自吸式精密排種器研究及展望

劉忠澤　周偉艷　高紅軍　王宏亮　曹興喬　孟欣

摘要：為提高氣吸式排種器的穩定性，研發將排種器和風機融合在一起的自吸式精密排種器，為高速精密播種提供適用機具。概述氣吸式排種器的工作原理和存在的不足，總結自吸式排種器的研發和應用進展，為相關設計和研究提供理論借鑒。

關鍵詞：精密排種器;自吸式;工作原理;穩定性

中圖分類號：S223.2 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2021）02-0052-02

與傳統播種機械相比，精密播種機能夠精確控制深度和播種量，使種子按農藝要求精確分布，大大節省播種量與間苗勞力，是現代播種技術的主要特征和主要發展方向。目前，氣吸式精密排種器均需要配置風機來提供負壓，在田間復雜的作業環境條件下容易作業質量下降，造成排種不均勻。為提高氣吸式排種器的穩定性，諸多科研工作者研發將排種器和風機融合在一起的自吸式精密排種器，為田間復雜環境下的高速精密播種提供適用機具。概述氣吸式排種器的工作原理和存在的不足，總結自吸式排種器的研究和應用進展，為相關設計和研究提供理論借鑒。

1 氣吸式精密排種技術概述

1.1 精密排種器的類型

目前，精密播種機現已成為現代播種技術的主要特征和主要發展方向，其作業質量主要取決于精密排種器的性能。精密排種器分機械式和氣力式兩種，其中氣力式排種器是目前的研究重點和主要發展趨勢，具體種類見圖1。

1.2 氣吸式精密排種器的原理

氣力式排種器中的氣吸式排種器靠負壓所形成的壓差完成吸種、運種和排種，具有種子適應性好、抗干擾能力強、傷種率低和排種頻率高等諸多優點，被廣泛應用于高速精密播種機械。傳統的氣吸式排種器需配置輔助裝置風機，排種器和風機通常分開布置，排種器由機具地輪機構驅動，風機由拖拉發動機的動力驅動。目前，國內外對氣吸式排種器的性能研究主要集中在排種器的結構參數和工作參數方面，致力于提高排種器的種子拾取和卸放能力，進而提高排種器的播種質量。

1.3 氣吸式精密排種器的不足

氣吸式精密播種機存在整機重量大、需要配套大功能拖拉機的缺點。氣吸式排種器的負壓穩定性對排種性能有重要影響。在田間復雜的作業環境條件下，拖拉發動機轉速發生變化，風機轉速產生波動導致負壓不穩，排種器作業質量下降，造成排種不均勻，易出現嚴重的重播和漏播現象。同時，在拖拉機地頭掉頭或轉向時，播種機的風機轉速驟降，也會造成重播和漏播現象。另外，在拖拉機起步或停車時，由不同動力驅動的排種器和風機不同步，也會出現嚴重的漏播和漏種問題。因此，提高氣吸式排種器的穩定性，是當下亟需解決的問題，也是進一步提高氣吸式精密排種器作業性能的關鍵。

2 自吸式精密排種器研究進展

目前國內外氣吸式精播機應用的氣吸式精密排種器均需要配置風機來提供負壓，但將排種器和風機融合的結構設計研究較少。研制應用將排種器和風機融合在一起的自吸式精密排種器，由機具的地輪或拖拉機動力驅動排種器，使其既具有氣吸式排種器的優點，又無需單獨配置風機提供工作負壓，有利于實現在田間復雜的作業環境下的高速精密播種作業。

我國學者采用不同研究方法，設計將排種器和風機融合起來的結構，應用于排種器后取得良好的效果。

強學禮等設計一種容積氣吸式精密播種器（見圖2），由能夠壓縮拉伸的皮碗沿導桿座滑道作往復運動，使氣吸室內形成正負壓差交變，從而實現負壓囊種、正壓投種，為與畜力和小型動力配套的播種機提供了一種可精播谷、糜、油菜等小籽粒作物，結構簡單，造價低，耗能少的排種器。

張亞新等針對我國北方玉米播種壟作區內一些使用人工半自動化播種器材普遍存在的漏播、種子破損和重復播種等問題，設計一種可安裝在腳踏式玉米播種機上的踩踏氣吸式微型玉米排種器，通過人工踩踏產生空氣壓力，并在氣壓、重力及震動的作用下實現玉米精量排種。

賈洪雷等為滿足丘陵坡地精密播種作業的需求，降低排種器左右傾斜狀態對充種性能的影響，設計一種自吸式綠豆精密排種器。通過分析種子受力狀態與計算吸附單粒種子的真空度，確定勺式型孔與往復式吸氣裝置的主要結構參數。

任玲等在排種器中設置偏心軸活塞機構，利用小功率拖拉機自身動力帶動轉動導桿機構，使活塞往復運動交替產生負壓、正壓，實現吸種排種。這種設計可以節約大量種子，減少利用風機產生負壓需要的較大動力輸出，從而整體上降低能耗，使得播種機的經濟實用性得到提升。

顏丙新等設計一種風壓自給式排種器，通過帶動扇葉組和排種盤轉動，從而在吸種型孔靠近扇葉組的一側形成負壓，將種子吸附到排種盤上并隨種盤轉動。該風壓自給式排種器具有結構簡單和風壓損失小的優點。

沈陽市實豐農業機械廠生產的自吸式排種器不用外接風機，利用播種機地輪傳動驅動氣吸排種器上的往復吸氣裝置產生負壓，來實現排種器對種子的吸種、運種和排種，并可用無極變速裝置調整播種株距。

3 結語

近年來，自吸式精密排種器的研究側重于結構設計和結構參數分析，盡管一些研究成果逐漸應用于實際生產，但從結構方面探究自吸式精密排種器工作機理的研究較少，對自吸工作條件下的排種器工作機理和過程還不十分清楚。今后，分析自吸工作條件下的工作機理，優化排種器結構，提高其穩定性、適應性、通用性，應是自吸式精密排種器的重點研究方向。

參考文獻

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Research and Prospect of Self-suction Precision Seed-metering Device

LIU Zhongze1， ZHOU Weiyan2， GAO Hongjun1， WANG Hongliang1， CAO Xingqiao1， MENG Xin1

（1. Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China; 2. Liaoning Agricultural Development Service Center， Shenyang 110034， China）

Abstract： In order to improve the stability of the air-suction seeder， a self-suction precision seeder which combines the seeder and the fan is developed to provide suitable tools for high-speed precision seeder. This paper summarizes the working principle and shortcomings of the air-suction seeder， summarizes the research and development and application progress of the self-suction seeder， and provides theoretical reference for the related design and research.

Key words： precision seed-metering device; self-priming; working principle; stability