氣吸式排種器排種性能試驗研究

陳江輝

（新疆工程學院機械工程系，新疆 烏魯木齊 830023）

0 引言

播種作為農業生產中的關鍵環節，其發展主要經歷了人工播種和機械播種2個階段。隨著播種技術的發展，機械播種已成為最主要的播種方式。相應的播種機械有條播機、撒播機、穴播機和精播機[1]。

隨著農產品種子品質的提升，單粒精密播種技術迅速發展起來。這種方法可以避免種子的浪費，保證田間株距、行距均勻，減少田間間苗用工，提高種肥利用率，最終達到增產的目的。因此，精密播種機械被廣泛應用于生產實踐，而如何提高其播種性能成為當下急需解決的問題[2～6]。

在農業生產中，精密播種過程及其復雜，有多種因素共同影響播種質量。排種器是播種機的核心部件，其性能的好壞將最終決定著整機的播種性能。因此，目前對提高播種機播種性能的研究主要集中在排種器排種性能上[7～9]。

影響著氣吸式排種器性能的因素主要有結構參數和工作參數[10～17]。本文主要針對播種機前進速度（輸送帶速度）和氣吸室真空度兩個因素進行單因素試驗，研究這兩個因素對排種器排種性能的影響，并確定滿足工作條件的最佳輸送帶速度和氣吸室真空度。

1 試驗材料與設備

圖1 JPS-12排種性能檢測試驗臺

試驗所選用的材料為中單909玉米種子，氣吸式排種盤吸孔的結構參數為：18孔，直孔，孔徑為5 mm。性能試驗在JPS-12排種性能檢測試驗臺上進行（圖1）。其主體結構組成：種床帶、臺架、排種器安裝架、黏種油液壓系統、攝像系統、刮油板、油種分離過濾裝置、氣力式排種器、風機等。此試驗臺利用計算機實時監控、檢測排種過程，適用于多種形式的排種器的精播、穴播、條播的性能試驗和檢測。根據國家標準《GB/T6973-2005單粒（精密）播種機試驗方法》評價試驗結果。

2 試驗方法

試驗時，待排種盤和種床帶運轉平穩后，取一時間段作為觀測統計的時間，每一工況試驗測量250個種子粒距，每調整一次參數重復3次試驗，試驗結果取其平均值。對試驗結果的統計和評價標準依據《GB/T 6973-2005單粒（精密）播種機試驗方法》：若測得的粒距小于或等于0.5Xr（Xr為設定的理論粒距）記為重播，測得的粒距在（0.5～1.5）Xr之間時為合格，大于1.5Xr記為漏播。

氣吸式排種器排種性能主要受輸送帶的速度、氣吸室的真空度、排種盤的轉速等的影響。本文主要考慮輸送帶速度和氣吸室真空度這兩種最重要的因素，通過試驗分析了解其對排種性能的具體影響。

3 結果與分析

3.1 輸送帶速度對排種性能的影響

試驗時工作參數：試驗臺振動頻率為14Hz，氣吸室真空度 4 kPa，輸送帶速度為 3、4、5、6 km/h，進行單因素試驗，每組試驗重復3次，試驗結果取其平均值。分析輸送帶運行速度對排種器排種性能的影響，輸送帶速度對排種性能的影響如圖2所示。可以看出：播種的合格率隨著輸送帶速度的升高呈升高→降低趨勢，在帶速為4km/h時達到最大值，即播種的合格率最高，說明在該速度下排種器的排種效果是最好的，因此在實際生產中若保持拖拉機在該行駛速度下播種，達到的效果最好。當速度增大到6km/h時，漏播率較高，原因主要是輸送帶速度較大時吸種時間減少，這種情況易發生漏播。

為了分析輸送帶速度對各試驗指標影響的顯著性，本文選取輸送帶速度為3～6 km/h之間的4組試驗數據，以顯著性水平α=0.05，對各試驗指標進行了單因素方差分析，如表1所示。

由表1可知，在3～6 km/h范圍內，輸送帶運行速度對合格率、重播率和漏播率有顯著的影響，也就是說，選擇合適的播種速度可以顯著提高播種的效率與合格率，這對提高排種性能意義重大。

圖2 輸送帶速度對排種性能的影響

表1 輸送帶速度對排種性能影響方差分析表

3.2 氣吸室真空度對排種性能的影響

試驗時工作參數：振動頻率為14 Hz，輸送帶速度為4 km/h，排種盤轉速為15.63 r/min，氣吸室真空度分別設定為-3、-4、-5、-6 kPa，分別對每組參數進行試驗，每組數據重復3次，試驗結果取其平均值，分析氣吸室真空度對排種器排種性能的影響，試驗結果如圖3所示。可以看出，隨著負壓的增加，播種的合格率呈升高→降低趨勢，在負壓達到-4 kPa時，合格率達到最高值，隨后開始降低，這說明，在此真空度下排種器的排種效果最好，因此實際生產中在此真空度下播種效果最好。在負壓為-3 kPa時，測試結果表明漏播很嚴重，原因是氣壓差小，導致吸附種子的力不足，即使種子勉強被吸附上，也會由于吸得不牢固而在排種盤轉動和震動過程中掉落下來，不能正常播種，最終導致漏播率的升高。

圖3 真空度對排種性能的影響

為分析氣吸室真空度對各試驗指標影響的顯著性，本文選取真空度為-3、-4、-5、-6 kPa的 4組試驗數據，以顯著性水平α=0.05，對各試驗指標進行了單因素方差分析，如表2所示。分析結果由表2可知，在3～6 kPa范圍內，真空度對合格率、重播率和漏播率影響顯著。也就是說，選擇合適的負壓可以顯著提高播種的效率與合格率，這對提高排種性能意義重大。

表2 真空度對排種性能影響方差分析表

4 結論

通過在JPS-12排種器性能檢測試驗臺上對玉米種子進行排種性能試驗，并對試驗結果進行分析，得出如下結論：

（1）輸送帶速度為4 km/h時，合格率為92.41%，此時排種合格率最高。即在實際生產中，拖拉機在該速度下播種效果最好。

（2）真空度為-4 kPa時，合格率為93.65%，此時播種合格率最高，說明在該真空度下排種器的排種效果最好。因此在實際生產中保持播種器在該真空度下播種，播種效果最好。