玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

王进平　师宝杰　石林榕　黄晓鹏　郑红斌　张耀华　赵武云　孙步功

摘要为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标，设计了结构简单性能测取方便的气吸式排种器试验台，重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197r/min、气吸室负压为4kPa、排种盘型孔直径4mm的工作参数条件下，粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%，满足相关排种试验指标。

关键词 玉米;气吸式;排种试验台;设计

中图分类号 S223.2

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）07-0152-02

中国是现代化农业机械使用大国，农业经济具有重要的地位，农业机械化发展程度是影响农业发展水平的重要因素。随着国家农机研发资金逐年增加、中央财政对农机具购置补贴不断提高，带动了农机行业改革创新、不断发展。农村普遍存在劳动力匮乏、老弱病残占主的问题，人工作业成本攀升，为了节省劳动力、降低劳动强度，人们不断地研制高效率的农业机具。同时，作物生长环境千变万化，农业机具需要具备根据环境和作物生：长情况及时灵活调整的能力叫。

目前，国内外先进的播种机普遍采用气吸式工作原理，主要原因为传统播种器作业速度较低、种子形状和尺寸等都达不到实际要求！;而气吸式排种器是借助气流作用完成种子的分类和播种，与传统的机械式排种器相比，对种子要求不高且节省种子，而且还可以使田间播种均匀，有利于实现高产，是现代玉米播种技术的发展方向。生产实践表明，气吸式播种技术较传统播种技术产量增幅超过30%，有广阔的发展前景。机械化程度较高的气吸式排种器在农村的应用越来越广泛。

气吸式排种器可以用于穴播和点播，对种子外形、尺寸要求不高，可通过调节排种盘的直径、孔的大小及传动比实现不同农作物的播种;且对种子的伤害很低，可以在播种作业速度很高的情况下进行播种I5。通常研究排种器的排种性能都是在固定的试验台，上进行静态试验或者动态试验。《单粒（精密）播种机试验方法》（GB/T6973-2005）中明确规定了静态试验与动态试验的方法间。研究表明，气吸式玉米精量排种器不仅受内在因素的干扰，如吸孔直径吸孔数目、排种盘大小等;而且还受外在因素的影响，如播种作业速度、气吸室真空度和投种高度等，必须设计理想的播种试验台、选取正确合适的参数，才能使播种机的工作效率达到最高。

1整体结构和工作原理

1.1整体结构

玉米滚轮式气吸式排种器试验台主要由气吸式排种器、搅动轮、数字气压表、12V直流蓄电池、机架、风机、12V风机调速器、220V交流电机、交流电机调速器等组成，主要结构如图1所示。

1.2工作原理

接通电源，在电动机的驱动下带动排种器旋转。角铁台架由角铁焊接而成，起到了很好的固定作用，角铁台架与机架螺栓连接，连接处有抬升装置，可以调节排种器位置的高低。角铁台架与交流电机安装板螺栓连接，交流电机安装板与交流电机螺栓连接，交流电机调速器接在220V交流电机上，电动机上带有调速器，可以调节转速的快慢;风机用螺栓连接在机架上，软管与风机、气吸式排种器卡箍连接，气吸式排种器与弯头螺纹连接，弯头与数字气压表密封螺纹连接，风机运转时会在气吸室产生真空，在排种盘的两侧形成一定的压力差，在该压力差的作用下，种子就会吸附在排种盘上旋转;机架与电池托座焊接，电池托座固定12V直流蓄电池，12V风机调速器由十字螺钉连接在角铁台架，可以按照实际需求调节风速的大小;12V直流蓄电池与风机导线连接，搅动轮与12V直流蓄电池导线连接，交流电机调速器与220V交流电机导线连接，风机的动力由蓄电池单独提供。

2关键部件

2.1机架和电动机的选用与设计

机架是试验台的重要部件，承受排种器工作时的全部压力和重力。因此，机架必须要有足够的强度与刚度。本试验台选用性能较好的角铁，在模拟播种过程中，压力和重力通过排种器、电机、蓄电池等最终传给机架，从排种器到机架等一系列受力部件都易产生变形，最终使机架张力增大。因此，研究机架变形对控制产品精度具有十分重要的实际意义，但由于机身中各部件的形状和受力情况比较复杂，用传统类比法分析具有缺陷，因而采用仿真法進行分析。针对播种试验台机架，在实测的基础上进行了Solidworks三维建模，并根据其实际受力情况，给出了优化模型。经实践证明，优化模型完全符合实际要求。机架和电动机结构如图2所示。

本试验选用了劲默牌GEAR HEAD5GN5GU15K齿轮箱90W～l20W微型调控电机交流齿轮减速电机，并在上面安装了马达调速器，变频调速电动机的特点是可以在频率和电压很低的情况下以无冲击电流的方式启动，对电网系统零冲击，节电效果显著;调速时平稳性好、调节范围较大、精度高。变频调速电动机在变频器的驱动下可以实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化0。

2.2排种器的结构

气吸式排种器结构如图3所示，吸种孔均匀分布在排种盘上（图4），在排种盘上设有搅种器，目的是为了防止种子不被吸到排种孔上，导致漏播。其左侧为充种室，与种箱相连;右侧是真空室，风机为其提供负压，使1个或者多个种子成功被吸附。当地轮驱动圆盘转动时，会带着种子到达开沟器正上方，受真空度影响，吸孔一般会吸附2粒或多粒种子，此时刮种器会将多余的种子刮掉只留下单粒种子，防止重播，种子在重力的作用下会掉人曲线导种管中。曲线导种管起到引导种子的作用，当种子从管中滑落时会有一个向后的分速度，该分速度与整机作业向前的速度抵消，使种子的实际速度为0时落种，从而保证了种子在输送带上均匀分布。

2.3排种盘的选用

本试验选用的是精密排种器专用的节能、低噪声风机，配有12V直流电机调速器，风机为排种器提供负压，吸气管尾部安装的数字气压表可记录试验的实时气压。影响气吸式排种气流的因素很多，包括排种盘大小、孔数、孔的形状、种子的外形和尺寸以及工作过程中动态参数、种子吸附状态等因素"。对排种盘在4kPa真空度下，进行0°～60°轴心夹角单因子变量试验，结果表明，吸种孔壁与轴心夹角在0°～45°时，随着夹角增大，漏播率逐渐减小，播种质量提高;当角度在30*～459时，排种效果最佳。

3验证试验

为了验证设计出的玉米排种器试验台的工作可靠性，2018年8月在甘肃农业大学进行了播种试验。本试验选用秋乐牌郑单958号精选玉米种子，排种盘转速197r/min、气吸室负压4kPa、排种盘型孔直径4mm工作参数条件下，参考《单粒（精密）播种机试验方法》（GB6973-2005）2测定了粒距合格指数、重播指数和漏播指数。试验5次重复，并取平均值。试验样机如图5所示。

由表5可知，播种机排种盘转速为197r/min、气吸室负压为4kPa排种盘型孔直径为4mm的工作参数条件下，该排种器粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%，满足设计要求。

4结论

设计了气吸式排种器试验台并进行了排种试验，试验结果表明，在播种机排种盘转速为197r/min.气吸室负压为4kPa、排种盘型孔直径为4mm的工作参数条件下，气吸式精量排种器粒距合格指数均能达到96.8%以上，漏重播指数为2.2%，漏播指数为1.0%，满足排种标准。

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