油菜擾動氣力盤式穴播排種器參數優化與試驗

李兆東，何 順，鐘繼宇，韓建鋒，陳永新，宋 宇※

（1. 安徽農業大學工學院，合肥 230036； 2. 安徽省智能農機裝備工程實驗室，合肥 230036）

滿足油菜農藝種植要求。該研究可為皖江地區油菜機械化穴播技術及裝備研究提供參考。

0 引 言

油菜是重要的油料作物，兼具蔬菜、飼料等多種功用，其廣泛種植于中國長江中下游和新疆、內蒙古等地區[1]。油菜精量直播技術具有省種省時、節本增效和適宜機械化收獲等優點，是提高油菜生產效益的有效手段之一[2]。

油菜排種器是直播機的核心部件，排種器排種質量直接影響播種質量。排種器按工作原理可分為機械式和氣力式2種型式[3-4]。其中氣力式排種器依靠氣流作用將種子吸附且對種子形狀適應性好，可顯著降低種子破損率，排種質量可靠，國內外學者進行了廣泛研究[5-7]。在結構設計上，Gaikward等[8]設計了一種柱塞托盤氣力式蔬菜排種器，使成本降低到原來的15.27%；Arzu等[9]以棉花和玉米種子等為研究對象，進行了播種機作業的速度和圓盤吸孔的數目對圓盤氣吸式排種器排種性能的影響規律的試驗，得出2種作物最合適的種盤型孔數目；叢錦玲等[10-11]針對氣力式排種器播不同作物時需更換種盤的缺陷，研制了一種兼用型內嵌入導種條式種盤及其型孔，以實現油菜和小麥兼用；尹文慶等[12]設計了一種氣力槽輪組合式蔬菜精量排種器，采用兩級排種并進行了臺架試驗，結果滿足播種指標要求；李兆東等[13]設計了一種槽齒組合式吸種盤，通過在傳統平面吸種盤上增加凹槽與擾種齒來增強種群擾動強度，試驗結果表明該種盤可明顯改善高速排種過程中種子的漏充率。在研究方法上，?nal等[14]對排種器的工作性能進行了試驗，并以粒距變異系數為指標，得出了影響排種器排種均勻性的主要因素；Yatskul等[15-16]對氣力式排種器的氣力輸送系統進行了研究，建立了一種測量加載氣流速度的方法，提出了一種能耗評估方法，得出了最佳管道直徑，并對氣力式播種機的分配器進行研究，分析了空氣速度和物料流速對種子分布精度的影響研究，研究了出口管長度、分配頭密封性和分配頭位置角度對排種均勻性的影響，并利用高速攝像得出了較優參數；雷小龍等[17]運用EDEM軟件與高速攝像技術，對不同種層調節板傾角和種層厚度的種群運動與供種性能進行了仿真與試驗研究，明確了種層厚度影響充種性能的原因。上述通過對氣力式排種器結構改進或采用可行的試驗方法，可有效提高其充種性能，但對于油菜氣力式排種器作業速度提高易產生漏充影響穴播性能研究尚且不多。

作者團隊前期采用擾動吸附組合技術設計的氣力槽齒盤式精量排種器可有效解決高速排種過程中油菜種子漏充率高的難題[13]，但該排種器的穴播性能有待研究。本文對擾動充種過程進行動力學分析，借助EDEM數值模擬、高速攝像和正交試驗相結合，建立擾動充種力學模型，構建種盤與種子運動接觸仿真模型，獲得影響漏充率的關鍵結構參數，并進行油菜穴播排種性能優化試驗，以期為皖江地區油菜機械化穴播技術及裝備研究提供參考。

1 排種器結構及工作原理

1.1 排種器結構

油菜氣力槽齒盤式穴播排種器主要由種箱、種盤、吸室殼體、導種管、卸種篩等部件組成，如圖1所示。其中，種盤是排種器的核心工作部件。

排種器工作過程如圖2所示。首先將油菜種子加入種箱，種子在重力的作用下進入充種區Ⅰ，步進電機驅動排種軸順時針旋轉，種盤上的擾種齒能夠打破充種室中種子的堆積狀態，使得種子在負壓的作用下能夠精準吸附在種盤型孔上，隨著種盤旋轉進入攜種區Ⅱ，當種盤上的型孔到達卸種區Ⅲ的時候，種子在重力和正壓吹送共同作用下從型孔上脫離出來，落入導種管完成排種過程，剛卸完種子的型孔隨即進入過渡區Ⅳ，為下一次排種過程做準備。

1.2 槽齒輔助擾動充種機理

假設油菜種子為材質均勻的剛體，根據剛體動力學理論[18]，建立種子充種過程的動力學模型，如圖3所示。充種區的種子初始速度為v0，與擾種齒進行碰撞后速度發生了變化，并向型孔處移動，到達型孔捕獲區域時速度為v1，種子在吸附力Fs的作用下被吸附在型孔上隨種盤運動。種子初始階段在種盤表面運動，其表面與種盤表面相切，種子被型孔處吸附力捕獲，并隨種盤運動，其表面與型孔輪廓線相切，其縱向位移為s。根據動能定理，在種子被型孔吸附力捕獲并最終吸附在種盤上隨種盤運動的過程中，吸附力對種子做功使得種子速度增大到與種盤型孔處速度相同。

根據動能定理可得：

由式（1）可得：

式中m為種子質量，kg；ω為種盤轉動角速度，rad/s；R為型孔中心到種盤中心的距離，m；p為型孔處壓強，Pa。

由式（2）可知，其他條件不變時，p隨v1的增大而減小，擾種齒對種群有擾動推送作用，可增大種子運移的初速度，有助于貼近種盤表面區域的種群獲取與型孔一致的初速度，提高種子與型孔接觸時間，使得貼近種盤的種子易被吸孔捕獲。為滿足油菜高速精量排種需要，種盤高速轉動時，與傳統無擾動式種盤相比，擾動式種盤可減小種子被型孔吸附所需負壓，從而降低漏充率。

2 種盤輔助擾種數值模擬

種盤是氣力式精量排種器實施精量排種的核心部件，當增大種盤轉動速度時，型孔捕獲并吸附種子所需時間急劇下降，容易造成大量漏充，而利用種盤輔助擾動可有效打破充種室內無序種群的堆積狀態，有利于增加種子與型孔接觸時間，進而易被吸孔吸附[19-20]，因此為探究種盤結構對種群的擾動性能，找出具有較強擾種作用的種盤結構，開展種盤輔助擾種數值模擬。

2.1 種盤結構

為研究不同種盤結構對種群擾動強度的影響，仿真中采用不同的種盤型式來進行仿真，種盤結構包括槽齒數目與槽齒厚度，所設計種盤直徑為0.14 m，其上均勻分布36個型孔，凹槽與擾種齒交錯分布構成槽齒結構，遵循槽齒均勻分布的原則，同時便于加工，設計槽齒數目分別為6、12、18共3種，如圖4a所示，3個圖中種盤槽齒數目依次為6、12、18。槽齒盤靠槽齒對種群薄層進行擾動，根據前期研究擾種齒的厚度為種子厚度的一半為宜[21-22]，為保證不同的擾動強度，設計0.5、1.0、1.5 mm共3種不同槽齒厚度，如圖4b所示，3個圖中擾種齒的厚度依次為0.5、1.0、1.5 mm。3種槽齒數目與3種槽齒厚度兩兩組合，得到9種不同型式的種盤。

2.2 仿真模型與參數

為提高運算速度，EDEM仿真時將整個排種器模型簡化為種箱、種盤、吸室殼體、油菜種子和導種管5個部分，如圖5a所示。油菜種子球型度高，統計確定種子粒徑范圍呈正態分布且差異小，發生碰撞不考慮顆粒變形，仿真中設置油菜種子直徑為2 mm，種子顆粒簡化為硬球模型[21]，如圖5b所示。

根據排種器材料，參考文獻[22]將種盤的材料設定為鋁合金，其泊松比為0.3，剪切模量為2.7×1010Pa，密度為2.7×103kg/m3。油菜種子泊松比為0.25，剪切模量為1.1×107，密度為6.8×102kg/m3。油菜種子之間恢復系數、靜摩擦系數、動摩擦系數分別為0.6，0.5，0.01；油菜種子與種盤之間恢復系數、靜摩擦系數、動摩擦系數分別為0.6，0.3，0.01。由于油菜種子近似球形，種子表面光滑且無粘附力，仿真中選用Hertz-Mindlin無滑動接觸模型作為種子與排種器、種子與種子之間的接觸模型。

2.3 試驗方法

選取上述9種種盤進行仿真。排種器應滿足油菜直播種植要求，理論穴距為0.05～0.08 m，一般機組前進速度為3～8 km/h，種盤轉速選取40、60、80 r/min可滿足實際需要，分別進行這3個速度梯度下的仿真試驗[13]。為保證種子將充種室填滿并有多余的種子在充種口，種子總數設定為30 000顆，種子在第1 s內生成完畢，種盤從第2 s開始旋轉，此時種子已經生成完畢，處于靜止狀態，仿真到10 s結束，固定時間步長為瑞利時間步長的25%[23-24]。

仿真完成后，進入EDEM的Analyst模塊，根據充種室的種子速度分布發現，種盤轉動時靠近種盤的種群速度加劇，遠離種盤的種群速度則沒有太大變化。為了便于觀察，使用EDEM中的Clipping工具將仿真模型沿種盤表面進行剖開。按照種群速度將充種室中的種群分成2個區域：強制擾動區與摩擦擾動區，強制擾動區為靠近種盤的種群區域，厚約3層種子的平均直徑，主要依靠種盤上的槽齒進行強制擾動；摩擦擾動區為充種室中強制擾動區以外的種群區域，主要靠種子之間的摩擦進行擾動，如圖6所示。結合前期試驗與仿真發現，種子被吸附主要集中在強制擾動區，強制擾動區中的種子被槽齒定向擾動后速度增大，同時打破了種群的堆積狀態，降低了種群間的內摩擦阻力，更易于被種盤上型孔吸附，因此本文重點針對強制擾動區的種子進行研究。根據前述輔助擾種原理，適當增大種子的在被型孔吸附前的初速度能夠減小負壓可降低功耗，并結合文獻[25]，提取強制擾動區種子種群平均速度（下文皆用vq代指）作為擾動強度的評價指標。

2.4 仿真結果與分析

圖7為不同種盤在80 r/min轉速下vq的變化趨勢。在同一槽齒數目、不同槽齒厚度條件下，種群平均速度vq隨槽齒厚度增加呈現先增加后降低的趨勢，分析其原因在于：槽齒厚度從0.5增大到1.0 mm時，槽齒厚度的增加使得種盤對種群擾動加劇，槽齒對種群有拖帶但種子未被帶出充種室（圖8a和8b），強制擾動區種群受到較大擾動，即存在vq呈現增大趨勢；1.0增大到1.5 mm時，槽齒厚度的增加使部分種子被槽齒帶出充種室，摩擦擾動區補充進來的種子尚未受到槽齒結構的擾動（圖8c），因此出現vq的下降。隨著仿真時間的推移，盡管vq出現了波動，但總體趨勢不變，這表明適當增大槽齒厚度可提高對強制擾動區種群的擾動強度，但槽齒厚度過大時會有相反的效果。

在相同槽齒厚度、不同槽齒數目條件下，隨著槽齒數目的增加，種群平均速度vq隨之上升，槽齒數目由6增加到12時，vq增長明顯，槽齒數目由12增加到18時，vq增長趨勢放緩。槽齒數目的增加使得種群與種盤上槽齒的接觸更加頻繁，種群受到槽齒定向擾動的頻率增加，從而導致vq的增大。

上述分析表明，槽齒數目為18的種盤對強制擾動區種群的擾動強度最大，圖9為槽齒數目為18、不同槽齒厚度的種盤在3種轉速下vq的變化。從圖中可看出，隨著種盤轉速的提高，各種盤的vq均增大，表明所設計的種盤皆有輔助擾種作用。在3種轉速下，槽齒厚度為1.0 mm時vq均是最大，表明槽齒厚度為1.0 mm的種盤對強制擾動區種群具有最強的擾種作用。綜上所述，槽齒數目18、槽齒厚度1.0 mm的種盤具有較強的擾種作用。

3 臺架試驗

為探尋種盤輔助擾動對漏充率的影響，使用仿真分析的9種種盤進行充種性能試驗，優選出充種性能最佳的種盤，并將最佳槽齒結構參數的種盤安裝在油菜氣力槽齒盤式排種器上進行排種性能試驗，驗證具有輔助擾種結構的種盤對提高氣力式排種器精量穴播排種性能的效果。

3.1 試驗設備

臺架試驗包括2部分：充種性能試驗與排種性能試驗。充種性能試驗臺主要包括HG-250型旋渦風泵（浙江森森集團）、U型壓力計（量程0～12 000 Pa)、TB86BL120-430型步進電機（常州遠控有限公司）、油菜氣力槽齒盤式穴播排種器、i-SPEED 3高速攝像系統（日本Olympus公司）等，如圖10a所示。排種性能試驗臺以JPS-12型排種性能檢測試驗臺（黑龍江省農業機械化工程科學院）為平臺，包括HG-250型旋渦風泵（浙江森森集團）、油菜氣力槽齒盤式穴播排種器等，如圖10b所示。

3.2 試驗方法

3.2.1 充種性能試驗

充種性能試驗以湖北國科高新技術有限公司生產的袋裝華油雜62油菜種子為試驗材料，其千粒質量為4.45 g，種子平均粒徑為1.8 mm，含水率為7.8%，球形度為91.5%。根據仿真模型參數加工試制種盤，將其裝在油菜氣力槽齒盤式穴播排種器上，排種器的殼體采用透明外殼，方便通過高速攝像系統進行拍攝。為獲得較優的種盤型式，并驗證EDEM仿真的合理性，開展不同轉速下種盤型式對排種性能影響的試驗。參照GB/T 6973-2005《單粒（精密）播種機試驗方法》，采用高速攝像對排種器的正面進行拍攝，拍攝種盤轉動12圈的視頻，共432個型孔的圖像，從中隨機選出360個連續型孔的圖像進行統計，每組試驗重復3次，取平均值作為試驗結果進行記錄，按式（3）～（4）計算種盤的漏充率與充種合格率。

式中L為漏充率，%；Q為充種合格率，%；n1為沒有充上種子的型孔數；n2為充入1粒或2粒種子的型孔數；N1為統計的總型孔數，本文N1=360。

選取槽齒數目A、槽齒厚度B、種盤轉速C和工作負壓D為試驗因素，以漏充率和充種合格率為試驗指標，根據上述仿真分析，槽齒數目選擇6、12、18 共3個水平；由前期試驗可知，槽齒厚度過小，無法對種群提供有效擾動，槽齒厚度過大則會出現槽齒帶種現象，本文選擇0.5、1.0、1.5 mm 3個水平進行試驗；種盤轉速選取40、60、80 r/min 3個水平可滿足田間作業速度為3～8 km/h的油菜種植農藝要求；負壓過大過小均不利于油菜精量充種性能，負壓較小時，型孔吸附力較小則漏充率增加，負壓較大時易造成型孔吸附多粒種子，前期試驗得出負壓范圍1 500～2 500 Pa可滿足實際需要，故選擇負壓1 500、2 000、2 500 Pa進行正交試驗。試驗按照四因素三水平L9（34）正交表進行試驗設計，共9組試驗，每組重復3次取平均值進行數據記錄。試驗因素水平如表1所示。

表1 充種性能試驗因素水平表Table 1 Factor level table of seed filling performance test

3.2.2 穴播排種性能試驗

排種性能試驗以中國深圳創世紀有限公司選育的袋裝創雜油17號油菜種子為試驗材料，其材料特性如下：千粒質量為4.5 g，種子平均粒徑為2.0 mm，球形度為97.7%。將排種器安裝在JPS-12型排種性能檢測試驗臺上，設定油菜穴距為0.05 m，根據種盤轉速與種帶速度轉換公式（5）得到種盤轉速與種帶速度的對應關系，如表2所示。

表2 種盤轉速與種帶速度的對應關系Table 2 Matching table of seed plate rotational speed and seed belt speed

式中n為種盤轉速，r/min；l為油菜穴距，m；Vm為種帶速度，km/h。試驗因素為種盤轉速C與工作負壓D，因素水平如表3所示，進行三水平析因試驗。參照國家標準GB/T6973-2005，試驗時每個條件下重復3次取平均值，每次試驗選取750穴，統計空穴數與合格的穴數。相關試驗指標計算公式如式（6）與式（7）所示。

表3 排種性能試驗因素水平表Table 3 Factor level table of seeding performance test

式中Xk為空穴率，%；Xh為穴粒數合格率，%；x1為穴中無種子的穴數；x2為穴種子數目為1或2的穴數；xn為總穴數。

3.3 充種性能試驗結果與分析

充種性能試驗結果如表4所示。漏充率越低，充種合格率越高，排種器的排種性能越好[26-27]，為分析不同試驗因素對排種器排種性能的影響大小，對試驗結果進行極差分析，結果如表4所示。

表4 充種性能試驗結果Table 4 Seed filling performance results

試驗表明，影響漏充率的主次因素分別為種盤轉速C、槽齒數目A、槽齒厚度B、工作負壓D。影響充種合格率的主次因素分別為種盤轉速C、槽齒數目A、槽齒厚度B、工作負壓D。根據表4極差分析結果，按照A3B2C1D2進行試驗，重復3次，得到與仿真結果一致的A3B2種盤組合，即槽齒數目為18、槽齒厚度為1.0 mm的種盤組合具有較強的擾種作用，能夠顯著降低種子漏充率，提高種子充種合格率。

根據EDEM數值模擬與充種性能試驗可知：隨著槽齒數目的增加，vq不斷增大，漏充率隨之降低；隨著槽齒厚度的增加，vq先增大后減小，漏充率先降低后升高，vq與漏充率呈負相關。結合前述理論分析知臺架試驗結果增大vq可降低漏充率。丁力等[25]在種盤上設計了一種型孔凸臺進行輔助充種，可在不增大工作負壓的情況下實現玉米高速播種；張國忠等[28]設計了一種導向型攪種裝置并進行了試驗，結果表明安裝導向型攪種裝置后工作氣流真空度要求降低，水稻充種性能得到改善；賈洪雷等[29]通過在種盤上增設導種槽等改善了大豆排種器在高速情況下負壓驟降情況下的排種性能。以上學者在玉米、水稻、大豆等多種作物氣力盤式排種器方面的研究可看出，在種盤上增設擾種裝置可有效改善充種性能，其本質均是利用擾種裝置給充種室中貼近種盤區域種群提供與種盤轉動方向一致的初速度，降低種子被型孔吸附所需負壓，進而降低漏充率。因此，對于氣力盤式排種器，利用輔助擾種增大強制擾動區種群的平均速度是降低漏充率的有效措施。

為檢驗擾動式種盤與無擾動式種盤在低負壓條件下的充種性能，選用槽齒數為18、槽齒厚度為1.0mm的種盤與傳統平面盤進行對比，給定負壓為1 500 Pa時，種盤轉速以20 r/min為間隔，分別選取40、60、80 r/min進行臺架試驗，以漏充率為評價指標，結果如圖11所示。

2種種盤的漏充率變化趨勢相似，擾動式種盤的漏充率明顯比無擾動式種盤低，隨著種盤轉速的增加，2種種盤的漏充率差距加大：種盤轉速為40 r/min時，槽齒盤比平面盤漏充率低2.85個百分點；種盤轉速增大到80 r/min時，槽齒盤比平面盤漏充率低10.95個百分點。

由上述試驗結果可知：無擾動式平面盤在種盤轉速為40 r/min時漏充率為3.5%，當種盤轉速達到60 r/min時漏充率達到6.85%；擾動式槽齒盤在種盤轉速80 r/min時漏充率低于4.0%，參照NY/T 1143-2006《播種機質量評價技術規范》，無擾動式平面盤在種盤轉速達到60 r/min時不易滿足油菜精量穴播的要求，而擾動式槽齒盤在種盤轉速80 r/min時仍然可滿足油菜穴播的要求。結合上述理論和仿真分析其原因在于：種盤轉速增大時，種子與型孔接觸時間變短，對種群具有定向擾動的槽齒盤可有效打破充種室內種群堆積狀態，利于貼近種盤表面的種子獲得與種盤轉動方向一致的初速度，與無擾動式平面盤相比，延長了種子與型孔的接觸時間，在相同負壓下更易被型孔吸附，從而緩解了因排種器作業速度提高時漏充率高導致穴播排種性能下降的難題。

3.4 穴播排種性能試驗結果與分析

試驗結果如表5所示，將表中試驗數據使用Design-Expert軟件進行擬合，得到空穴率與穴粒數合格率的響應面圖，如圖12與圖13所示。

表5 排種性能試驗結果Table 5 The test results of seeding performance

由圖12可知，工作負壓固定時，隨著種盤轉速的提高，空穴率不斷增大，這是因為轉速提高時，種盤上的型孔不能及時吸附種子，造成空穴率增加；種盤轉速固定時，隨著工作負壓的增大，空穴率不斷減小，這是因為種盤型孔吸附種子需要風機提供工作負壓，當風機提供的工作負壓增大時，由于接觸面積不變，吸力增大，克服了種子重力與種子間相互作用力的作用，使種子更易被型孔吸附住，空穴率降低。

圖13 為穴粒數合格率響應面圖。從圖13中可以看出，工作負壓固定時，隨著種盤轉速的增加，穴粒數合格率整體呈現下降趨勢，工作負壓較小時，穴粒數合格率隨種盤的增加而下降的趨勢更明顯，這是因為隨著種盤轉速的增加，種盤型孔漏充率也在增加，因此造成穴粒數合格率下降，工作負壓較小的時候，低轉速的情況下種盤型孔漏充率低，轉速升高后，提供的工作負壓不足以將種子及時從種群中分離出來并吸附，因此型孔出現漏充率急劇升高，穴粒數合格率則出現急劇下降。工作轉速固定時，隨著工作負壓的增加，穴粒數合格率整體呈上升趨勢，高轉速的情況下上升趨勢更加明顯，這是由于隨著工作負壓的增加，型孔對種子的吸附力在增大，種子漏充率降低，因此穴粒數合格率逐漸增大，高轉速的情況下，低工作負壓時，由于型孔對種子吸附力不足，型孔漏充率升高，導致穴粒數合格率低。經方差分析，去掉不顯著的因素，獲得空穴率Xk、穴粒數合格率Xh與種盤轉速n和工作負壓p之間的擬合方程如下：空穴率越低，穴粒數合格率越高，排種器排種性能越好。使用Design-Expert軟件對以上2個評價指標進行優化，優化目標公式如下：

使用Design-Expert軟件對目標函數進行求解，并對優化結果進行試驗，重復3次，結果如表6所示。

由表6可知，在種盤轉速為40～80 r/min條件下，空穴率均低于3%，穴粒數合格率均大于96%，與理論優化結果之間誤差較小，表明擬合模型可靠性較高。

表6 優化結果與試驗驗證Table 6 Optimization results and test verification

4 田間試驗

為進一步驗證油菜氣力槽齒盤式穴播排種器的大田作業性能，2020年10月30日至11月3日在安徽省樅陽縣進行油菜播種試驗，如圖14所示。試驗材料為排種性能試驗所用的創雜油17號，播種前茬作物為太湖糯稻，留茬高度為0.35～0.45 m，油菜直播機由湖北樺磊農機制造有限公司生產，機具幅寬為2.3 m，可播種8行，行距0.25 m，牽引動力為東方紅LY1104輪式拖拉機，機組前進速度為3.24 km/h。由于在田間作業時機組受地表不平和發動機工作而引起一定程度上的振動影響，故田間試驗和臺架試驗研究存在一定的誤差。利用SG-312風壓風速風量儀實際測得平均工作負壓為2 400 Pa（球頭調節閥控制風壓），利用VC6236P轉速儀實際測得種盤平均轉速為32 r/min，播種面積約3.4 hm2。播種90 d后，對油菜長勢進行測量，在同一塊田中隨機選取5廂，每廂中隨機選取一塊長為1 m，寬為2 m的區域，測量區域內穴數及穴株數，統計得平均空穴率為4.6%（0株為空穴），平均穴株數合格率為90.54%（1～2株為合格穴），油菜平均株距為0.053 m，平均種植密度為（70±4）株/m2。

5 結 論

1）針對氣力式油菜穴播排種器作業速度提高易產生漏充影響穴播排種性能的問題，設計了一種具有槽齒定向擾種式種盤的氣吸式油菜穴播排種器，運用EDEM軟件進行了種盤擾種數值模擬，建立了可劃分強制擾動區與摩擦擾動區的種子與種盤運動接觸仿真模型，提出了充種室強制擾動區種群平均速度作為擾種性能的評價指標，得出槽齒數目為18、槽齒厚度為1.0 mm的擾動式種盤為較優種盤。

2）利用仿真所用的9種種盤進行充種性能試驗，以槽齒厚度、槽齒數目、種盤轉速和工作負壓為試驗因素，以漏充率與充種合格率為評價指標開展四因素三水平正交試驗，通過極差分析得到了充種性能最佳并與仿真結果一致的擾動式槽齒盤，通過臺架對比試驗明確了對種群具有定向擾動的種盤可有效改善充種性能。

3）進行了油菜擾動氣吸式穴播排種器排種性能試驗，以種盤轉速與工作負壓為試驗因素，以空穴率與穴粒數合格率為試驗指標進行三水平析因設計試驗，并對試驗結果進行回歸分析，結果表明在種盤轉速為40～80 r/min，工作負壓在2 392～2 500 Pa的條件下，空穴率均低于3%，穴粒數合格率均高于96%，田間試驗油菜平均種植密度（70±4）株/m2，平均空穴率為4.6%，平均穴粒數合格率為90.54%，滿足油菜農藝種植要求。