽深度的增加，漏充率逐漸降低，無(wú)導(dǎo)種槽時(shí)漏充率最高，為4.24%；導(dǎo)種槽深度為3 mm時(shí)漏充率最低，為3.14%，但是深度為2 mm與3 mm時(shí)沒(méi)有顯著差異。

綜合考慮種群運(yùn)動(dòng)速度、種子數(shù)和漏充率，導(dǎo)種槽深度為2 mm時(shí)，種群的運(yùn)動(dòng)速度較大，種子數(shù)較小，且漏充率較低，因此本文取導(dǎo)種槽深度為2 mm，進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

(3) 導(dǎo)種槽傾角

研究導(dǎo)種槽傾角對(duì)種群運(yùn)動(dòng)特性的影響時(shí)，只改變傾角大小，固定其余尺寸，導(dǎo)種槽深度H2取2 mm，此時(shí)αmin為44.1°，所以α應(yīng)滿足44.1°<α<90°，α分別取45°、60°、75°進(jìn)行仿真試驗(yàn)。結(jié)果如圖8所示，圖中導(dǎo)種槽傾角為0°時(shí)表示不設(shè)置導(dǎo)種槽。

導(dǎo)種槽傾角對(duì)種群的運(yùn)動(dòng)速度具有顯著影響，無(wú)導(dǎo)種槽時(shí)種群速度最低(0.16 m/s)；導(dǎo)種槽傾角為45°時(shí)種群速度最高(0.26 m/s)。隨著傾角的增大，種群速度出現(xiàn)顯著下降。傾角45°時(shí)，種群速度顯著高于傾角60°與75°時(shí)種群速度。

導(dǎo)種槽傾角對(duì)種子數(shù)具有顯著影響，傾角45°時(shí)，種子數(shù)顯著少于傾角60°時(shí)種子數(shù)，并且與傾角75°時(shí)種子數(shù)差異不顯著。

導(dǎo)種槽傾角對(duì)漏充率具有顯著影響，無(wú)導(dǎo)種槽時(shí)漏充率最高；導(dǎo)種槽傾角為45°時(shí)漏充率最低，且顯著低于60°與75°。

綜合考慮種群運(yùn)動(dòng)速度、種子數(shù)和漏充率，導(dǎo)種槽傾角為45°時(shí)，種群的運(yùn)動(dòng)速度最大，種子數(shù)最小，且漏充率最低，因此本文選取導(dǎo)種槽傾角為45°，進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2　臺(tái)架與田間試驗(yàn)

2.1　試驗(yàn)材料與方法

2.1.1試驗(yàn)步驟

本文試驗(yàn)由3部分組成，分別為室內(nèi)臺(tái)架參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)、最優(yōu)參數(shù)田間驗(yàn)證試驗(yàn)和負(fù)壓驟降條件下的排種性能對(duì)比試驗(yàn)。首先，對(duì)排種器進(jìn)行室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)：以取種槽尺寸、前進(jìn)速度、負(fù)壓為因素，進(jìn)行三因素全面試驗(yàn)，利用Matlab軟件進(jìn)行方差分析，研究各因素對(duì)排種性能指標(biāo)的影響規(guī)律，并進(jìn)行回歸分析，得出回歸方程，尋求取種槽的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)組合，以及在該尺寸下合格率滿足95%時(shí)對(duì)應(yīng)的極限速度和負(fù)壓。然后，對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)所得最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行田間驗(yàn)證試驗(yàn)，檢驗(yàn)排種器的實(shí)際工作性能。最后，選取黑龍江勃農(nóng)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的傳統(tǒng)氣吸式排種器和意大利MASCHIO GASPARDO公司生產(chǎn)的氣吸式排種器，進(jìn)行負(fù)壓驟降條件下的排種性能對(duì)比試驗(yàn)，比較各排種器對(duì)氣流吸力驟降條件的適應(yīng)能力。

2.1.2因素與水平

以取種槽尺寸、前進(jìn)速度、負(fù)壓為因素，其中以取種槽的上邊寬度D1代表取種槽尺寸，本文共設(shè)計(jì)3種不同尺寸的取種槽，如表2所示。

表2　取種槽尺寸Tab.2　Size of seed hole　mm

前進(jìn)速度選取6、8、10 km/h，根據(jù)式(19)計(jì)算得，對(duì)應(yīng)的排種盤轉(zhuǎn)速為45.4、60.6、75.8 r/min。傳統(tǒng)氣吸式大豆排種器的理想負(fù)壓為3 kPa[18]，為了考察在負(fù)壓降低時(shí)的排種性能，本文負(fù)壓選擇1、2、3 kPa。

2.1.3試驗(yàn)臺(tái)架

由于田間環(huán)境復(fù)雜，為了排除田間諸多因素對(duì)排種性能的影響，首先對(duì)排種器進(jìn)行室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)在吉林大學(xué)農(nóng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室的JPS-12型排種器試驗(yàn)臺(tái)[2,13]上進(jìn)行，該試驗(yàn)臺(tái)在國(guó)內(nèi)排種器研究中被廣泛使用，性能可靠，如圖9所示。利用3D打印技術(shù)加工排種盤，利用試驗(yàn)臺(tái)對(duì)氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器進(jìn)行試驗(yàn)，研究排種器在不同速度以及負(fù)壓下的排種性能。

圖9　室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)Fig.9　Experimental bench

2.1.4試驗(yàn)指標(biāo)

根據(jù)GB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法》，每組試驗(yàn)采集250粒種子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)重復(fù)5次，以重播率、漏播率、合格率為排種性能評(píng)價(jià)指標(biāo)[11,16]。

重播率

D=z1/Z×100%

式中z1——相鄰種子粒距小于0.5倍理論粒距(本文中理論粒距采用中國(guó)東北地區(qū)大豆種植廣泛使用的5 cm)的種子粒數(shù)

Z——統(tǒng)計(jì)的種子總數(shù)

漏播率

M=z2/Z×100%

式中z2——相鄰種子粒距大于1.5倍理論粒距的種子粒數(shù)

合格率

A=(1-M-D)×100%

2.2　三因素參數(shù)優(yōu)化與田間驗(yàn)證試驗(yàn)

2.2.1試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，表中數(shù)據(jù)形式為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。整理試驗(yàn)結(jié)果，在3種不同速度下，分別針對(duì)取種槽尺寸和負(fù)壓進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果如圖10所示。

(1)各因素對(duì)合格率的影響

在6 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)合格率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，合格率顯著下降，在8.4 mm時(shí)合格率最大，在12 mm時(shí)合格率最小。隨著負(fù)壓的增大，合格率顯著下降，在1 kPa時(shí)合格率最大，在3 kPa時(shí)合格率最小。

表 3　三因素試驗(yàn)結(jié)果Tab.3　Result of three factors experiment

圖10　不同速度下各因素對(duì)排種性能的影響Fig.10　Effects of each factor on metering performance at different speeds

在8 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)合格率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，合格率顯著下降，在8.4 mm時(shí)合格率最大，在12 mm時(shí)合格率最小。隨著負(fù)壓的增大，合格率顯著下降，在1 kPa時(shí)合格率最大，在3 kPa時(shí)，合格率最低。

在10 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)合格率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，合格率先升高然后下降，在10.2 mm時(shí)合格率最大，在12 mm時(shí)合格率最小。隨著負(fù)壓的增大，合格率先升高后下降，在2 kPa時(shí)合格率最大，在3 kPa時(shí)合格率最低。

(2)各因素對(duì)重播率的影響

在6 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)重播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，重播率顯著上升，在8.4 mm時(shí)重播率最低，在12 mm時(shí)重播率最高。隨著負(fù)壓的增大，重播率顯著上升，在1 kPa時(shí)重播率最低，在3 kPa時(shí)重播率最高。

在8 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)重播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，重播率顯著上升，在8.4 mm時(shí)重播率最低，在12 mm時(shí)重播率最高。隨著負(fù)壓的增大，重播率顯著上升，在1 kPa時(shí)，重播率最低，在3 kPa時(shí)，重播率最高。

在10 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)重播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，重播率出現(xiàn)顯著上升，在8.4 mm時(shí)重播率最低，在12 mm時(shí)重播率最高，但是8.4 mm與10.2 mm對(duì)重播率的影響差異不顯著。隨著負(fù)壓的增大，重播率出現(xiàn)顯著上升，在1 kPa時(shí)，重播率最低，在3 kPa時(shí)，重播率最高，但是8.4 mm與10.2 mm對(duì)重播率的影響差異不顯著。

(3)各因素對(duì)漏播率的影響

在6 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)漏播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，漏播率逐漸降低，在8.4 mm時(shí)漏播率最高，在12 mm時(shí)漏播率最低，但是10.2 mm與12 mm對(duì)漏播率的影響差異不顯著。隨著負(fù)壓的增大，漏播率顯著下降，在1 kPa時(shí)漏播率最高，在3 kPa時(shí)漏播率最低。

在8 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)漏播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，漏播率逐漸下降，在8.4 mm時(shí)漏播率最高，在12 mm時(shí)漏播率最低。隨著負(fù)壓的增大，漏播率顯著下降，在1 kPa時(shí)，漏播率最高，在3 kPa時(shí)，漏播率最低。

在10 km/h時(shí)，取種槽尺寸和負(fù)壓對(duì)漏播率影響顯著。隨著取種槽尺寸的增大，漏播率出現(xiàn)顯著下降，在8.4 mm時(shí)漏播率最高，在12 mm時(shí)漏播率最低，但是10.2 mm與12 mm對(duì)漏播率的影響差異不顯著。隨著負(fù)壓的增大，漏播率出現(xiàn)顯著上升，在1 kPa時(shí)，漏播率最高，在3 kPa時(shí)，漏播率最低。

2.2.2回歸分析

利用Matlab軟件，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，各因素及其交互作用對(duì)合格率Y1、重播率Y2、漏播率Y3的影響如表4所示。取種槽尺寸X1、前進(jìn)速度X2、負(fù)壓X3對(duì)合格率影響顯著，并且兩兩之間存在交互作用。取種槽尺寸X1、前進(jìn)速度X2、負(fù)壓X3對(duì)重播率影響極顯著，并且兩兩之間存在交互作用。取種槽尺寸X1、前進(jìn)速度X2、負(fù)壓X3對(duì)漏播率影響極顯著，并且取種槽尺寸X1與前進(jìn)速度X2之間、取種槽尺寸X1與負(fù)壓X3之間存在交互作用。

表4　各參數(shù)對(duì)排種性能的顯著性分析Tab.4　Significance analysis of each factor on metering performance

注：*表示在0.05水平下顯著，** 表示在0.01水平下顯著，*** 表示在0.001水平下顯著。

根據(jù)表4的方差分析結(jié)果，分別對(duì)3個(gè)性能指標(biāo)擬合回歸方程，排除對(duì)指標(biāo)影響不顯著的因素，回歸方程為

(20)

模型的決定系數(shù)R2=0.983 6，F(xiàn)=59.88，對(duì)應(yīng)的P<0.001，表明回歸方程具有高可靠性，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)合格率的變化規(guī)律。

(21)

模型的決定系數(shù)R2=0.991 4，F(xiàn)=115.52，對(duì)應(yīng)的P<0.001，表明回歸方程具有高可靠性，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)重播率的變化規(guī)律。

(22)

模型的決定系數(shù)R2=0.980 2，F(xiàn)=63.61，對(duì)應(yīng)的P<0.001，表明回歸方程具有高可靠性，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)漏播率的變化規(guī)律。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和擬合的回歸方程，利用Matlab軟件，以合格率為尋優(yōu)條件進(jìn)行處理，得出當(dāng)取種槽上邊寬為9.5 mm、在前進(jìn)速度不大于8.6 km/h、負(fù)壓不小于1.6 kPa時(shí)，排種器的合格率不小于95%。并根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)各參數(shù)之間數(shù)值關(guān)系得出排種器參數(shù)組合為：取種槽上邊寬度9.5 mm、取種槽下邊寬度7.3 mm、取種槽深度5.7 mm、取種槽前后槽面寬度9.5 mm。

2.2.3最佳參數(shù)田間驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)得到的排種盤結(jié)構(gòu)參數(shù)加工排種盤，并于2017年5月在吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院試驗(yàn)田對(duì)氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)所用播種機(jī)為吉林大學(xué)設(shè)計(jì)并與黑龍江勃農(nóng)機(jī)械制造有限公司聯(lián)合研制的2BGD-6型氣吸式精密播種機(jī)，該播種機(jī)在東北具有較高的市場(chǎng)占有率，如圖11所示。

圖11　田間試驗(yàn)Fig.11　Field experiment

在速度為8.6 km/h、負(fù)壓為1.6 kPa時(shí)分別進(jìn)行臺(tái)架和田間試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)結(jié)果分別為：合格率95.24%、93.67%，重播率2.96%、3.32%，漏播率1.80%、3.01%。從結(jié)果可以看出，臺(tái)架試驗(yàn)的合格率大于95%，田間試驗(yàn)的合格率小于95%，這與復(fù)雜的田間環(huán)境有關(guān)。

2.3　負(fù)壓驟降條件下的排種性能對(duì)比試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)排種器在負(fù)壓驟降條件下的排種性能，在速度為8.6 km/h時(shí)，負(fù)壓以0.5 kPa為間隔，分別取0.6、1.1、1.6、2.1 kPa進(jìn)行對(duì)比臺(tái)架試驗(yàn)。分別與黑龍江勃農(nóng)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的傳統(tǒng)平面垂直圓盤氣吸式排種器，以及意大利MASCHIO氣吸式排種器進(jìn)行臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)，以合格率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示。

圖12　負(fù)壓適應(yīng)性試驗(yàn)結(jié)果Fig.12　Pressure adaptability experiment results

3種排種器的合格率具有相似的變化趨勢(shì)，氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器的合格率最高，顯著高于傳統(tǒng)氣吸式排種器和MASCHIO氣吸式排種器，MASCHIO氣吸式排種器的合格率顯著高于傳統(tǒng)氣吸式排種器。氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器的合格率隨負(fù)壓的變化較小，在1.6 kPa時(shí)合格率最高，為97.68%，且1.6 kPa與2.1 kPa之間變化不大，0.6 kPa時(shí)合格率最低，為94.48%，從1.6 kPa到0.6 kPa，合格率僅下降3.20個(gè)百分點(diǎn)。傳統(tǒng)氣吸式排種器的合格率隨負(fù)壓變化較大，2.1 kPa時(shí)合格率最高，為93.04%，0.6 kPa時(shí)合格率最低，為85.36%，隨著負(fù)壓降低，合格率下降7.68個(gè)百分點(diǎn)。MASCHIO氣吸式排種器的合格率隨負(fù)壓變化較大，2.1 kPa時(shí)合格率最高，為95.20%，0.6 kPa時(shí)合格率最低，為90.23%，隨著負(fù)壓降低，合格率下降。

在負(fù)壓降低到1.1 kPa時(shí)，氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器與傳統(tǒng)氣吸式排種器、MASCHIO氣吸式排種器相比，合格率分別提高6.48、1.92個(gè)百分點(diǎn)，在負(fù)壓降低到0.6 kPa時(shí)，這種提高趨勢(shì)更加明顯，合格率分別提高9.12、4.25個(gè)百分點(diǎn)。

氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器的排種性能優(yōu)于傳統(tǒng)氣吸式排種器和MASCHIO氣吸式排種器，且穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)氣吸式排種器和MASCHIO氣吸式排種器。在負(fù)壓降低時(shí)，氣吸機(jī)械復(fù)合式排種器的排種性能仍然能達(dá)到較高的水平，滿足精密播種的要求。

3　結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)了一種氣吸機(jī)械復(fù)合式精密排種器，通過(guò)EDEM軟件進(jìn)行離散元分析，得出當(dāng)導(dǎo)種槽傾角為45°、深度為2 mm時(shí)，可最大程度提高種群上升區(qū)種子運(yùn)動(dòng)速度，增加種群離散程度，進(jìn)而減小種群內(nèi)摩擦力，提高充種效率；通過(guò)理論分析、試驗(yàn)優(yōu)化和回歸分析可知，取種槽上邊寬度9.5 mm、取種槽下邊寬度7.3 mm、取種槽深度5.7 mm、取種槽前后槽面寬度9.5 mm時(shí)，可對(duì)種子起到較好的夾持效果，并降低種群對(duì)所拾取種子的摩擦力，進(jìn)而減少掉種情況的發(fā)生。

(2)通過(guò)Matlab軟件對(duì)三因素全面試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得出作業(yè)速度、取種槽和導(dǎo)種槽幾何結(jié)構(gòu)尺寸、負(fù)壓均對(duì)排種器播種效果有顯著影響，三者之間兩兩具有交互影響，并得出在作業(yè)速度不大于8.6 km/h、負(fù)壓不小于1.6 kPa時(shí)，排種器的合格率不小于95%。

(3)通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)，氣吸機(jī)械復(fù)合式精密排種器在最佳參數(shù)組合條件下，田間試驗(yàn)播種粒距合格率為93.67%、重播率為3.32%、漏播率為3.01%；當(dāng)遇到負(fù)壓驟降所引起的氣流吸力突變情況時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生大量漏播，具有更好的播種效果，當(dāng)負(fù)壓降至1.1 kPa時(shí)，該排種器相較于勃農(nóng)氣吸式排種器和MASCHIO氣吸式排種器，粒距合格率分別提高6.48、1.92個(gè)百分點(diǎn)，當(dāng)負(fù)壓降至0.6 kPa時(shí)，粒距合格率分別提高9.12、4.25個(gè)百分點(diǎn)。

1楊麗，顏丙新，張東興，等. 玉米精密播種技術(shù)研究進(jìn)展[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016, 47(11):38-48.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20161106&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2016.11.006.

YANG Li, YAN Bingxin, ZHANG Dongxing, et al. Research progress on precision planting technology of maize[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2016, 47(11):38-48.(in Chinese)

2張宇文. 機(jī)械式多功能精密排種器的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2005, 36(3):51-53.

ZHANG Yuwen. Research and design for making a new type of mechanized and multiple functions of precision seed-drilled appliance[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2005, 36(3):51-53.(in Chinese)

3STEFFEN R, WOLFF R, ILTIS R, et al. Effect of two seed treatment coatings on corn planter seeding rate and monitor accuracy[J]. Applied Engineering in Agriculture, 1999,15(6): 605-608.

4ESS D R, HAWKINS S E, YOUNG J C, et al. Evaluation of the performance of a belt metering system for soybeans planted with a grain drill[J]. Applied Engineering in Agriculture, 2005,21(6): 965-969.

5孫裕晶，馬成林，牛序堂，等. 基于離散元的大豆精密排種過(guò)程分析與動(dòng)態(tài)模擬[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2006, 37(11): 45-48.

SUN Yujing, MA Chenglin, NIU Xutang, et al. Discrete element analysis and animation of soybean precision seeding process based on CAD boundary model[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2006, 37(11): 45-48.(in Chinese)

6陳進(jìn)，李耀明，王希強(qiáng)，等. 氣吸式排種器吸孔氣流場(chǎng)的有限元分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2007, 38(9):59-62.

CHEN Jin, LI Yaoming, WANG Xiqiang, et al. Finite element analysis for the sucking nozzle air field of air-suction seeder[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2007, 38(9):59-62.(in Chinese)

7王金武，唐漢，王金峰，等. 指夾式玉米精量排種器導(dǎo)種投送運(yùn)移機(jī)理分析與試驗(yàn)[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2017, 48(1):29-37.http:∥www.jcsam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20170105&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.005.

WANG Jinwu, TANG Han, WANG Jinfeng, et al. Analysis and experiment of guiding and dropping migratory mechanismon pickup finger precision seed metering device for corn[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2017, 48(1):29-37.(in Chinese)

8于建群，王剛，心男，等. 型孔輪式排種器工作過(guò)程與性能仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2011, 42(12):83-87.

YU Jianqun, WANG Gang, XIN Nan, et al. Simulation analysis of working process and performance of cell wheel metering device[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2011, 42(12):83-87.(in Chinese)

9梁素鈺，封俊. 新型組合吸孔式小麥精密排種器性能的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2001, 17(2):84-87.

LIANG Suyu, FENG Jun. Performance experiments of the seed-meter device with combined suckers[J].Transactions of the CSAE,2001, 17(2):84-87.(in Chinese)

10YAZGI A, DEGIRMENCIOGLU A. Optimisation of the seed spacing uniformity performance of a vacuum-type precision seeder using response surface methodology[J]. Biosystems Engineering, 2007,97(3): 347-356.

11劉宏新，王福林. 立式圓盤排種器工作過(guò)程的高速影像分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008, 39(4):60-64.

LIU Hongxin, WANG Fulin. Study on high-speed image of working principle of vertical plate seed-metering device[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2008, 39(4):60-64.(in Chinese)

12石林榕，吳建民，孫偉，等. 基于離散單元法的水平圓盤式精量排種器排種仿真試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014, 30(8):40-48.

SHI Linrong, WU Jianmin, SUN Wei, et al. Simulation test for metering process of horizontal disc precision metering device based on discrete element method[J].Transactions of the CSAE,2014, 30(8):40-48.(in Chinese)

13王金武，唐漢，周文琪，等. 指夾式精量玉米排種器改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2015, 46(9):68-76.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20150910&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2015.09.010.

WANG Jinwu, TANG Han, ZHOU Wenqi, et al. Improved design and experiment on pickup finger precision seed metering device[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2015, 46(9):68-76.(in Chinese)

14楊麗，史嵩，崔濤，等. 氣吸與機(jī)械輔助附種結(jié)合式玉米精量排種器[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012, 43(增刊):48-53.http:∥www.jcsam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=2012s10&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2012.S0.010.

YANG Li, SHI Song, CUI Tao, et al. Air-suction corn precision metering device with mechanical supporting plate to assist carrying seed[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2012, 43(Supp.):48-53.(in Chinese)

15袁月明，馬旭，金漢學(xué)，等. 氣吸式水稻芽種排種器氣室流場(chǎng)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2005, 36(6):42-45.

YUAN Yueming, MA Xu, JIN Hanxue, et al. Study on vacuum chamber fluid field of air suction seed-metering device for rice bud-sowing[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2005, 36(6):42-45.(in Chinese)

16李成華，高玉芝，張本華. 氣吹式傾斜圓盤排種器排種性能試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008, 39(10):90-94.

LI Chenghua, GAO Yuzhi, ZHANG Benhua. Experiment on dispensing performance of air-sweeping inclined plate seed-metering device[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2008, 39(10):90-94.(in Chinese)

17廖慶喜，楊波，李旭，等. 內(nèi)充氣吹式油菜精量排種器氣室流場(chǎng)仿真與試驗(yàn)[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012, 43(4):51-54.http:∥www.jcsam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20120411&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.011.

LIAO Qingxi, YANG Bo, LI Xu, et al. Simulation and experiment of inside-filling air-blow precision metering device for rapeseed[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2012, 43(4):51-54.(in Chinese)

18劉佳，崔濤，張東興，等. 氣吹式精密排種器工作壓力試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011, 27(12):18-22.

LIU Jia, CUI Tao, ZHANG Dongxing, et al. Experimental study on pressure of air-blowing precision seed-metering device[J].Transactions of the CSAE,2011, 27(12):18-22.(in Chinese)

19翟建波，夏俊芳，周勇. 氣力式雜交稻精量穴直播排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016, 47(1):75-82.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20160111&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2016.01.011.

ZHAI Jianbo, XIA Junfang, ZHOU Yong. Design and experiment of pneumatic precision hill-drop drilling seed metering device for hybrid rice[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2016, 47(1):75-82.(in Chinese)

20廖慶喜，李繼波，覃國(guó)良. 氣力式油菜精量排種器氣流場(chǎng)仿真分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2009, 40(7):78-82.

LIAO Qingxi, LI Jibo, QIN Guoliang. Experiment of pneumatic precision metering device for rapeseed[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2009, 40(7):78-82.(in Chinese)

21KHATCHATOURIAN O A, BINELO M O, de LIMA R F. Simulation of soya bean flow in mixed-flow dryers using DEM[J]. Biosystems Engineering, 2014,123: 68-76.

22王金武，唐漢，王奇，等. 基于EDEM軟件的指夾式精量排種器排種性能數(shù)值模擬與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015, 31(21):43-50.

WANG Jinwu, TANG Han, WANG Qi, et al. Numerical simulation and experiment on seeding performance of pickup finger precision seed-metering device based on EDEM[J].Transactions of the CSAE,2015, 31(21):43-50.(in Chinese)

23廖慶喜，張朋玲，廖宜濤，等. 基于EDEM的離心式排種器排種性能數(shù)值模擬[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2014, 45(2):109-114.http:∥www.jcsam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20140219&journal_id=jcsam.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2014.02.019.

LIAO Qingxi, ZHANG Pengling, LIAO Yitao, et al. Numerical simulation on seeding performance of centrifugal rape-seed metering device based on EDEM[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2014, 45(2):109-114.(in Chinese)

24史嵩，張東興，楊麗，等. 基于EDEM軟件的氣壓組合孔式排種器充種性能模擬與驗(yàn)證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015, 31(3):62-69.

SHI Song, ZHANG Dongxing, YANG Li, et al. Simulation and verification of seed-filling performance of pneumatic-combined holes maize precision seed-metering device based on EDEM[J].Transactions of the CSAE,2015, 31(3):62-69.(in Chinese)