中草藥三七氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

高筱鈞，周金華，賴慶輝（昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，昆明 650500）

?

中草藥三七氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

高筱鈞，周金華，賴慶輝※
（昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，昆明 650500）

摘要：因中草藥三七種植屬于密集型精密種植模式，尚無滿足種植要求的播種機(jī)，為解決三七機(jī)械化精密播種問題，研究設(shè)計(jì)了一種氣吸滾筒式精密排種器。該文闡述了三七氣吸滾筒式精密排種器的工作原理，確定了其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建了充種和投種過程種力學(xué)模型。以云南文山三七種子為播種對象，采用二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)方法，對排種器進(jìn)行了排種性能試驗(yàn)研究，并通過投種對比試驗(yàn)驗(yàn)證了零速投種的必要性。建立了負(fù)壓、前進(jìn)速度、吸種角度3個(gè)主要因素與合格率、漏播率、重播率的數(shù)學(xué)模型，分析了各個(gè)因素及交互作用對合格率的影響規(guī)律，并進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化與驗(yàn)證試驗(yàn)。影響排種合格率的因素主次順序?yàn)樨?fù)壓、前進(jìn)速度和吸種角度；確定最佳參數(shù)組合為吸種角度為20°，負(fù)壓值660～720 Pa，前進(jìn)速度在0.72～0.76 m/s，可獲得合格率大于90.2%，漏播率小于4.9%，重播率小于5.3%。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果基本一致，滿足三七精密播種的種植要求。試驗(yàn)結(jié)果表明此種氣吸滾筒式精密排種器對于三七種子具有很好的播種適應(yīng)性。該研究為應(yīng)用于田間陰棚內(nèi)播種的氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械化；優(yōu)化；設(shè)計(jì)；三七；零速投種；排種器

高筱鈞，周金華，賴慶輝. 中草藥三七氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（2）：20－28. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.004http://www.tcsae.org

Gao Xiaojun， Zhou Jinhua， Lai Qinghui. Design and experiment of pneumatic cylinder precision seed-metering device for panax notoginseng[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2016， 32（2）: 20－28. （in Chinese with English abstract）doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.004http://www.tcsae.org

Email：gxj_1234@126.com

0　引　言

三七是中國名貴中藥材，在中國市場需求量大，在云南省被廣泛種植。截止2014年12月份三七的種植面積已達(dá)到4萬hm2。三七播種的行距和株距均需控制在50 mm左右，屬于密集型精密播種，且三七種子形狀和大小不規(guī)則，當(dāng)前還沒有滿足這種精度要求的播種機(jī)[1]?，F(xiàn)行的播種方式主要以手工點(diǎn)播為主，三七每公頃播種量270～300萬粒，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此實(shí)現(xiàn)三七的機(jī)械化播種成為必然之舉。為實(shí)現(xiàn)精密播種，需依據(jù)三七種子的特性以及種植要求對排種器進(jìn)行設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。

國內(nèi)外先進(jìn)的播種機(jī)普遍采用氣吸式工作原理[2-6]，主要是因?yàn)闅馕脚欧N器具有對種子尺寸要求不高、不傷種子、適應(yīng)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)精密播種等優(yōu)點(diǎn)。在國外，Singh R C 等[7-8]對氣力式排種器播種棉花、大豆和花生等不同種子時(shí)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，Karayel D等[9]研究并獲得了氣室真空度與種子千粒質(zhì)量、吸孔截面積、種子球度、種子密度等參數(shù)間的回歸方程。

在國內(nèi)，目前對播種玉米、油菜、水稻以及大豆等作物的氣力式排種器的研究也已趨成熟，并得到了廣泛的推廣[10-14]。在氣力式精密種植領(lǐng)域，李兆東等[15]研制了一種油菜精量氣壓式集排器，并對其排種性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究；張順等[16]研制了一種氣力滾筒式水稻直播精量排種器，并對其排種性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究；張國忠等[17]研制了一種可同時(shí)吸附多粒稻種的具有群布吸孔的吸種盤并應(yīng)用于垂直圓盤式直播排種器上；王朝輝等[18]研制了一種雙吸孔氣力滾筒式排種器，并對其進(jìn)行了播種性能試驗(yàn)研究；左彥軍等[19]研制了一種氣吸窩眼滾筒式排種器的結(jié)構(gòu)，并對其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。上述氣力式排種器大都用于穴盤播種，且排種性能有待提高，不適用于密集播種，而中草藥三七屬于田間陰棚內(nèi)密集型種植模式，故現(xiàn)有氣力式排種器不能滿足三七的種植要求。

由于三七種子破損將嚴(yán)重影響其出苗率，且種子形狀和大小不規(guī)則，種植要求又屬于精密播種，為此本文采用氣吸式工作原理，設(shè)計(jì)了一種適合田間陰棚內(nèi)播種的氣吸滾筒式精密排種器，對排種器進(jìn)行了投種對比試驗(yàn)，并展開負(fù)壓、前進(jìn)速度、吸種角度對排種器排種性能影響的試驗(yàn)研究，尋求上述試驗(yàn)因素間的最佳參數(shù)組合，以期獲得較高的合格率，為氣吸滾筒式三七精密排種器的設(shè)計(jì)提供參考。

1　排種器結(jié)構(gòu)與工作原理

三七氣吸滾筒式精密排種器主要由種箱、滾筒、空心軸、絕壓隔板、直線軸承彈簧組合及傳動(dòng)鏈輪組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　氣吸滾筒排種器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Structure diagram of pneumatic cylinder seed-metering device

滾筒2內(nèi)部有空心軸3與絕壓隔板8，空心軸3通過與風(fēng)機(jī)連接為滾筒2內(nèi)部提供負(fù)壓，絕壓隔板8通過與直線軸承彈簧組件9的配合，緊緊壓在滾筒2內(nèi)壁，堵住吸種孔4，隔斷負(fù)壓。種箱角度調(diào)節(jié)板14用來調(diào)節(jié)吸種角度。排種器工作時(shí)，接口7與風(fēng)機(jī)相連接。滾筒2內(nèi)部的空氣通過軸孔10進(jìn)入空心軸3，再由接口7被風(fēng)機(jī)吸走，這樣滾筒2內(nèi)部形成了負(fù)壓腔11。當(dāng)滾筒2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吸種孔4附近的種子在吸種孔4內(nèi)外壓差的作用下被吸附在吸種孔4處，并隨著滾筒2一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)種子轉(zhuǎn)動(dòng)到絕壓隔板8處時(shí)，由于絕壓隔板8堵住了吸種孔4，瞬間隔絕了滾筒2內(nèi)部的負(fù)壓，種子失去了因內(nèi)外壓差產(chǎn)生的吸附力，因此種子在隨滾筒2轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性和種子自身重力作用下脫落，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)排種的過程。

2　排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與參數(shù)分析

2.1空心軸軸孔大小位置的設(shè)計(jì)

空心軸是氣吸式滾筒排種器實(shí)現(xiàn)精量排種的關(guān)鍵部件，而空心軸軸孔大小和位置直接影響滾筒腔體內(nèi)負(fù)壓以及流場的均勻性，從而影響排種器的排種性能?？諝鈴妮S孔進(jìn)入空心軸，并由空心軸一端的接口排出。軸孔的分布為周向3個(gè)軸孔，軸向等距分布5個(gè)軸孔，空心軸下端不開孔有利于投種，具體位置如圖2。

圖2　空心軸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2　Structure diagram of hollow shaft

為了確定腔體內(nèi)空氣流動(dòng)狀態(tài)，需對其雷諾數(shù)Re進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算式為式（1）。

式中Re為雷諾數(shù)；ρ為空氣密度，kg/m3；μ為空氣動(dòng)力黏度，kg/ms；v為空氣平均流速，m/s；z為空心軸軸徑直徑，m。

空心軸軸徑為30 mm，空氣平均流速均在10 m/s以上，得出Re值遠(yuǎn)大于紊流流動(dòng)的臨界值，故整個(gè)過程空氣的運(yùn)動(dòng)形態(tài)為紊流，紊流流動(dòng)產(chǎn)生壓力降為式（2）。

式中Hloos為壓力降，Pa；f為摩阻系數(shù)；C為孔長，m；j為軸孔直徑，m；g為重力加速度，m/s2。

由式（2）可知，壓降主要與空心軸軸孔孔徑和孔長，即軸孔的位置有關(guān)系。為了減小壓降以及保證流場的均勻性，本文采用CFD模擬不同孔徑、孔距條件下空心軸腔體內(nèi)和滾筒腔體內(nèi)流場情況，可觀察出軸孔孔徑與位置對于壓降和流場的影響，圖3為不同空心軸下腔體內(nèi)部流場速度云圖。

圖3　不同空心軸下腔體內(nèi)部流場速度云圖Fig.3　Velocity contour of inside the cavity in different hollow shafts

模擬過程采用κ-ε模型，選取軸孔為壓力進(jìn)口邊界條件，接口為壓力出口邊界條件，壁面采用無滑移邊界條件。從圖3a、圖3b 2個(gè)云圖可以看出在孔距為50 mm情況下，當(dāng)孔徑為12 mm時(shí)，靠近接口處的軸孔流速和流量較大而遠(yuǎn)端的軸孔流速流量較小，導(dǎo)致腔體內(nèi)靠近右端的吸種孔流量過大，流速過快，出現(xiàn)較大的渦流和回流?？讖綖? mm的軸孔處出現(xiàn)了較大的壓降，能量損耗較大。從圖3c、圖3d 2個(gè)云圖可以看出在孔徑為8 mm情況下，當(dāng)孔距為70 mm時(shí)，從近接口端到遠(yuǎn)端，由于距離差異較大，造成各軸孔的壓降變化較大，所以各個(gè)軸孔的流速、流量差距較大，導(dǎo)致腔體內(nèi)流場不均勻?？拙酁?0 mm的流場，由于軸孔較為集中，腔體內(nèi)離軸孔較近一端的吸種孔處空氣流速較快，流量較大，孔與孔之間產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致出現(xiàn)較大渦流和回流，影響吸種孔處的流量與流速，整個(gè)流場分布不均勻。

圖4為軸孔孔徑為8 mm，孔距為50 mm的速度云圖。由圖4可知，軸孔均有流量流入，且未出現(xiàn)局部流量流速過大的情況，腔體內(nèi)未出現(xiàn)較大渦流和回流現(xiàn)象，吸種孔處的流速流量及空氣運(yùn)動(dòng)軌跡基本一致。

圖4　軸孔孔徑8 mm、孔距50 mm的速度云圖Fig.4　Velocity contour of axle hole aperture of 8 mm and pitch-row of 50 mm

為了進(jìn)一步說明在軸孔孔徑為8 mm，孔距為50 mm情況下滾筒腔體內(nèi)流場均勻穩(wěn)定，分別對上述不同孔徑與孔距的排種器進(jìn)行流體仿真，接口處壓力設(shè)置為?8 kPa，模擬完成后分別測量圖3、圖4中的12個(gè)吸種孔的負(fù)壓值，從測量結(jié)果中發(fā)現(xiàn)中在軸孔孔徑為8 mm，孔距為50 mm情況下吸種孔處負(fù)壓值最大，為?1.623 kPa，即能量損耗最小，且變異系數(shù)最小，為1.07%，即各個(gè)吸種孔差異不大，流場均勻，利于提高排種性能。

2.2滾筒結(jié)構(gòu)與吸種孔直徑的設(shè)計(jì)

排種器滾筒直徑大小決定了排種器整體尺寸、滾筒線速度以及種子所需向心力等參數(shù)[20-21]。建立滾筒直徑對于充種影響的方程組

式中t為滾筒轉(zhuǎn)過充種區(qū)的時(shí)間，s；lc為充種區(qū)弧長，m；s為滾筒線速度，m/s；d為滾筒直徑， m；n為滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；δ為充種區(qū)弧度，rad。

由式（3）整理得出

由式（4）表明，滾筒轉(zhuǎn)過充種區(qū)的時(shí)間t僅與滾筒轉(zhuǎn)速和充種區(qū)弧度有關(guān)，與滾筒直徑無關(guān)[15]。目前國內(nèi)外氣吸滾筒式排種器的滾筒直徑多為140～260 mm，大直徑滾筒，可以增加吸種孔的數(shù)量從而降低滾筒轉(zhuǎn)速，增加合格率，但是相應(yīng)的也增大了負(fù)壓腔的空間，需要風(fēng)機(jī)提供的空氣流量也相應(yīng)增加，能耗必然增加，也易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；綜合考慮滾筒直徑選取200 mm，材料選取厚度為1 mm的不銹鋼鐵皮。

2.2.1三七種子幾何特性

選取200粒試驗(yàn)所用的三七種子，用游標(biāo)卡尺對每粒種子的長、寬、高進(jìn)行測量。每粒種子測5次，取平均值作為種子的長、寬、高三軸尺寸。同時(shí)對種子的三軸尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定種子平均直徑的分布情況[22-23]。圖5為三七種子圖。

圖5　三七種子Fig.5　Seed of Panax notoginseng

通過測量得到種子的平均直徑為5.62 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.33，直徑基本呈正態(tài)曲線分布，種子直徑主要集中分布在5.0～6.3 mm之間。

種子長度分布在5.2～7.2 mm范圍內(nèi)；種子寬度分布在4.8～6.8 mm范圍內(nèi)；種子高度分布在4.0～6.0 mm范圍內(nèi)。據(jù)式（5）可知，三七種子的球度為90.86%，三七種子可將其近似作為球體。

式中Sp為球度，%；L為種子長度，m；D為種子寬度，m；H為種子高度，m。

2.2.2滾筒長度與吸種孔位置尺寸的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)滾筒上吸種孔周向孔數(shù)時(shí)，既要考慮到增加吸種孔數(shù)量有利于充種，又要考慮到2孔之間的弧長Δl不小于2粒種子的最大尺寸[16]。

式中Δl為兩吸種孔之間的弧長，m；lmax為種子最大尺寸，m。

由于三七種子最大尺寸為7.2 mm，綜上兩點(diǎn)考慮，滾筒周向吸種孔的數(shù)量為12個(gè)，即兩孔之間的弧長為49.72 mm，滿足上式。為實(shí)現(xiàn)“一器多行”，滾筒軸向吸種孔的個(gè)數(shù)為6個(gè)，因?yàn)槿卟シN的行距和株距均需控制在50 mm×50 mm左右，所以滾筒軸向吸種孔間隔為50 mm，滾筒長度為326 mm。吸種孔的徑k參考經(jīng)驗(yàn)公式（7）[20]。

式中k為吸種孔直徑，m。由上述可知于三七種子平均直徑為5.62 mm，形狀近似球體，從式（7）中可以得到吸種孔直徑的數(shù)值范圍，即3.37～3.93 mm。為了便于實(shí)際加工，選擇吸種孔直徑為3.5 mm。

2.3充種區(qū)吸種壓差及吸種角度

在充種過程中，分為2個(gè)階段。第一個(gè)階段為種子未與滾筒接觸，而受到吸附作用。第二個(gè)階段為種子被吸附在滾筒上，并與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。吸附階段種子的運(yùn)動(dòng)與受力如圖6[24]。

通過分析可知，種子受到的吸附力要克服種子自身的重力和種群之間的摩擦力，因此吸附力至少要大于第二階段的吸附力，種子才可以被成功吸附，因此對第二階段進(jìn)行力學(xué)分析。

式中FX為種子所受X方向的合力，N；FY為種子所受Y方向的合力，N；?t為種子受到滾筒的摩擦力，N；Nq為種子受到種群的支持力，N；?q為種子受到種群的摩擦力，N；Nt為種子受到滾筒的支持力，N；G為種子自身重力，N；ɑ為Nq與水平方向的夾角，（°）；θ為吸種角，（°）；m為種子質(zhì)量，kg； FQ2為第二階段的種子所受吸附力，N；ω為滾筒轉(zhuǎn)速，rad/s；φq為三七種子的自然休止角32，（°）；φt為三七種子與滾筒間的滑動(dòng)摩擦角24，（°）；R為滾筒半徑，m。

圖6　吸附階段受力分析Fig.6　Force analysis of absorbing stage

種子所受到的吸附力實(shí)質(zhì)上是由于吸種孔內(nèi)外壓差形成的，其方程式為

式中FQ為種子所受吸附力，N；Φ為流場比例系數(shù)0.65；ΔPN為負(fù)壓值，Pa。

為了讓種子能夠被成功吸附，種子所受到吸種孔內(nèi)外壓差形成的吸附力FQ不應(yīng)小于第二階段的吸附力FQ2。聯(lián)立式（8）～式（10）得出種子所需吸附力FQ最小值，即FQ與FQ2相等時(shí)為最小值。

式中FQmin為所需最小吸附力，N。

當(dāng)ɑ＝90°時(shí)，種群的支持力與種子自身重力相等，此時(shí)方程可以簡化為

從式（12）中得出：種子能否被吸附與種子物料特性、滾筒轉(zhuǎn)速、吸種角度、負(fù)壓相關(guān)。為分析吸種負(fù)壓、吸種角對排種性能的影響，結(jié)合前期大量試驗(yàn)，本文選取吸種負(fù)壓在500～850 Pa、吸種角度在0～40°范圍。

2.4投種區(qū)投種角度

被吸附的種子隨著滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到投種區(qū)時(shí)，由于絕壓隔板堵住了吸種孔，瞬間使得吸種孔內(nèi)外壓力一致，失去了吸附力的種子脫離滾筒，由于滾筒一方面自身轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面向前移動(dòng)，下落的種子在慣性的作用下一方面保持所在吸種孔處的線速度，另一方面在自身重力的作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)。圖7為投種過程運(yùn)動(dòng)分析圖。

圖7　投種過程運(yùn)動(dòng)分析圖Fig.7　Movement analysis diagram of dropping process

為了保證投種的均勻性，需確定絕壓隔板的安裝角度β，即投種角度，使其投種狀態(tài)為零速投種，即下落過程中種子x方向合速度為0。

式中T為吸種孔處的線速度，m/s；T1為排種器的前進(jìn)速度，m/s；β為T與x軸之間的夾角，（°）；Tx為T在x軸方向的分速度，m/s。

整理式（13）得

由式（14）表明，投種角度需根據(jù)排種器前進(jìn)速度、滾筒轉(zhuǎn)速以及滾筒直徑來確定。排種器前進(jìn)速度在0.35～1 m/s，由于排種過程需滿足三七種植株距要求且要達(dá)到零速投種，因此經(jīng)計(jì)算得出調(diào)整絕壓隔板安裝角度β為17°，即投種角度為17°。

3　排種性能試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用的種子均為云南文山三七種子，試驗(yàn)時(shí)所用種子含水率為57%，千粒質(zhì)量為69.77 g[22]。試驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺上進(jìn)行，試驗(yàn)臺配置德國高瑞生產(chǎn)的型號為GHBH002341R5的高壓風(fēng)機(jī)；青島卓成生產(chǎn)的型號為MS-130ST-M10015電機(jī)，功率為1.5 kW；額定流量為120 m3/h。U型測壓管測量滾筒上吸種孔處的風(fēng)壓，氣吸滾筒式排種器試驗(yàn)平臺如圖8所示。

圖8　氣吸滾筒式排種器試驗(yàn)平臺Fig.8　Platform of pneumatic cylinder precision seed-metering device

3.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)依據(jù)《單粒（精密）播種機(jī)試驗(yàn)方法》（GB/T6973－2005），選用漏播率、合格率和重播率作為衡量排種器工作質(zhì)量的性能指標(biāo)，并且將其作為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)[25]，根據(jù)前期試驗(yàn)研究，結(jié)合相關(guān)學(xué)者的研究成果[24，26-28]，影響排種性能的主要參數(shù)吸種負(fù)壓值、排種器前進(jìn)速度以及吸種角度，故選取負(fù)壓X1、前進(jìn)速度X2、吸種角度X3作為此次試驗(yàn)的3個(gè)主要試驗(yàn)因素。試驗(yàn)在15 m長的土槽軌道上進(jìn)行，試驗(yàn)前通過控制風(fēng)機(jī)流量并用U型測壓管進(jìn)行測量負(fù)壓值，直到達(dá)到試驗(yàn)要求。根據(jù)三七種植農(nóng)藝要求，在確定前進(jìn)速度的情況下，通過更換傳動(dòng)鏈輪進(jìn)行傳動(dòng)比的調(diào)整。根據(jù)前進(jìn)速度來調(diào)節(jié)絕壓隔板的安裝角度。通過變頻器調(diào)節(jié)軌道小車的前進(jìn)速度，在速度穩(wěn)定的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后測量種子之間的株距與行距，每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

3.3投種對比試驗(yàn)

為了表明調(diào)節(jié)絕壓隔板安裝角度以達(dá)到零速投種的效果，設(shè)計(jì)了一組投種對比試驗(yàn)。在相同的試驗(yàn)環(huán)境下，一組排種器調(diào)節(jié)絕壓隔板安裝角度，另一組不進(jìn)行調(diào)節(jié)，以排種合格率、漏播率、重播率為評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行試驗(yàn)，同樣每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值，試驗(yàn)參數(shù)如表1。

表1　投種對比試驗(yàn)Table 1　Contrast test of dropping seeds

投種對比試驗(yàn)結(jié)果表明，通過調(diào)整絕壓隔板安裝角度從原本的合格率79.7%，重播率11.2%，漏播率9.1%優(yōu)化到了合格率89.3%，重播率7.9%，漏播率2.8%，大幅度提高合格率，降低重播率和漏播率。試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，調(diào)整安裝角一組進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，投種過程中，種子大都以自由落體形式掉落土槽中，有較小的跳動(dòng)后，停穩(wěn)在土壤上，而未調(diào)整安裝角一組，投種過程中，種子以平拋的形式落入土槽中，種子不但有較大的跳動(dòng)而且有很大的滾動(dòng)，嚴(yán)重影響種子之間的行距與株距。因此通過調(diào)整安裝角以求達(dá)到零速投種可以提高排種器的排種性能。

3.4二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)

通過前期大量的單因素試驗(yàn)確定了前進(jìn)速度的取值范圍在0.35～1.00 m/s，負(fù)壓值取值范圍在500～850 Pa，吸種角度范圍在0～40°。為了找到這3個(gè)因素的最佳參數(shù)，使得此排種器排種性能最佳，本文選擇了試驗(yàn)次數(shù)少，計(jì)算方便，可以避免回歸系數(shù)間相關(guān)性的二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)方法，試驗(yàn)因素和水平如表2所示。在根據(jù)三因素二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2　試驗(yàn)因素和水平Table 2　Factors and levels of test

表3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及響應(yīng)值結(jié)果Table 3　Experiment design and response values

3.5回歸數(shù)學(xué)模型的建立與顯著性檢驗(yàn)

采用Design-Expert8.0.6軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，可以得到合格率Y1、漏播率Y2和重播率Y3的回歸方程。

1）合格率Y1回歸模型的建立與顯著性檢驗(yàn)

通過試驗(yàn)以及對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到各因素對排種合格率Y1影響的回歸模型如式（15）。回歸方程的顯著性檢驗(yàn)如表4所示。

式中Y1為排種合格率，%；X1為負(fù)壓值；X2為排種器前進(jìn)速度；X3為吸種角。

根據(jù)表4可知，這個(gè)模型的擬合度是極顯著的（P＜0.01）。但負(fù)壓和前進(jìn)速度的交互項(xiàng)（X1X2）的P值、負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)（X1X3）的P值以及前進(jìn)速度和吸種角度的交互項(xiàng)（X2X3）的P值均＞0.1，說明負(fù)壓和前進(jìn)速度的交互項(xiàng)、負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)以及前進(jìn)速度和吸種角度的交互項(xiàng)對排種合格率的影響不顯著，其他各項(xiàng)的 F 檢驗(yàn)均極顯著或顯著，說明相關(guān)試驗(yàn)因素對響應(yīng)值的影響存在二次關(guān)系。對于失擬項(xiàng)P＝0.413，不顯著，說明不存在其他影響指標(biāo)的主要因素存在。剔除不顯著因素后的回歸模型如式（16）。

通過對式（16）回歸系數(shù)的檢驗(yàn)得出，影響排種合格率的因素主次順序?yàn)樨?fù)壓、前進(jìn)速度和吸種角度。

2）漏播率Y2回歸模型的建立與顯著性檢驗(yàn)

通過試驗(yàn)以及對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到各因素對漏播率Y2影響的回歸模型如式（17）?；貧w方程的顯著性檢驗(yàn)如表4所示。

式中Y2為排種漏播率，%。

根據(jù)表4可知，這個(gè)模型的擬合度是極顯著的（P＜0.01）。但負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)（X1X3）的P值＞0.1，說明負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)對漏播率的影響不顯著，其他各項(xiàng)的F檢驗(yàn)均極顯著或顯著，說明相關(guān)試驗(yàn)因素對響應(yīng)值的影響存在二次關(guān)系。對于失擬項(xiàng)P＝0.1101，不顯著，說明不存在其他影響指標(biāo)的主要因素存在。剔除不顯著因素后的回歸模型如式（18）。

通過對式（18）回歸系數(shù)的檢驗(yàn)得出，影響漏播率的因素主次順序?yàn)樨?fù)壓、前進(jìn)速度和吸種角度。

3）重播率Y3回歸模型的建立與顯著性檢驗(yàn)

通過試驗(yàn)以及對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到各因素對重播率Y3影響的回歸模型如式（19）?；貧w方程的顯著性檢驗(yàn)如表4所示。

式中Y3為排種重播率，%。

表4　回歸方程方差分析Table 4　Variance analysis of regression equation

根據(jù)表4可知，這個(gè)模型的擬合度是極顯著的（P＜0.01）。但負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)（X1X3）的P值、負(fù)壓的二次項(xiàng)（X12）的P值、前進(jìn)速度的二次方項(xiàng)（）的P值以及吸種角度的二次方項(xiàng)（）的P值均＞0.1，說明負(fù)壓和吸種角度的交互項(xiàng)、負(fù)壓的二次項(xiàng)、前進(jìn)速度的二次方項(xiàng)以及吸種角度的二次方項(xiàng)對重播率的影響不顯著，其他各項(xiàng)的F檢驗(yàn)均極顯著或顯著，說明相關(guān)試驗(yàn)因素對響應(yīng)值的影響存在二次關(guān)系。對于失擬項(xiàng)P＝0.078，不顯著，說明不存在其他影響指標(biāo)的主要因素存在。剔除不顯著因素后的回歸模型如式（20）。

通過對式（20）回歸系數(shù)的檢驗(yàn)得出，影響重播率的因素主次順序?yàn)榍斑M(jìn)速度、負(fù)壓和吸種角度。

3.6各因素對排種合格率的影響

通過Design-Expert8.0.6對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可得到負(fù)壓X1、前進(jìn)速度X2、吸種角度X3對合格率的影響，影響響應(yīng)曲面如圖9。任意固定某個(gè)因素的水平，根據(jù)響應(yīng)曲面圖，分析其余2個(gè)因素間的交互作用對排種合格率的影響。

3.6.1前進(jìn)速度和吸種角度的交互作用對排種合格率的影響

交互因素對排種合格率響應(yīng)面曲線如圖9所示。圖9a為負(fù)壓值在675 Pa時(shí)，前進(jìn)速度與吸種角度對排種合格率交互作用的響應(yīng)曲面圖。由圖9a可知，排種器在前進(jìn)速度為0.6～0.8 m/s時(shí)，吸種角度在14°～26°時(shí)，排種合格率較高。前進(jìn)速度一定時(shí)，隨著吸種角度的增大，排種合格率先上升后下降。吸種角度一定時(shí)，隨著前進(jìn)速度的增大，排種合格率同樣先上升后降低。前進(jìn)速度為0.64 m/s，吸種角度為20°時(shí)，排種合格率最高。

3.6.2負(fù)壓和前進(jìn)速度的交互作用對排種合格率的影響

交互因素對排種合格率響應(yīng)面曲線如圖9所示。圖9b為吸種角度為20°時(shí)，負(fù)壓和前進(jìn)速度對排種合格率交互作用的響應(yīng)曲面圖。由圖9b可知，排種器在負(fù)壓為650～730 Pa時(shí)，前進(jìn)速度在0.58～0.78 m/s時(shí)，排種合格率為90%以上。前進(jìn)速度一定時(shí)，隨著排種器腔內(nèi)負(fù)壓的增大，排種合格率先上升后下降。負(fù)壓一定時(shí)，隨著前進(jìn)速度的增大，排種合格率同樣先上升后降低。負(fù)壓為650 Pa，前進(jìn)速度為0.66 m/s時(shí)，排種合格率最高。

3.6.3負(fù)壓和吸種角度的交互作用對排種合格率的影響

交互因素對排種合格率響應(yīng)面曲線如圖9所示。圖9c為前進(jìn)速度為0.68 m/s時(shí)，負(fù)壓和吸種角度對排種合格率交互作用的響應(yīng)曲面圖。由圖9c可知，排種器在負(fù)壓為650～740 Pa，吸種角度在13o～27 °時(shí)，排種合格率較高。吸種角度一定時(shí)，隨著排種器腔內(nèi)負(fù)壓的增大，排種合格率先上升后下降。負(fù)壓一定時(shí)，隨著吸種角度的增大，排種合格率同樣先上升后下降。負(fù)壓為680 Pa，吸種角度為20°時(shí)，排種合格率最高。

圖9　交互因素對合格率的影響Fig.9　 Effects of interactive factors on eligible rate

3.7最佳參數(shù)優(yōu)化

設(shè)定合格率大于90.2%，漏播率小于4.9%，重播率小于5.3%，吸種角度為20°，優(yōu)化得最佳參數(shù)范圍如圖10所示。由圖10可知，在吸種角度為20°時(shí)，吸種負(fù)壓與前進(jìn)速度都處于最佳值的區(qū)域圖，其中灰色區(qū)域?yàn)閰?shù)優(yōu)化區(qū)域，即負(fù)壓在660～720 Pa，前進(jìn)速度在0.72～0.76 m/s時(shí)，可獲得合格率大于90.2%，漏播率小于4.9%，重播率小于5.3%。

對優(yōu)化后的理論結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。在相同的試驗(yàn)條件下選取吸種角度為20°，負(fù)壓值為695 Pa，前進(jìn)速度為0.75 m/s進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，得到排種器合格率平均值為93.28%，且均大于90.2%；漏播率平均值為3.17%，且均小于4.9%；重播率平均值為3.55%，且均小于5.3%，試驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果基本相符。

圖10　參數(shù)優(yōu)化分析圖Fig.10　Figure of parameters optimize and analysis

4　結(jié)　論

本文采用負(fù)壓與可調(diào)式絕壓隔板組合作用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種一器6行的氣吸滾筒式三七精密排種器。

1）通過調(diào)節(jié)絕壓隔板安裝角度，達(dá)到零速投種，可以大幅度提高合格率，降低重播率和漏播率。從原本的合格率79.7%，重播率11.2%，漏播率9.1%優(yōu)化到了合格率89.3%，重播率7.9%，漏播率2.8%。

2）采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得出影響排種合格率的因素主次順序?yàn)樨?fù)壓、前進(jìn)速度和吸種角度。

3）利用Design-Expert 8.0.6進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，以排種合格率、漏播率、重播率為評價(jià)指標(biāo)，得出最佳參數(shù)范圍在吸種角度為20°，負(fù)壓值在660～720 Pa，前進(jìn)速度在0.72～0.76 m/s時(shí)，可獲得合格率大于90.2%，漏播率小于4.9%，重播率小于5.3%，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，與優(yōu)化結(jié)果基本一致。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 楊文彩，朱有勇，杜遷，等. 基于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的三七機(jī)械化精密播種系統(tǒng)研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（2）：175－180. Yang Wencai， Zhu Youyong， Du Qian， et al. Systematic study on notoginseng mechanized precision seeding based on integration of agricultural machinery and agronomy[J]. Guangdong Agricultural Sciences， 2014（2）: 175－180. （in Chinese with English abstract）

[2] 祁兵，張東興，崔濤. 中央集排氣送式玉米精量排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（18）：8－15. Qi Bing， Zhang Dongxing， Cui Tao. Design and experiment of centralized pneumatic metering device for maize[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2013， 29（18）: 8－15. （in Chinese with English abstract）

[3] 雷小龍，廖宜濤，李兆東，等. 油麥兼用型氣送式集排器供種裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（20）：10－18. Lei Xiaolong， Liao Yitao， Li Zhaodong， et al. Design and experiment of seed feeding device in air-assisted centralized metering device for rapeseed and wheat[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2015， 31（20）: 10－18. （in Chinese with English abstract）

[4] 李兆東，李?yuàn)檴?，曹秀英，? 油菜精量氣壓式集排器排種性能試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（18）：17－25. Li Zhaodong， Li Shanshan， Cao Xiuying， et al. Seeding performance experiment of pneumatic-typed precision centralized metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2015， 31（18）: 17－25. （in Chinese with English abstract）

[5] Gaikwad B B， Sirohi N P S. Design of a low-cost pneumatic seeder for nursery plug trays[J]. Biosystems Engineering，2008， 99（3）: 322－329.

[6] 周海波，馬旭，姚亞利. 水稻秧盤育秧播種技術(shù)與裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（4）：301－305. Zhou Haibo， Ma Xu， Yao Yali. Research advances and prospects in the seeding technology and equipment for tray nursing seedlings of rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2008， 24（4）: 301－305. （in Chinese with English abstract）

[7] Singh R C， Singh G， Saraswat D C. Optimisation of design and operational parameters of a pneumatic seed metering device for planting cottonseeds[J]. Biosystems Engineering，2005， 92（4）: 429－438.

[8] Singh R C， Singh G， Saraswat D C. Optimisation of design and operational parameters of a pneumatic seed metering device for planting mustard seeds[J]. International Agricultural Engineering Journal， 2006， 15（2）: 31－41.

[9] Karayela D， Wiesehoffb M， ?zmerzia A， et al. Laboratory measurement of seed drill seed spacing and velocity of fall of seeds using high-speed camera system[J]. Computers and Electronics In Agriculture， 2006（50）: 89－96.

[10] 廖慶喜，李繼波，覃國良. 氣力式油菜精量排種器試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（8）：44－48. Liao Qingxi， Li Jibo， Qin Guoliang. Experiment of pneumatic precision metering device for rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2009， 40（8）: 44－48. （in Chinese with English abstract）

[11] 張曉慧，宋建農(nóng). 針吸滾筒式水稻排種器設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（3）：69－71. Zhang Xiaohui， Song Jiannong. Design and research on rice precision needle-like vacuum seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2009， 40（3）: 69－71. （in Chinese with English abstract）

[12] 趙佳樂，賈洪雷，姜鑫銘，等. 大豆播種機(jī)偏置雙圓盤氣吸式排種器[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（8）：78－83. Zhao Jiale， Jia Honglei， Jiang Xinming， et al. Suction type offset double disc seed metering device of soybean seeder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery， 2013， 44（8）: 78－83. （in Chinese with English abstract）

[13] 史嵩，張東興，楊麗，等. 氣壓組合孔式玉米精量排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（5）：10－18. Shi Song， Zhang Dongxing， Yang Li， et al. Design and experiment of pneumatic maize precision seed-metering device with combined holes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2014， 30（5）: 10－18. （in Chinese with English abstract）

[14] Li Xu， Liao Qingxi， Yu Jiajia， et al. Dynamic analysis and simulation on sucking process of pneumatic precision metering device for rapeseed[J]. Journal of Food Agriculture ＆ Environment， 2012， 10（1）: 450－454.

[15] 李兆東，雷小龍，曹秀英，等. 油菜精量氣壓式集排器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（7）：9－17. Li Zhaodong， Lei Xiaolong， Cao Xiuying， et al. Design and experiment of pneumatic-typed precision centralized metering device for rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2015， 31（7）: 9－17.（in Chinese with English abstract）

[16] 張順，夏俊芳，周勇，等. 氣力滾筒式水稻直播精量排種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（1）：11－19. Zhang Shun， Xia Junfang， Zhou Yong， et al. Design and experiment of pneumatic cylinder-type precision direct seed-metering device for rice[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2015， 31（1）: 11－19. （in Chinese with English abstract）

[17] 張國忠，羅錫文，臧英，等. 水稻氣力式排種器群布吸孔吸種盤吸種精度試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（6）：13－20. Zhang Guozhong， Luo Xiwen， Zang Ying， et al. Experiment of sucking precision of sucking plate with group holes on ricepneumatic metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2013， 29（6）: 13－20. （in Chinese with English abstract）

[18] 王朝輝. 氣吸滾筒式超級稻育秧播種器的基本理論及試驗(yàn)研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2010. Wang Zhaohui. Research of Theory and Experiment on Air Suction Cylinder Device for Tray Nursing Seeding of Super-rice[D]. Changchun: Jilin University， 2010. （in Chinese with English abstract）

[19] 左彥軍，馬旭，齊龍，等. 窩眼窄縫式氣吸滾筒排種裝置的試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（11）：141－144. Zuo Yanjun， Ma Xu， Qi Long， et al. Seeding experiments of suction cylinder-seeder with socket-slot[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2010， 26（11）: 141－144. （in Chinese with English abstract）

[20] 張波屏. 播種機(jī)械設(shè)計(jì)原理[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

[21] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[22] 任闖，高筱鈞，蘇微，等. 三七種子的物理機(jī)械特性試驗(yàn)[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，41（1）：109－112. Ren Chuang， Gao Xiaojun， Su Wei， et al. Experimental study on physical and mechanical characteristics of Panax notoginseng seeds[J]. Journal of Hunan Agricultural University: Natural Sciences， 2015， 41（1）: 109－112. （in Chinese with English abstract）

[23] 蘇微，高筱鈞，任闖，等. 種子顆粒群的懸浮速度模擬預(yù)測方法[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（1）：110－116. Su Wei， Gao Xiaojun， Ren Chuang， et al. A simulation prediction method of suspension speed of seed particles swarm[J]. Journal of South China Agriculture University，2016， 37（1）: 110－116. （in Chinese with English abstract）

[24] Li Ming， Liao Qingxi， Liao Yitao， et al. Analysis on seeding process of pneumatic cylinder-type centralized rapeseed precision metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2014， 30（23）: 17－27.

[25] JB-6973-2005單粒（精密）播種機(jī)試驗(yàn)方法[S].

[26] 叢錦玲. 油菜小麥兼用型氣力式精量排種系統(tǒng)及其機(jī)理研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014. Cong Jinling. Study on Seeding System and Mechanism of Pneumatic Precision Metering Device for Wheat and Rapeseed[D]. Wuhan: Huzhong Agricultural University，2014. （in Chinese with English abstract）

[27] 李宣秋. 磁吸滾筒精密播種器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2006. Li Xuanqiu. Design Experimental Study on Precision Magnetic Drum-Seeder[D]. Zhenjiang: Jiangsu University，2006. （in Chinese with English abstract）

[28] 劉劍鋒. 氣吸滾筒式煙草包衣種子排種器設(shè)計(jì)與研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012. Liu Jianfeng. Design and Research on Suction Roller-type Meter Device for Coated Tobacco Seed[D]. Changsha: Hunan Agricultural University， 2012. （in Chinese with English abstract）

Design and experiment of pneumatic cylinder precision seed-metering device for panax notoginseng

Gao Xiaojun, Zhou Jinhua, Lai Qinghui※
（College of Modern Agriculturɑl Engineering， Kunming University of Science ɑnd Technology， Kunming 650500， Chinɑ）

Abstract:Notoginseng is one of rare medicinal herbs in China， and it is mainly grown in Yunnan Province. Market demand of notoginseng is very large， and hence， until December 2014， the planting area of notoginseng has reached 40000 hm2. At present， the main planting pattern is through manual operation， and the labor intensity is very high and the sowing quality is discrepant. However， there is no precision seeding device suitable for notoginseng. Therefore， the mechanization planting of notoginseng has important practical significance. Notoginseng is planted on small plots of land， the planting density and the requirement of seeding precision are high， so we designed a small sized precision metering device. The liquidity of the seeds is not good and the shape of seeds is irregular for notoginseng， so we chose the pneumatic seed-metering device to adapt to the characteristics of the seeds accordingly. In order to meet the precision seeding requirements of notoginseng planting， a unique pneumatic cylinder-type precision metering device was designed. This device integrated the features of vacuum suction，insulated pressure for seed-clearing and zero speed of seed dropping. In this paper， the main structure and the working principle of the metering device were expounded. The pitch-row of the hollow shaft was determined and the stability of the flow field was ensured by the flow field analysis through the computational fluid dynamics （CFD） software. The key structure parameters were determined through theoretical calculation according to planting requirements. The contrast test of dropping seed indicated that zero speed of seed dropping was necessity. According to the extensive testing combined with the experimental results of relevant scholars， the main factors which affected seeding performance of pneumatic cylinder precision seed-metering device were determined， which were forward velocity， negative pressure and adsorption angle. During the test process， in order to reach zero speed of seed dropping， the installation angle of adjustable insulated pressure plate was changed with forward velocity. The notoginseng seeds in Wenshan were chosen for sowing object. Based on the three-factor five-level quadratic orthogonal rotating combination test method， the influences of forward velocity， negative pressure and adsorption angle on sowing performance were explored. The experimental results showed that the influence of negative pressure on the qualified rate was very significant （P＜0.01）， and the influences of forward velocity and adsorption angle were significant （P＜0.05）. The regression equations of the 3 factors were fitted through the processing by Design Expert 8.0.6 （experimental design expert） software. Based on the results of examination， we found that the fitting of the equations was good， the best parameter combination was adsorption angle of 20°， negative pressure value of 660-720 Pa and forward velocity of 0.72-0.76 m/s， and under the optimal condition， the qualified index was greater than 90.2， the missing index was less than 4.9， and the multiple index was less than 5.3. The pneumatic cylinder precision seed-metering device met the standard and requirements by comparing the results with the national standard and notoginseng planting requirements. This approach of research is suitable for the exploitation of notoginseng seed-metering， and provides a theoretical reference for the design of pneumatic cylinder precision seed-metering device for Panax notoginseng.

Keywords:mechanization; optimization; design; panax notoginseng; zero speed of seed dropping; seed-metering device

通信作者：※賴慶輝，男，黑龍江五大連池人，博士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與計(jì)算機(jī)測控研究。昆明昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，650500。Email：laiqinghui007@163.com

作者簡介：高筱鈞，男，黑龍江齊齊哈爾人，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與計(jì)算機(jī)測控研究。昆明昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，650500。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（51305187）；云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2014BC007）；昆明理工大學(xué)自然科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目（KKSY201323067，KKSY201323025）

收稿日期：2015-07-13

修訂日期：2015-12-10

中圖分類號：S223.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-6819（2016）-02-0020-09

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.004