《毕业设计（论文）超级稻秧钵盘育苗气吸式自动清堵排种器试验研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）超级稻秧钵盘育苗气吸式自动清堵排种器试验研究.doc（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、东北农业大学学士学位论文 学号：A07070045超级稻秧钵盘育苗气吸式自动清堵排种器试验研究学生姓名： 指导教师：所在院系：工程学院所学专业：机械设计及其自动化研究方向：机械设计东 北 农 业 大 学中国哈尔滨2011 年 5 月摘要水稻在我国粮食生产中有着举足轻重的地位，全国有60%的人口以大米为主食。我国水稻种植面积占世界水稻种植面积的30.63 %，总产量居世界第一位。20世纪50年代的水稻矮化育种和70年代的杂交水稻育种引发了我国水稻单产实现了两次突破，使我国水稻生产水平进入了世界先进行列。为了增强我国粮食科技储备能力，促成水稻单产的第三次飞跃，农业部于 1996 年开始组织实施“中
2、国超级稻研究”重大科技项目，经过 10 年攻关，在育种理论、育种材料创制和新品种选育与推广方面取得了国际领先的成果。目前，我国农业正面临着从传统农业向现代农业转变的历史时期，水稻种植机械化是其重要的组成部分。排种器是精密播种机的核心部件，决定精密播种的主要指标是播种均匀度。气吸式精密排种装置具有不伤种子，对种子尺寸要求不严，通用性好和适应高速作业等优点，目前在精密播种机上得到广泛采用。排种器性能的好坏直接决定了播种是否均匀，漏穴状况是否严重等，在农机发展过程中出现过许多类型的排种器，针对水稻机摆钵育苗气吸滚筒式排种器精播催芽种子过程中吸孔堵塞严重，较难清堵这一问题，研制了气吸滚筒式自动清堵排种
3、器，本文将对自动清堵排种器进行试验研究。关键词： 水稻 气吸式排种器 自动清堵 Super rice BoPan seedling technologies in air-suction metering device automatically clear blocked on StudyAbstractRice in Chinas grain production plays a vital role, the national 60% of the population to rice as staple food. The rice planting area of the world
4、 in the rice planting area 30.63 %,output occupies the first. The 1950s dwarfs the rice breeding and the 1970s hybrid rice breeding triggered our rice yield achieved twice breakthrough, causes our country rice production level into the world advanced ranks. In order to enhance Chinas grain productio
5、n and storage ability, contributed to the third leap rice yield, department of agriculture in 1996 began to implement China major science and technology projects yield-increasing capacity, after 10 years tackling, and breeding theory, breeding materials in creating and breeding and promotion has mad
6、e international leading results. At present, Chinas agriculture is facing from traditional agriculture to modem agriculture transformation period of history, the rice planting mechanization is an important part. The device is the core component of precision machine precision seeding, the major index
7、es of the decision to sow is evenness. Suction precise metering device is to seed without hurting seeds, lax, dimensional requirements to high universality and high-speed operation etc and is currently in the precision seeding machine widely adopted. The device to the performance directly determine
8、the sow uniform, whether such as whether the situation is serious hole leakage in agricultural development process, appeared many types of metering device for rice machine, set port seedling gas metering device roller-type absorption process of germination and pure sowing seeds of suction hole jams
9、serious, more difficult qing plugging this problem, developed a gas suction roller-type automatic block clearer, this paper will metering device for automatic block clearer experiment study metering device. Key words: rice ，suction drum-type seed device， auto-cleaning block目录摘要IAbstractII目录.III1 前言4
10、1.1 本研究的目的与意义41.2 国内外研究文献综述41.3 本研究的主要内容52 气吸滚筒播种机的结构与工作原理62.1 结构与工作原理62.2 主要技术指标62.3 气吸式排种器排种质量影响因素的分析.83 排种器关键部件的设计93.1 滚筒的设计93.2 清堵机构的设计134 吸排种试验174.1 试验目的174.2 试验要求174.3 试验材料的特征184.4 试验安排和数据处理204.5 试验结果与分析285 结论29参 考 文 献30致谢321 前言1.1 本研究的目的与意义我国是一个农业大国，农业生产在国民经济中占有重要地位。随着我国经济的高速发展和人民生活水平的日益提高，旧的
11、农业生产方式已经不能满足经济和社会发展的需要。我国农业的发展已经进入新阶段，大力推进农业和农村经济结构战略性调整，逐步实现由粗放式经营向集约化经营方式、传统农业向现代农业两个根本性转变已成为我国农业和农村经济发展的根本任务。应对挑战和加快农业发展，要靠政策、科技和投入，农业科技进步是我国农业和农村经济发展的根本途径。近年来，精密播种已成为播种作业中一个最具研究潜力的热门话题。精密播种是提高粮食单产的一项现代化综合性技术措施，涉及到育种、种子加工、精密播种机具、土壤精细耕作、植保、施肥和灌溉等一系列技术。精密播种技术的实施,可节省大量优良种子，可节省田间间苗、定苗用工，种子分布合理，减少肥料和光
12、能损失，可增加作物产量，经济效益显著，已成为国家“九五”计划和2010年远景目标纲要内容之一。随着育种、种子加工处理技术、农药、除草剂和水利灌溉技术的不断发展与完善,使种子的发芽率和保苗率有了一定的保证，从而使精密播种技术有了更可靠的保证,所以,精密播种机已成为现代播种技术的主要特征和主要发展方向。排种器性能的好坏直接决定了播种是否均匀，漏穴状况是否严重等，在农机发展过程中出现过许多类型的排种器，大致可分为机械式和气动式两大类。机械式精密排种器的工作原理是根据种子粒型和大小，利用排种器的型孔将种子从种群中分离出来，充种、清种和卸种等环节靠种子自重或机械装置来完成。机械式精密排种器具有结构简单、
13、造价低廉、工作可靠性较好、制造工艺要求也不高等优点，在实际应用中占很大比例。但这类排种器对种子尺寸要求较严，只适于外形尺寸一致的种子，对种子的损伤较严重，大多数不适合高速作业和播催芽后的种子，一般用于中小型播种机上。气力式精密排种器通常由拖拉机动力输出轴或由液压系统驱动液压马达带动风机，产生真空吸力或空气压力，使种子按单粒或多粒的农艺要求被吸附在吸孔上，而充种或清种环节靠自重或气力来完成，是一种较先进的排种装置。由于它对播种作物种子的几何尺寸要求不严，只要更换相应的排种元件，即可播多种作物，同时又能适应较高的作业速度而种子损伤小，目前在国内外已得到广泛应用。本文主要工作是超级稻秧钵盘育苗设备中
14、的气力吸种部件自动清堵排种器的设计、种子进行受力分析和对排种器关键参数进行优化，进一步提高育秧机械的性能。1.2 国内外研究文献综述气力式精密播种是一项先进的播种技术。目前，国外气力式精密播种机主要应用在中耕作物上，按排种原理可分为气吸式、气压式和气吹式三类播种机。国外气力式排种器的研究相对较早，已达到较为完善的程度。20世纪60年代以来，前苏联、英、德等国都相继提出了精密排种理论，并作了大量的试验研究。1976年前后，德国研制了GS-23气吸式小麦精播机，该机难以实现单粒排种，而且播种均匀度很差，重播严重。后来，法国研制出一种单粒气吸式小区播种机，它的排种器是一个安装在转轴上的金属盘，盘的周
15、缘分布着若干个吸嘴与圆盘内腔的真空负压相连。该机通过更换不同的吸嘴可以播种小麦、玉米、向日葵等作物。奥地利的Wintersteiger自走式小麦精播机也属于气吸式精量播种机，该机的排种器是一对组合吸缝盘和驱动轮，由两个不同形状隙缝的交叉形成一系列不同形状的组合吸孔。该机的最大特点就是没有输种管，排种器与开沟器融于一体，投种点低，有利于精密粒距的形成。从国内气吸式精播机研究的发展和现状可以看出，中耕作物的气吸式精量播种机发展的比较快，一些成功的机型得到了一定的推广和应用。但国内气吸式精密播种机的研究大部分只是局限于对排种器的改进和研制上，对气吸式排种器的理论研究及整体研究有所欠缺，理论方面如中国
16、农机化科学研究院的李林曾对气吸式排种器的理论作了初步的研究，进行了垂直圆盘式气吸式排种器理论的定性分析，指出了气吸式排种器性能影响的主要因素有真空压力、排种盘转速、吸种孔直径等。吉林农业大学的盛江源等也曾对气吸式排种器的力学模型进行了研究，指出了种子在气流中的受力数学模型。这些对建立气吸式排种器的理论都具有重要的作用。但到目前为止，还没有真正成型的气吸式排种器的理论，所研究的原理、结构形式多种多样，除了研究玉米、甜菜、大豆等主要中耕作物的精播机外，还研究了花生、小麦、水稻、人参等的精播，并取得了一定成果，许多排种器试验研究效果较好，但应用于实际的不多。实际生产中的精密播种机处于机型较老、类型少
17、和性能较落后的状态，有待于进一步发展。在当前水稻精密育秧方面：水稻高产栽培的农艺要求，种子必须“破胸、露白”，但是这样的种子在播种中极易受到机械的伤害，影响出苗率；其次，每穴种子最多不超过两粒，最好保证一粒，多于两粒则抑制植株的分蘖能力，影响产量，同时造成优良种子的浪费。这些则是现有排种器难以满足的，也是水稻精密播种机难以攻克的关键技术。为满足杂交水稻育秧过程中每穴12粒的要求，1997年由农业部南京农机化研究所首创了振动气吸原理，研制成气吸震动式水稻穴盘育秧精量播种机。该机完全能满足每穴12粒，空穴率4%以下，合格率90%以上的要求，实现了对秧盘的机械化精量播种，每小时可达360-500盘。
18、但是，该机同现有的水稻育秧设备一样，均需配备专用的育秧盘，成本较高。上述提及的水稻育秧精量播种机和精量排种器代表了当前该领域的最新研制水平。针对现有气吸滚筒式排种器在精播芽种过程中吸孔堵塞问题，设计了气吸滚筒式自动清堵排种器，并在水稻机摆钵育苗播种时进行了试验。1.3 本研究的主要内容该论文主要从以下三个方面进行研究（1）参阅相关文献，了解国内外排种器的研究现状，针对现有气吸滚筒式排种器在精播芽种过程中吸孔堵塞问题，参考气吸式排种器的结构，设计自动清堵排种器。（2）在设计排种器的基础上对气吸式排种器工作过程中种子受力进行了分析。（3）试验并进行数据处理，根据实验结果，对水稻育秧播种设备的气力吸
19、排种部件的性能进行分析。2 气吸滚筒播种机的结构与工作原理2.1 结构与工作原理如图2-1为一台水稻穴盘播种机结构图，它主要由以下部件组成：钵盘自动分离机构，秧盘进给传动机构，铺土及覆土装置，气吸式精播种机构等以及机架几部分组成。大多数联合播种机类似机械行业的加工流水线，从秧盘叠放、落下、分离、输送、铺土、播种、覆土等工序全部自动化，生产率在 180430 盘/小时。1钵盘自动分离机构 2电机 3、7播土装置 4、6压穴棍 5播种装置 8刮土板9机架图2-1水稻育秧机整体结构图工作原理钵盘由链条带动朝前运动，链轮和钵盘分离装置呈一定速度关系保证钵盘的连续供给，同时链条速度与排种装置中滚筒转速也
20、呈一定得比例关系保证钵盘上的孔与排种器上的孔合理配合，从而实现精确排种。为了实现排种精确，避免钵盘滑移，另设有对穴精播装置。2.2 主要技术指标钵盘有效宽度 ：314mm ； 粒距规格：列距 20mm ，行距 19mm；每穴精播粒数：12粒（合格率85%）；13粒（合格率95%）；空穴率：1%；重播粒数（4粒/穴）4%；滚筒转速620r/min；传动系统动力：220V 11.5 KW ；气吸系统动力：220V 11.5 KW ；作业效率：180400盘/h ； 2.2.1 机摆钵盘的规格如图2-2所示，机摆钵盘由江苏省台洲市工程塑料厂生产，每个钵盘分布有7232=448穴。1.钵盘步进矩形槽2
21、.钵盘营养钵图2-2 水稻机摆钵盘营养钵尺寸：上孔径16 mm，下孔径12 mm，钵体高度16 mm，相邻钵间距19.05 mm20 mm，钵盘两侧加工有步进矩形槽用以驱动播种齿盘并带动滚筒转动，矩形槽尺寸为9 mm9 mm，矩形槽沿钵盘纵向排列的间距为19.05 mm，即相邻矩形槽间距等于相邻营养钵中心距。2.2.2 种子规格尺寸按照农艺要求，杂交水稻每穴播种12 粒，多于两粒为重播，会抑制植株分蘖并造成优良种子的浪费，少于1 粒则成漏播。同时催芽播种的种子要达到破胸露白，芽长约1 mm 左右，过长则在播种过程中易被伤害。本试验的种子为东北农业大学培育的东农419，催芽前、后种子尺寸如表2-
22、1 所示。表2-1催芽前、后种子尺寸种子规格催芽前催芽后长7.767.91宽2.963.24高2.173.29注：每次随机取样3050 粒，以上数据为10 次平均值。由表1 可见，被催芽的种子达到精播状态时其长、宽、厚尺寸平均比催芽前增加5%8%。2.3 气吸式排种器排种质量影响因素分析2.3.1真空吸力值对播种质量的影响真空吸力的大小受种子类型及品种的制约，每一种作物品种都有一个最佳的真空吸力范围。真空度减小时，漏吸率会增大，当真空度超过最佳值时，重吸率将会增加。同时，随着真空度的增大，漏吸率减小，重吸率增加，排种性能有所改善，但对排种质量影响不明显。原因是气压值过低时吸附力不足以克服种子的
23、重力使充种率下降、漏播增加，反之，重播增加。实际工作中由于风机与排种器之间存在管路压力损失（一般为40%左右）及机器振动的影响，在设计时一般取值稍大。2.3.2排种滚筒转速对播种质量的影响排种滚筒转速的大小应保证在排种质量合格条件下的最佳工作速度。一方面，滚筒转速越高，种子的离心惯性力越大，气吸室所需的真空度越大，为防止出现漏吸，就需要适当提高风机的转速；另一方面，随着滚筒转速的提高，吸孔与种子的接触时间缩短，使得部分吸孔由于来不及吸种或吸种不充分脱落造成空穴，合格率下降，也需要适当提高真空度，但真空度的增加，回使重播率增大，进而增加清种压力。2.3.3投种高度与投种速度对播种质量的影响投种高
24、度是决定投种时间的重要参数，对排种均匀性有很大影响。从排种口均匀排出的种子经过这段路程后，由于受空气阻力和导种管壁碰撞的影响，使种子无法保持初始时的均匀间距。投种高度愈大，种子经历的路程愈长，所受的干扰就愈大，加剧种子分布均匀性变差。因此，应尽量采取与种子下落轨迹相吻合的曲率及适当缩短导种管长度，当采用圆盘开沟器时，应减小开沟器高度，降低投种高度。实际上播种机播种质量除受上述因素影响外，还受外界因素的影响，如排种器工作过程中的震动、冲击，充种区种子群分布情况及种粒之间的碰撞等，这些随机因素的影响也会使播种机的播种性能有所下降。3 排种器关键部件的设计排种器是精密播种装置的关键部件。主要是解决如
25、何有效、精确的瞬间将种子从工作部件的表面分离并着陆于承种钵盘上而且不产生位移。从而达到精量播种的目的。目前在水稻精密播种机中主要有机械式(槽轮式、型孔式、勺式、转盘式和带式等)和气力式(气吸式和气吹式)两种类型。机械式结构简单，制造容易，落种精度高。但对种子外形尺寸要求严格，伤种率较高；尤其是对于催芽后湿度较高的种子，因种子之间及种子与具有型孔的构件表面之间的相互粘附力和干种子相比显著增大，导致种子的精确分离过程难以完成。3.1 滚筒的设计根据水稻催芽种子的尺寸（如表2-1）以及杂交稻每穴播种12 粒的农艺要求，为提高排种滚筒的充种性能，滚筒外表面分布2414=336 个半球形窝眼，其半径为S
26、R4.2 mm 和SR 4.5 mm 两种规格的滚筒各一件进行对比试验；滚筒内表面沿圆周方向与窝眼对应位置设计成0.8 mm1.2 mm 的环形槽（槽宽槽深），则该环形槽与半球窝眼相贯分别形成ab（约0.8 mm4.0 mm 和0.8 mm5.0 mm）的长孔。如图3-1所示。图3-1窝眼滚筒的结构气吸式精密排种器是利用气流压力差从种子堆吸取种子并依次将其排出，是以气流为载体完成吸排种的。具有通用性好，对种子大小和形状没有严格的要求，播种精度高，而且不伤种子。但对气密性要求较高，能耗大。考虑到设备的通用性，适合包衣及催芽的水稻种子。为此，该机的排种器设计成气吸滚筒式。排种器的结构如图3-2所示
27、，主要由滚筒、空心轴、负压室等组成。滚筒的内腔是一全封闭的真空负压室，表面有与钵盘凹穴相对应的吸孔和真空室相通。在排种器内部设计为两个室：即吸种室和排种室。其中，吸种室通过空心轴的左侧与负压真空发生器连通，容积较大，目的是使滚筒表面均布的各个吸孔的真空度基本接近，达到吸力相同，保证吸种均匀一致。为此，滚筒内设计有负压均布管，该均布管表面设计成非等距分布的小孔。排种室通过空心轴的右侧与大气相通，容积较小，约占气室总容积的1/30。因其内外均与大气相通，吸孔内外的压差为零。使种子进入此区的瞬间依靠种子自身的重力和在排种机构的共同作用下，完成排种。滚筒的立体图如图3-3所示。1密封圈2轴承3滚筒端盖
28、（一）4滚筒5吸气轴6螺栓7垫圈8滚筒端盖（二）9弹簧图3-2 排种器的构造图3-3 滚筒立体图工作时，吸气系统抽走滚筒内腔的空气，在吸种区产生负压，使吸孔的内外两端形成压差。当滚筒上某排吸孔绕固定空心轴旋转至该吸种区时，在吸孔内外压差的作用下，每个吸孔可吸附13粒种子并随滚筒一起继续匀速转动。经过清种装置时，多余的种子被清除，每个吸孔只保留12粒种子，其中每孔1粒达80%以上，清掉的种子回到种子回收箱内；当被吸孔吸附住的种子转至滚筒正下方的排种区时，由于该区对应的吸孔内端与大气相通，负压被切断并处于增压状态，吸孔内外压力差为零，种子不再受有吸力，在自身重力和清种机构的作用下，通过导种机构落入
29、承种钵盘的穴坑内，完成种子连续定粒、定位播种。在对图3-3设计的滚筒进行排种试验时，发现存在以下问题：刚开始时，播种精度较高，空穴率和重播率低，单粒率较高；但工作一段时间后，空穴率和重播率急剧增加，单粒率逐渐下降，甚至出现种纸带上的某些位置长时间空穴的情况。经反复试验及观察发现，除个别是因为种子落到下纸带之后弹跳造成空穴外，主要原因是吸种堵塞，改变了真空气室内的气流分布，导致各孔吸力的均匀性下降，造成空穴率和重播率增加。经试验分析得知，吸孔堵塞是由于吸孔直径相对滚筒的壁厚较小，每个吸孔的孔道变得相对细长，种子箱中的稻芒、断种芽、碎米粒等杂质，被吸孔吸入后不易通过而卡在吸孔中，使得吸孔产生堵塞。
30、在部分吸孔被堵塞后，造成滚筒内腔真空度增大，吸孔吸附种子的性能增强，吸孔吸附种子的粒数增加。设计方案之一： 图3-4 单层滚筒结构 图3-5 双层滚筒结构 1 内层滚筒 2 外层滚筒根据上述分析，滚筒上吸孔堵塞的主要是因为孔道细长所造成的。为此，吸孔设计成如图3-4所示的倒圆台型。经试验证实，这种倒圆台型结构的吸孔很少出现堵塞现象，即使有的吸孔偶尔发生堵塞，其中的绝大多数也会随着滚筒的旋转自行清除。吸孔堵塞这一难题基本得到解决。不足之处是加工麻烦，制造成本相对较高。而且在探究吸孔直径对吸种率影响的试验过程中，难以再改变吸孔直径和相邻两吸孔的间距。设计方案之二：借鉴中国农业大学庞昌乐和广西省北海
31、市农机化研究所庞振强等对双层滚筒排种器的研究方法，即在单层滚筒上加薄壁外层（约0.2厚的薄铜皮），构成“双层滚筒”结构，如图3-5所示。其内层滚筒上的吸孔直径较大，有利于被吸入的杂质通过（试验表明，内层滚筒上的吸孔越大越有利于杂质的通过，但受滚筒圆周方向吸孔孔距和负压消除室结构尺寸的限制）。而在外层薄铜皮上加工成小的吸孔（单孔或双孔）与内层滚筒上的吸孔相对应。虽然外层滚筒上的吸孔仍然较小,但由于很薄，孔道变短，从而有效地解决了吸孔堵塞问题。缺点是内外层的吸孔对中非常困难，也无法再改变吸孔直径和相邻两吸孔的间距。结合以上两种方案，本设计做了进一步改进，主要结构如图3-6、3-7所示： 图3-6
32、滚筒结构简图 图3-7 滚筒仿真3.2 清堵机构的设计气吸滚筒式自动清堵排种器的结构如图3-8 所示，主要由种箱、高频振动给料器、负压窝眼滚筒、弹齿清种机构、步进齿盘等构成。1.种箱2.高频振动给料器3.步进钵盘4.步进齿盘5.弹齿清（堵）种机构6.窝眼滚筒7.滚筒护罩8.负压均布管9.毛刷图3-8 气吸滚筒式自动清堵排种器结构工作原理：首先在种箱充种区，依靠窝眼的自填充性能和吸孔的吸力辅助完成充种，而滚筒的转动则是通过钵盘两侧的步进槽孔驱动滚筒两侧的步进齿盘来完成。当充种的一排窝眼在钵盘的驱动下顺时针旋转离开充种区后，首先被同向旋转的毛刷刷掉窝眼上多余的种子，剩余的种子依靠吸力随滚筒继续旋转
33、进入窝眼滚筒护罩内，当该排窝眼旋至排种区时，恰好机摆钵盘的一排钵体也进入排种区待种。这时筒内的弹齿清种（堵）机构的弹齿强制性把窝眼内的种子轻轻弹出，种子便落入对应的钵盘钵体内，完成对靶播种，与此同时弹齿又对吸孔进行一次自动清堵。3.2.1 吸孔堵塞剖析对气吸滚筒式排种器吸排芽种试验过程中观察到，刚开始时，吸排种性能比较理想，随后吸孔就被杂质、种芽和稻芒等堵塞，排种性能开始下降，空穴率逐渐增加。无论通过改变吸孔直径大小、结构形状还是增减风量，吸孔堵塞现象均存在，而且工作时间愈长，堵塞愈为严重。在对吸孔堵塞物清除过程中，发现堵塞吸孔的杂质中大多为细枝梗，其次是细长稻壳皮，再其次是稻芒和种芽。其中有
34、些杂质可在排种时被清除，不影响再次吸种，而水稻细枝梗、细长稻壳和稻芒因含水率较大、较柔软，因此70%以上被卡在细孔孔道内，只能依靠手工清除。3.2.2 自动清堵机构及工作原理为解决吸孔堵塞问题，在滚筒内部设计了自动清堵机构。该机构由弹齿、支撑板、固定轴构成。其中每个环槽内各有1 根弹齿，滚筒旋转时，弹齿可在环槽内滑动。如图3-9 所示。1空心轴 2弹齿3弹齿轴 4弹齿轴固定销5螺钉 6弹齿7弹齿轴支撑盘图3-9 自动清堵机构的构成其清堵机理是，当位于窝眼内的种子受到吸力作用，脱离种群随滚筒一同施转而不致于脱落，到达排种位置时，位于滚筒内的弹齿则顺筒内壁的环槽滑行进入窝眼，一是弹性推出窝眼内的种
35、子并使之落入钵中，实现对靶播种；二是弹齿在推出种子过程中又自动清除掉吸孔内的杂质，从而保证每一个吸孔始终处于最初工作状态。3.2.3 排种器参数的选择参数确定（1）内滚筒直径Dg及长度L的确定，滚筒直径Dg取决于生产率和吸气室的真空度以及吸、投种时间的相互制约关系。在生产率一定的情况下，Dg增大，可以使滚筒的转速降低，有利于吸种，减少漏播率。但播种装置和吸室均相应增大，导致气力系统的真空度不足，滚筒对种子的吸附力下降，造成空穴率增加。如果滚筒直径太小，为保证生产率不变，则滚筒转速必须提高，造成吸、投种时间减少和投种时种子离心力大而引起反弹等，也容易形成空穴。综合考虑各个影响因素，并根据该设计的
36、结构要求，设计滚筒直径Dg=85mm；又由插秧机秧片（60030030）及通用软塑育秧穴盘（2915=435穴）的规格，确定滚筒长度。 图3-10滚筒转速对生产率的影响（2）吸孔数量的确定，吸孔的排布应不影响吸种、排种和落种。由于受吸孔与吸孔之间距离、布局和滚筒直径等的限制。吸孔之间太近，在吸附种子时两相邻吸孔之间容易吸附多余的种子，影响排种器性能。此外，吸孔多，漏气也会增多，要求气力系统提供更大的真空度。因此，根据插秧机纵、横向秧苗进给技术指标，确定吸孔间距为20，沿滚筒轴向均布15列吸孔，沿滚筒圆周方向每列均布29行吸孔。即：滚筒表面上呈矩阵式均匀分布2915=435个吸孔。（3）滚筒转速
37、和生产率的确定，当滚筒直径和吸孔数确定后，生产率仅与滚筒转速有关。其关系式为：其中: 一生产率（m/h）滚筒周长（m）滚筒转速（r/min）如前所述，滚筒上沿圆周均布的吸孔行数Z=29，吸孔间距k=20mm。则：滚筒的周长=2920/1000=0.58m，代入上式得：生产率即：生产率与滚筒转速成正比，滚筒转速对生产率的影响如图3-10所示。本设计最高生产率为400m/h，则滚筒最高转速rpm 。滚筒的最高角速度=1.2则滚筒外表面的最大线速度=0.11。（4）滚筒吸种时间的确定，吸种时间为滚筒上某排（行）吸孔经过充种区所用的时间。滚筒上某排（行）吸孔与种子有效接触的圆弧行程的长短将直接影响吸种
38、性能。本设计的吸种区段对应的角度=60。则吸种时间： 即：吸种时间与滚筒转速成反比。式中：吸种时间 s吸种区段圆弧长度m滚筒表面的线速度 m/s把=11.5 r/min带入上式得：最短吸种时间=0.87 s4 吸排种试验本试验以气吸式排种器为主要对象，研究探讨其用于水稻单（双）粒播种并用钵盘定位和封种的有关影响因素及能够达到的较优水平。由于影响气吸式播种机播种质量的因素很多，本文主要对种子特征、滚筒的转速、吸孔规格和数量以及投种高度等因素作了初步试验和分析。4.1 试验目的通过试验,验证钵盘的有关技术指标。主要包括：粒距、穴播粒数、空穴率和重播率等因素。总结出滚筒上吸孔孔径d、转数n与所要求的
39、最低真空度P之间的关系及变化规律。4.2 试验要求4.2.1 试验材料种子质量是影响吸种效果的重要因素。为此，试验用的水稻种子必须籽粒饱满，精选、脱芒、去梗、除掉杂草种子和其他夹杂物，然后再通过盐水比重选，选出大小整齐的种子，凉干表面水分或包衣后即可作为试验用种；对于催芽种子，催出的芽要短，约1左右，只达破胸露白程度，而且芽长要整齐一致。4.2.2 取样控制吸气系统的风量，待机器运转正常，吸室内真空度恒定后，开始取样。样本为分段随机抽取，每次随机抽取1个钵盘，连续抽取10个钵盘，统计出钵盘上种子分布的各项指标。4.2.3 性能指标吸种性能指标主要包括：吸种率的合格率：97%单双粒（12粒/穴）
40、吸种率95% ； 单粒吸种率80% ；（13粒/穴）吸种率96% ；空穴率5%；4.3 试验材料的特征本试验所采用的水稻品种为东优9901。4.3.1 种子的尺寸特征试验表明，种子的形状、尺寸以及密度都对吸排种性能有较大影响。每次随机取种1000粒，共12次，用游标卡尺(精度为0.02mm)测量种子长、宽、厚尺寸特征如下表4-1：表4-1种子的尺寸特征形状特征测试项目长 度（）宽 度（）厚 度（）最 大 值8.342.962.22最 小 值7.522.682.06平 均 值7.842.822.14用折线图来描述种子的尺寸特征，如下图4-1所示： 图4-1种子尺寸特征分布4.3.2 芽种的尺寸特
41、征稻种经盐水选种和清水清洗后，浸种72h左右，然后放在适宜的温度和湿度下发芽，温度范围一般为25C028C0，大约48h后，芽长lmm-2mm，含水率达到25%以下时即可试验。取样同前，测得芽种的长、宽、厚三尺寸特征如下表4-2；图4-2为用折线图来描述种子的尺寸特征。表4-2芽种尺寸特征形状特征测试项目长 度（）宽 度（）厚 度（）最 大 值9.563.462.82最 小 值8.322.982.26平 均 值8.943.222.53图4-2 芽种尺寸特征分布4.4 试验安排和数据处理试验分单层滚筒试验和双层滚筒试验两步进行。每次试验均重复三次，试验结果平均值见表4-3、表4-4、表4-5和表
42、4-6。分析结果如图4-3、图4-4、图4-5、图4-6、图4-7、图4-8和图4-9所示。4.4.1 单层滚筒试验4.4.1.1试单层滚筒吸孔直径对种子分布“四因素”的影响测试单层滚筒的种子分布是在恒定真空度、转速n=10r/min、孔数（448）的条件下，吸孔直径变化（由1.0到2.5）对钵盘上种子分布“四因素（单粒率、双粒率、重播率、漏播率）”的影响。取样过程：每次随机抽取1个钵盘（长611mm,宽318mm），共连续抽取10次。测量因素包括：穴距（行距、列距）、穴数、每穴粒数等因素。然后分别统计出钵盘上每穴0粒（空穴率）、1粒、2粒及3粒以上（重播率）种子的概率作为排种性能的评价指标。
43、由图4-3，在恒定真空度、转速n=10r/min、孔数（448）的条件下，随着吸孔直径加大，双粒率和重播率增幅均较大，而漏播率迅速降低，单粒合格率下降。其中，在吸孔直径为1.8mm之后，单粒合格率为急速下降；图4-3孔径对四因素的影响综合分析图上四因数曲线的变化情况，在真空度相同的条件下，孔径过小会使吸力不足，导致漏播增加；而孔径过大又会使滚筒漏气量增加，吸排种效果同样会变差。因此，需要选择合适于种子大小的吸种孔径。由图4-1看出：在保证滚筒内具有足够的真空度P情况下，采用单层滚筒结构时，随着吸孔孔径的增大，空穴率（漏播率）相应减少，但重播率相应增加。由图4-3可知：吸孔直径为1.8mm时，单
44、双粒合格率之和达93%以上，漏播率低于3%，综合指标较佳。 4.4.1.2试单层滚筒转速对种子分布“四因素”的影响测试单层滚筒在恒定真空度、吸孔直径（1.8）、孔数（448）的条件下，滚筒转速变化（由n=8r/min到n=20r/min）对钵盘上种子分布“四因素”的影响。图4-4滚筒转速对四因素的影响由图4-4可见：在恒定真空度、吸孔直径（1.8）、孔数（448）和吸孔不堵塞的情况下，随着滚筒转速的增加，双粒率和重播率均缓慢下降；漏播率则上升，并且在滚筒转速超过12r/min时，增幅比较明显；而在滚筒转速10r/min12r/min范围内单粒合格率可达82% ，单双粒合格率之和达96%以上。图
45、4-5滚筒转速对穴距合格率的影响由图4-5比较明显看出：随着滚筒转速的增加，列距合格率的平均值达96% ；而行距合格率的平均值变化较大：其中在滚筒转速n=12r/min之前，行距合格率的平均值在96%以上，当滚筒转速超过12r/min时，行距合格率的平均值急速下降。4.4.1.3 测试单层滚筒种子的分布情况测试单层滚筒在恒定真空度、吸孔直径（1.8）、孔数（448）和转速（n=12r/min）的条件下，钵盘上种子的分布情况。表4-3单层滚筒吸播种状态下穴距的测定抽样序号测定项目一二三四五六七八九十平均85穴列距149515441504155615831623166317221781179916
46、27.90穴行距15041594157516151744182118901972206020991823.列距平均值15.115.615.215.716.016.416.817.418.018.216.4行距平均值15.216.115.916.317.618.419.119.920.821.218.4如表4-3和表4-4分别为单层滚筒吸播种状态下穴距和单穴种子粒数分布情况。图4-6和图4-7均为直观示意图。其中，每个试验序号均测试3次，取其平均值作为指标值。在单层滚筒吸播种试验过程中观察到：随着作业时间的延长，滚筒上的吸孔堵塞现象越来越严重，导致滚筒内真空度上升，造成重播率增加、双粒率和空穴率均增幅较大、而单粒率则大幅度减小。图4-6单层滚筒吸播种状态下穴距分布示意图 表4-4单层滚筒吸播种状态下单穴种子数的测定 位：个/穴/片 抽样序号测定项目一二三四五六七八九十平均概率%0粒
