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1、1由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD 图纸等，联系小颗粒包衣种子排种器设计摘 要：排种器是实现精密播种技术的核心部件，其工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性、种子的出苗率等。由于气吸振动式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好、适应性强的优点，且易于提高播种速度，实现自动控制，是一种较为先进的排种装置，已成为当前国内外精密排种器发展的主要方向之一。本文在对国内外现有的精量播种装置进行深入研究的基础上，分析了多种形式的排种装置的优缺点，完成了气吸滚筒式包衣种子精量播种装置的机理。通过建立种子在吸种孔处受力的力学模型，得到了播种装置设计的主要结构参数。关键字：气吸
2、滚筒式;精密播种;包衣种子Design of Seeder for Small Packed-grain Seed Student: Tutor: (Oriental science & Technology College of Hunan Agricultural University , Changsha )Abstract：As a core component of precision sowing technique, seeders working performance directly influenced the sowing accuracy, seed spacing
3、uniformity and emergencerate . Vacuum-vibration seeder has become the major development trend of precision seeder because of its advantages including 2lower requirement of seeds size, lower harmful tosseds , higher universality, widely adaptability, easy to improve the working efficiency and realize
4、 automatic controlThis paper analyzed the merits and shortcomings of diversified plant devices, to accomplished the theory of mechanism for suction drum. Through build the dynamics model of the seed received force near the suction pore，gained the principal structural parameters to design the seeder
5、device.Key words: vacuum-vibration; precision seeder; lagging cover seed1 前言播种是农业生产中的关键性作业环节，由于播种的季节性，必须要在较短的农时内，根据农艺的要求将种子播到地里。播种质量的好坏将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮。精密播种是为了适应现代农业发展的需要而提出的，精密播种可以保证种子在田间拥有最合理的分布，播种量精确、株距均匀、播深一致。为种子的生长发育创造了最佳条件且可以大量节省种子并保证作物稳产高产，同时也给后续的收获机械化提供了方便。世界各国都很重视精量播种技术，发达国家以基本实现大、中粒作物的精量播
6、种，节本增效显著。由于其籽粒小，力学性能差，易破碎等原因，同时精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，有些技术已应用于生产，但由于结构复杂、成本高，至今还没能实现大规模的推广 1。因此对烟草等小颗粒作物的精播技术有待进一步研究。本文以烟草包衣种子为例，探讨小颗粒种子的精播问题。1.1 研究目的及意义1.1.1 种子包衣的作用(1)能有效地防治作物苗期病虫害。目前我国推广的种衣剂型中多含有呋喃丹、甲拌磷、辛硫磷、多菌灵、粉锈宁等农药，对多种作物病虫害有明显的防治效果，可保证苗齐、苗全、整齐度好。(2)能明显促进幼苗生长。有些种衣剂中含有微量元素、生物菌剂及植物生长激素等，因此，包衣的种子
7、表现为发芽快、长势旺、苗色绿、植株健壮，为丰产打下了基础 2。(3)能降低环境污染程度。采用包衣技术改变了传统的农药喷洒方式，可以避免空气污染。(4)能显著增加作物产量。各种作物种子包衣后一般产量可增加 5一 20。此外，有些种衣剂包衣种子后还可起到防草、抗旱、提高种子的播种品质、改善潮湿土壤中的出苗效果等作用。3小颗粒种子具有籽粒小，自重轻，摩擦角和剪切力小等特点。在排种过程中，较比大颗粒种子，小颗粒种子具有精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，因此对小颗粒包衣种子排种器的设计有更高的要求。1.1.2 精密播种的特点：（1）精密播种可以节约大量种子（2）节省田间间苗定苗用工。精密播
8、种苗齐苗壮，不拥挤，可提高田间间苗定苗工效， 甚至可以取消间苗定苗工作。（3）可增加作物产量。精密播种的苗分布均匀，透风透光性好，能充分利用土壤中的水分营养。苗期发育好，苗齐苗状，可增产 10%30% 3。随着精密农业的发展，精密播种机由于节约良种、不用间苗、田间植株均匀等优点，正受到越来越多的关注和研究，现在种子直径较大的如棉花、小麦、玉米、土豆等中耕作物的排种器研究已很深入，但是对于小颗粒种子的排种器的研究还有待加强。现有排种器产品也存在不少问题，例如机械式的排种器存在对种子尺寸形状要求高、伤种严重和播种效率低等缺点，而气吸式的排种器存在型孔堵塞、排种不精确、漏气等问题。同时小颗粒种子更多
9、的是涉及到了经济作物和油料作物如烟草、油菜、苜蓿、谷子、芝麻等，所以小颗粒种子排种器的设计具有重要的发展前景和广阔的应用领域。为了满足日益增长的种苗需求量，各地开始建立育苗工厂，引进世界先进的穴盘育苗技术，进行种苗工厂化生产。在育苗工厂中传统的手工操作方式是不能满足人们对生产的需求的，育苗工厂需要有精确、便捷、高效的现代化的育苗设备，来完成育苗的各项工作 4。精密排种器技术的落后是制约我国小颗粒种子种植机械化发展的重要原因，研究小颗粒包衣种子精量播种装置对促进我国小颗粒种子的生产机械化进程具有现实意义。1.2 国内外排种器研究现状1.2.1 国外研究现状 欧美等国家对精密排种器的研究从 20
10、世纪 40 年代开始，初期主要集中在机械式，目前在玉米、甜菜等中耕作物以及麦类等条播或半精量播种作物中仍有使用，其结构形式主要有窝眼轮式、垂直圆盘式、水平圆盘式、倾斜圆盘式。50 年代后期开始出现气力式精密排种器。近 10 年来，新机型不断涌现，通用性、播种精度和效率不断得到提高。4法国 Monosem 公司 20 世纪 90 年代末开发的 NGPLUS 气吸式精密播种机，其核心工作部件(排种器)采用多种材料偶联技术，排种器壳体和排种器盖均采用铝合金精密压铸，排种盘采用不锈钢板和激光钻孔新工艺，具有平面度精度高、耐磨性好和抗腐蚀等优点，在排种器上还采用了高强塑料减磨密封环、黄铜精铸剔种刀、清种
11、刀和搅种轮，不仅确保了种盘与吸气通道的密封性，而且提高了排种器的播种性能和使用寿命。德国 Amazone 公司最新研制生产的 ED 系列气吸式单粒精密播种机能够满足不同土壤条件、不同作物和不同农艺要求的播种作业，具有较高的生产率及可靠性，播种机上的吸风机除了使用动力输出轴驱动外还可用液压马达驱动 5。JohnDeere 公司在 20 世纪 90 年代末生产的 Maxemerge planters 系列高速气吸式精密播种机装备了“精准农业高新技术系统，将卫星定位、地理信息、专家智能和遥感技术相融合，可根据土壤肥力和含水量等条件的变化，实施变量播种和施肥，达到节约种肥、优化生态环境和降低成本的目的
12、，它采用了高性能、低噪音的马达液压驱动风机，实现了风机转速的无级调速，可适应不同作物、不同压差的播种需要，提高了排种器的吸排种性能。国际上先进的精密排种器普遍采用了气力式工作原理，正朝着大型、高效、操控电子化方向发展，先进的液压技术、电子技术、通讯技术以及新型材料、加工工艺正逐步应用到精密排种器上，工作效率和精度不断得到提高 6。1.2.2 国内研究现状我国精密排种器的开发和研究开始于 20 世纪 70 年代初，早期主要研究了机械式精密排种器，至今仍然被广泛应用，如少量条播小麦使用的密齿槽轮式、锥盘式，精播玉米使用的内窝眼式，精播大豆使用的型孔式，精少量条播水稻使用的搅龙式等。20 世纪 80
13、 年代初期开始气力式精密排种器的研发工作，最近几年这一技术得到了迅速发展。江苏大学和南京农机化研究所共同研制的 2QB330 型气吸振动式秧苗盘精量播种机，应用振动气吸的原理，每穴 1.2 粒种子的播种合格率达到了 90以上。中国农业大学和广西北海市农机化研究所研制的气吸式双层滚筒水稻播种器，采用双层滚筒结构有效地解决了小颗粒种子堵塞吸孔的难题。广西林科所研制的 4Ut 乙 10000 型流动式育苗作业线，播种装置采用的也是气吸式滚筒型排种器，漏播率小于 5，但工作效率比较低，每小时播种约 10000 穴。5中国农业大学研制了新型组合吸孔式小麦精播机排种器，排种性能远远优于机械式精密排种器，作
14、业速度高，播种均匀性好，实现了小麦单粒精密播种 7。吉林工业大学研制的气力轮式精密排种器可高速精播小粒距作物，粒距合格率达91，所需气源全压仅为 4.1kPa，具有结构简单、制造容易、操作方便等优点。黑龙江省农机研究院研制的 2BJQ 系列高速气吸式精密播种机，采用了精密压铸铝合金制造工艺，能够精确播种玉米、大豆、棉花、瓜子、高梁等十多种作物。采用气吸式工作原理也是我国精密排种器发展的主要方向之一，经过努力，已经成功研制了多种机型，工作性能得到显著提高，但与国际先进水平相比，整体的技术水平和专业化水平还有比较大的差距，作业速度、播种精度和制造工艺水平都比较低。1.3 研究内容1）种子的物理特性
15、研究。以为例进行物料特性的研究，分别测试它们的三轴尺寸、千粒重、休止角、内外摩擦角特性等，为气吸滚筒式排种器的结构参数设计和运动参数设计提供依据 8。2）确定滚筒式气力精量播种装置的工作原理、工艺及结构设计。3）滚筒体的设计。根据标准种盘尺寸和种子物理特性来确定滚筒体的设计参数。4）负压吸种机理。基于气固耦合理论，分析种子在气流场中的受力情况，建立种子受力、负压差、吸孔集合形状之间的数学关系，确定吸孔的有效吸种区域和种子瞬间吸附过程，并对吸孔结构参数进行优化设计。在此基础上，分析种层厚度及其空间离散分布状态对种子受力的影响，揭示振动和负压作用下的吸种机理。5）传动装置设计计算。 根据机械设计的
16、相关知识来设计计算链传动。6）相关组件的设计和校核。运用机械设计和材料力学的相关知识对轴及轴承的强度进行校核。2 总体方案的确定2.1 工作方案根据气力式排种器的工作原理，所设计的排种器密封性要好，而且还要能够实现负、常压的转换。本文的设计主要是针对排种器的排种器的滚筒体以及滚筒体内负压室、常压室的设计 9。2.2 传动方案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6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，有能使重播率增大，进而增加清种的压力。因此，为保证气吸式排种器的排种质量，滚筒的转速应综合选择。变速器具有结构简单，制造方便，工艺要求不高，操纵非常简单的特点。根据需要滚筒式排种装置将采用链轮传动，滚筒转速和传送带
