基于新疆地區(qū)綠肥播種機(jī)氣吸式排種器的設(shè)計(jì)

摘 要：排種器設(shè)計(jì)技術(shù)的落后是制約新疆綠肥小顆粒種子大面積種植機(jī)械化發(fā)展的原因之一，新疆農(nóng)田面臨的氣候復(fù)雜多變，特別是春季播種季節(jié)時(shí)常伴有大風(fēng)、多雨、潮濕等因素干擾播種的順利進(jìn)行。而精密播種的特點(diǎn)則更好滿(mǎn)足新疆環(huán)境要求，所以設(shè)計(jì)一款用于毛苕種子播種的氣吸式排種器，以便更好地在新疆地區(qū)進(jìn)行機(jī)械化播種。

關(guān)鍵詞：氣吸式；毛苕種子；排種器

1 引言

新疆是屬于農(nóng)業(yè)大省，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的可持續(xù)發(fā)展是新疆現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。隨著新疆農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)的發(fā)展，所需要投入到農(nóng)田中的化肥越來(lái)越多，因此需要生產(chǎn)的化學(xué)肥料也越來(lái)越多，并且使用的化學(xué)肥料也越來(lái)越多。綠肥在養(yǎng)分的提供上、鹽堿地土壤的改良上和污染的防止等多方面都有非常有效的作用，發(fā)展綠肥對(duì)建立新疆生態(tài)環(huán)境良好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值十分充分并且無(wú)化學(xué)污染所以在新疆現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，就有舉足輕重的作用。毛苕子根瘤和根系能給新疆鹽堿地土壤遺留大量的氮和有機(jī)物質(zhì)肥料，增產(chǎn)效果顯著，所以大多綠肥選用毛苕子。

排種器設(shè)計(jì)技術(shù)的落后是制約新疆綠肥小顆粒種子大面積種植機(jī)械化發(fā)展的原因之一[1]，新疆農(nóng)田面臨的氣候復(fù)雜多變，特別是春季播種季節(jié)時(shí)常伴有大風(fēng)、多雨、潮濕等因素干擾播種的順利進(jìn)行。

精密播種的特點(diǎn)則更好滿(mǎn)足新疆環(huán)境要求，現(xiàn)在機(jī)械化播種能夠節(jié)省人力物力，所以研制一款可以在新疆地區(qū)進(jìn)行高效率播種的裝置迫在眉睫。新疆地區(qū)的專(zhuān)家們已經(jīng)研制出一些關(guān)于此地區(qū)的播種裝置，但對(duì)于毛苕子的排種器還存在很多可以改進(jìn)的地方。基于上述內(nèi)容，設(shè)計(jì)一款用于毛苕種子播種的氣吸式排種器，以便更好地在新疆地區(qū)進(jìn)行機(jī)械化播種。

2 方案設(shè)計(jì)于工作原理

2.1方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

相比于舵輪式穴播器而言，氣吸式排種器能實(shí)現(xiàn)作物的定量的精量播種，具有省種、不傷種、對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)、適應(yīng)力強(qiáng)、等優(yōu)點(diǎn)；

此設(shè)計(jì)綠肥（毛苕種子）排種器主要包括；排種盤(pán)、種子倉(cāng)、排種體、鏈輪等零部件其中排種體有設(shè)有非負(fù)壓倉(cāng)、負(fù)壓倉(cāng)。

氣吸式排種器氣吸孔是針對(duì)綠肥毛苕子種子的平均大小和形狀專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，每個(gè)氣吸孔的直徑為1.5mm，收種槽的深度為3mm左右，此種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以將種子完全吸附到氣息口上，避免出現(xiàn)漏種和多種的情況。

2.2工作原理

排種盤(pán)于可轉(zhuǎn)動(dòng)的排種體的側(cè)面上安裝，保證排種盤(pán)在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性[2]。并且排種盤(pán)上有針對(duì)毛苕種子設(shè)計(jì)的圓周陣列分布的種子吸附口，在氣吸機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中毛苕種子被吸附在排種盤(pán)的吸附口上，隨著排種盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，種子由負(fù)壓倉(cāng)經(jīng)過(guò)正壓倉(cāng)，由于負(fù)壓倉(cāng)和真空抽氣泵相連形成負(fù)壓，非負(fù)壓倉(cāng)與大氣相連通。毛苕種子經(jīng)過(guò)清種刀的剔除多余吸附在吸種孔種子，保證每次吸種孔至少吸附一粒種子，在經(jīng)過(guò)相同的另一個(gè)清種刀后將吸附在吸附孔上的多余種子剔除，吸附孔只剩下一粒種子。種子到非負(fù)壓倉(cāng)時(shí)由于重力的原因，掉入播種口，實(shí)現(xiàn)播種。其排種器由于氣吸機(jī)的作用，在對(duì)負(fù)壓倉(cāng)減壓時(shí)，在彈簧彈性壓縮在排種盤(pán)和墊片之間，使得排種盤(pán)可以和排種體緊密貼合，阻止了負(fù)氣壓從排種盤(pán)與排種體之間的接觸面縫隙負(fù)壓倉(cāng)內(nèi)，保證了排種體和排種盤(pán)氣流的密封性。

3 試驗(yàn)

傳統(tǒng)氣吸式排種器易出現(xiàn)復(fù)吸、漏種、氣吸孔堵塞的情況[3]，為了驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的排種器的實(shí)用性。為此我們借助3D打印技術(shù)按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1 ：1打印排種器。通過(guò)田間實(shí)際對(duì)打印排種器的實(shí)驗(yàn)，漏種情況很少發(fā)生，偶有出現(xiàn)復(fù)吸的問(wèn)題，為保證毛苕種子的株距排種器鏈輪的速率應(yīng)控制在每分鐘約為43/轉(zhuǎn)[4]。此時(shí)可以很好的保持毛苕子播種時(shí)株距在35-40mm之間。

4 結(jié)語(yǔ)

本文是經(jīng)過(guò)參考眾多有關(guān)氣吸排種器研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)毛苕種子精量播種的研究現(xiàn)狀和發(fā)展要求，全面分析現(xiàn)有排種器結(jié)構(gòu)及其播種性能的基礎(chǔ)上，針對(duì)毛苕種子個(gè)體尺寸大小差異，提出了氣吸排種器的設(shè)計(jì)。此排種器吸種裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，很大程度上較好適應(yīng)了毛苕種子因?yàn)閭€(gè)體尺寸差異，在新疆不同土壤條件下的精量取種，生產(chǎn)維護(hù)成本低。種箱連接器和總殼體共同組成的封閉接種區(qū)，有效的避免了因投種和接種造成的種子的漏播。運(yùn)用3D打印技術(shù)的打印的排種器實(shí)地進(jìn)行排種工作過(guò)程，系統(tǒng)的分析了排種器不同工作階段的數(shù)據(jù)，為今后排種器結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然此次排種器的設(shè)計(jì)也有不足之處，此排種器針對(duì)的是平均大小為2-3mm種子，所以在對(duì)大于這個(gè)范圍的種子播種會(huì)影響實(shí)際播種效果。此外排種的速度是由鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)快慢決定，對(duì)排種的實(shí)際株距的控制把控有一定困難?？傊?，此次排種器的設(shè)計(jì)解決了因綠肥種子較小在新疆地區(qū)播種困難的問(wèn)題，很大程度上提高了播種效率。推動(dòng)新疆綠肥播種技術(shù)的發(fā)展有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 顏丙新. 盤(pán)室同步氣吸式精量排種器設(shè)計(jì)研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[4] 楊航，莫蝶，殷春梅，黃國(guó)賢.氣吸式三七播種器吸孔流場(chǎng)仿真研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（30）：209-212+230.

作者簡(jiǎn)介：

金顯偉（1994-）男，漢族，新疆塔城人，塔里木大學(xué)，本科，機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)

項(xiàng)目來(lái)源

塔里木大學(xué)2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)校級(jí)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2018011