2BPZ—300型大粒種子穴盤育苗精準(zhǔn)播種機(jī)的研制及測試

馬偉+范鵬飛+王秀

【摘要】大粒種子穴盤育苗播種裝置包括機(jī)架及設(shè)置在機(jī)架上的排種器、播種驅(qū)動機(jī)構(gòu)、輸送帶、輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制器。實際測試結(jié)果表明，該裝置播種的單粒率達(dá)到96.5%，三次重復(fù)測試其漏播率為2.1%，重播率為1.4%，控制精度和性能優(yōu)越。針對72穴穴盤作業(yè)的生產(chǎn)效率可達(dá)140盤/h。

原理

設(shè)施園藝中大粒種子育苗的播種環(huán)節(jié)實現(xiàn)機(jī)械化一直沒有得到足夠關(guān)注，使得規(guī)?；缳M時費力。針對這一問題，研制開發(fā)一種大粒種子穴盤育苗播種裝置非常必要。該穴盤育苗播種裝置主要包括機(jī)架及設(shè)置在機(jī)架上的排種器、播種驅(qū)動機(jī)構(gòu)、輸送帶、輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制器5大部分。排種器設(shè)置在機(jī)架上部，由播種驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動工作，輸送帶位于排種器的下方，輸送帶由輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，輸送帶上的穴盤經(jīng)過排種器下方時與排種器的排種口位置對應(yīng)，輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)和播種驅(qū)動機(jī)構(gòu)均與控制器相連，在控制器的控制下，排種器和輸送帶協(xié)同工作，輸送帶上的穴盤準(zhǔn)確到達(dá)排種器排種口下方時，排種器將種子排出，使種子準(zhǔn)確落入穴盤中。這種排種方式主要針對外形較大、粒重較大的種子，且在控制器的控制下，位于輸送帶上的穴盤定位也準(zhǔn)確，可將誤差控制在很小的范圍內(nèi)。

機(jī)械設(shè)計

大粒種子穴盤育苗播種裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的主要問題是播種部分、輸送部分、以及兩者的組合。落實在功能部件上有機(jī)架的空間布局，排種器和播種驅(qū)動機(jī)構(gòu)、輸送帶和輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)的位置以及受力關(guān)系。設(shè)計的原則是精準(zhǔn)播種及方便維護(hù)。圖1是基于該原則設(shè)計的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。第一是將排種器固定在機(jī)架的上部20～50 cm的位置，利用重力自由落種；圓整度不好的大粒種子可選擇將排種器調(diào)高到50 cm位置，不易堵塞排種器。第二是可調(diào)輸送穴盤寬度為30～60 cm，主要是通過調(diào)換不同的排種器后，能滿足輸送帶上的穴盤橫向和縱向通過，也滿足不同規(guī)格穴盤的通過，以便同其他播種流水線裝置的匹配和組合使用?？紤]到育苗溫室進(jìn)出入條件，播種器的外形尺寸長×寬×高為1410 mm×890 mm×1700 mm。

控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)電源選用溫室常用的220 V交流照明電。首先進(jìn)行初始化復(fù)位，然后輸送電機(jī)開始運行，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動輸送帶上的穴盤移動，穴盤采用連續(xù)輸送方式，此時可通過檢測種子能否落入穴孔中來檢驗輸送速度是否合適，判斷依據(jù)是穴盤上兩行穴孔之間通過播種器的時間間隔是否滿足大于或等于種子落下的時間間隔，種子能落進(jìn)整個穴盤每行穴孔中即為合適的輸送速度。通過觸摸屏預(yù)先設(shè)定速度數(shù)值，該數(shù)值可隨時進(jìn)行改變。種子潮濕可以適當(dāng)調(diào)節(jié)時間補(bǔ)償系數(shù)，確保輸送速度滿足要求，如果不是最佳播種速度，可通過觸摸屏重新設(shè)定。位置傳感器可感知穴盤前進(jìn)并進(jìn)行定位，可通過兩行穴孔之間的距離和輸送速度來進(jìn)行運算，得出相鄰穴孔之間移動的時間間隔，來判斷穴盤是否到達(dá)指定位置。位置傳感器的信號如果受到育苗基質(zhì)、土方等的遮擋產(chǎn)生外界誤差干擾，會導(dǎo)致種子無法播到穴孔中心，影響播種質(zhì)量，因此每次播種前需要清洗和初始化信號校準(zhǔn)。播種電機(jī)的工作通過控制器精準(zhǔn)控制，同時通過采集到的傳感器信號，來確保輸送電機(jī)和播種電機(jī)的配合。大粒種子穴盤育苗播種機(jī)的控制原理見圖2。

測試

大粒種子穴盤育苗精準(zhǔn)播種機(jī)見圖3，裝置在北京市昌平區(qū)小湯山精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)基地進(jìn)行測試（陰天，天氣潮濕）。測試材料：水果玉米種子；主要參數(shù)及關(guān)鍵指標(biāo)：單粒率、漏播率、重播率；穴盤規(guī)格：72穴；測試方式：人工連續(xù)喂穴盤。測試儀器：北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗鑒定站的標(biāo)準(zhǔn)儀器；測試方法：一次連續(xù)喂穴盤10套，播種后統(tǒng)計播種情況，試驗重復(fù)3次。試驗結(jié)果表明，3次重復(fù)測試中，該裝置播種的單粒率達(dá)到96.5%，漏播率為2.1%，重播率為1.4%，72穴作業(yè)的生產(chǎn)效率可達(dá)140盤/h。

結(jié)論

本文研制及測試了大粒種子穴盤育苗播種裝置。該裝置采用移動式機(jī)架結(jié)構(gòu)，在機(jī)架上懸掛排種器，通過輸送驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制器的協(xié)調(diào)，大大提高了播種的精度，同時也驗證了機(jī)器設(shè)計方案的可行性，為實際生產(chǎn)提供了優(yōu)化方案，也為該領(lǐng)域的研究提供參考。

*項目支持：果類蔬菜北京市創(chuàng)新團(tuán)隊崗位專家項目WX2016。