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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流膜下播种机的设计及排种装置的室内性能试验.精品文档.膜下播种机的设计及排种装置的室内性能试验第26卷2010住第4期4月农业工程TransactionsoftheCSAE,o1.26NO.4Apr.2010139膜下播种机的设计及排种装置的室内性能试验刘飞,赵满全,吴英思(内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特010018)摘要:传统铺膜播种机在地膜上打孔播种容易形成板结,不利于发芽破土能力弱的作物生长.该文针对这一问题,分析了膜下播种机设计的要求,对主要工作部件排种装置的结构进行了分析并给出了结构参数,采用参数化造型软件ProE设计该膜下播种
2、机.参照铺膜播种机试验方法,对玉米播种就机器前进速度和取种器个数进行了单因素试验.试验结果表明:当排种简转速高于72r/min时,空穴率明显增加;根据相关参数,推出排种筒的最佳转速为57r/min;对于播种大株距作物,作业速度可加快;播种小株距作物,作业速度应放慢.关键词:农业机械,薄膜,种子,膜下播种机,排种装置doi.10.3969.issn.10026819.2010.04.022中图分类号:$223.2文献标识码:A文章编号:10026819(2010)一04一O13904刘飞,赵满全,吴英思.膜下播种机的设计及排种装置的室内性能试验J.农业工程,2010,26(4):139142.L
3、iuFei,ZhaoManquan,WuYingsi.DesignofseederundermembraneandindoorcapabilitytestofdischargingseedequipmentJ.TransactionsoftheCSAE,2010,26(4):139142.(inChinesewithEnglishabstract)0引言地膜覆盖穴播作业是现代农业生产中发展旱地农业和节水农业的一项重要的技术.它能充分利用土壤深层水,对土壤有明显的增温保墒作用,强化了农作物的生长发育,延长了作物的生育期_1.J.特别是在西北干旱,半干旱地区使用广泛,适用于播种小麦,玉米,棉花,花
4、生,籽瓜等作物.目前国内外常用的地膜播种机属于膜上打孔穴播,它是指铺好膜利用成穴器在投种点位置的地膜上形成穴孔,然后利用投种装置将待播种子投入穴孔中,最后完成镇压,覆土工序L2j;但用这种播种机作业后,当雨水冲积膜孔周边土壤,很容易在膜孔上形成板结,不利于棉花等发芽破土能力弱的作物生长.膜下播种机主要针对膜上打孔容易形成板结问题而设计,它是指利用开沟器在土壤中开出一定截面形状的种沟,接着穴播排种装置将种子定点投入沟中,最后由铺膜,压膜,覆土装置完成铺膜和覆土.整机采用ProE软件进行参数化造型,并对排种器的排种性能作了试验研究,对其进行分析,优化设计结构,为膜下播种机的批量生产提供理论依据和科
5、学论证.1膜下播种机的设计1.1膜下播种机设计的要求1)播种行距株距可调;2)开沟器开沟深度可调;3)播种,覆膜,压膜,覆土按顺序完成;4)压膜,覆土轮收稿日期:200903.05修订日期:2010.03-01作者简介:刘飞(1984一),男,内蒙古卓资县人,从事农业机械化新技术研究.呼和浩特内蒙古农业大学机电工程学院,010018.Email:afei2208163.corn通信作者:赵满全(1955),男,内蒙古土右旗人,教授,中国农业工程学会会员(E041200061S),从事农业机械化新技术研究.呼和浩特内蒙古农业大学机电工程学院,010018.Email:ndixc可随地形浮动.1.
6、2膜下播种机的结构及工作原理膜下播种机主要由排种装置,排肥装置,压膜覆土装置,地轮驱动装置,开沟器,机架等部分组成,具体结构如图1所示.1.排肥装置2.平土铲3.地轮4.施肥开沟铲5.机架6.种床开沟器7挂膜杆8.覆土圆盘9压膜轮1O.排种装置图1膜下播种机结构示意图Fig.1Schematicoftheseederundermembrane膜下播种机配套11.03kW四轮拖拉机,悬挂牵引.工作时,平土铲把表土刮向两侧,滚动的地轮通过链传动驱动排肥器定量排肥,配置在机架两侧的铧式开沟铲在开出压膜沟的同时,把通过肥管流出的肥料撒入沟底;排肥轴的输出链轮驱动排种筒旋转,舀勺式取种器在旋转的过程中完
7、成取种到排种,种子经投种口落入种床开沟器开好的种床内完成播种,依靠回填土把种子覆盖;随后由铺膜装置将地膜铺在两沟槽间的畦面上,压膜轮把地膜压入沟内,由覆土圆盘翻起的土垡将地膜压紧.140农业工程2010盆1.3排种装置的设计及相关参数分析1.3.1排种装置的设计排种装置是实现膜下播种的关键部件,它主要由内筒,外筒,取种器,种箱及排种轴组成.排种内筒与外筒之间的间隙精度是整个排种装置设计的难点.间隙太大,加工制造容易但容易卡种,种子损坏率高;间隙太小,使用传统的滚压加工不能保证精度.考虑到播种的作物涉及到尺寸较小的棉花,其最小物理尺寸小于11TUTI,间隙大容易卡种,因此间隙最好不大于0.51T
8、in1.用ProE建模时,考虑到实际的加工工艺,使用拉伸抽壳的方法形成内外滚.排种筒构造如图2所示.1排种器外筒2.排种器内筒3排种轴4.内筒轴套5取种器图2排种筒构造图Fig.2Structuraldrawingofdischargingseedcylinder1.3.2工作原理匀速转动的取种器通过种子区时种子被囊刮到舀勺内,在取种器从充种区到清种区运动的过程中,拖带的多余种子靠自重落回充种区.在投种区,种子从舀勺导种槽内滑落到与输种孔相连的充种壳中.在到达外筒的投种口时,种子通过外筒落入种沟内.种子在排种筒的运动示意如图3所示【6j.一排种筒角速度0一投种角一机器前进速度,一取种器线速度v
9、一种子下落速度图3种子运动示意图Fig.3Schematicofseedmovement1.3.3排种内筒参数的确定排种内筒转速n(r/min)由式(1)确定,z:60x1000Vm(1),z=一1,zs式中:v广机器前进速度,rn/s;z取种器个数;卜株距,toni.为使达到零速投种,种子在落入投种口的瞬时速度分析如图3所示,因而可得出式(2)VmVpCOS0=mrdCOS(2)式中:取种器线速度,m/s;排种内筒直径,mm;投种角(投种口与垂直面的夹角).由式(1)和式(2)联立得投种口满足零速投种的条件为cos0:(3)7【由于COS0l,因而可得满足零速投种的排种内简直径应符合一ZS(
10、4)2排种装置的性能试验2.1试验方案试验参照铺膜播种机(JB/1r77322o06)进行试验.重点考察穴粒数合格率和平均粒数【H】.对玉米(金坤9号)播种就取种器个数和机器前进速度作单因素试验;种子物理特性分别为:长为10.62nlm,宽为9.84rain,厚为5.12mlTl,含水率3.56%,千粒质量为325g.试验以100个含有种子的穴数为一个样本区间,统计在区间内1粒,2粒和3粒各占的穴数,而0粒的穴数参照单粒(精密)播种机试验方法(GB厂r6973-2005)中统计漏播数的方法计算,样本区间内的总穴数即为各粒穴数的总和.取穴粒数在(21)粒中的为合格穴粒数,平均粒数为样本区间内的种
11、子数与总穴数的比值,合格率为合格穴粒数与总穴数的比值.2.2试验方法试验在实验室进行,采用内蒙古农业大学自行研制的播种试验台架.其中种床传动带与排种筒分别由2台VS.616G5多功能全数字式变频器控制速度,能实现播种不同株距的作物.为避免种子在种床带上滚动和弹跳,种床带改变传统涂油的方法,采用排沙装置在种床带上铺沙;一方面使种子可重复利用,另一方面也更逼近田间试验的环境.2.3试验结果分析在取种器个数为4,充种容积为25%的情况下,记录不同机器前进速度下玉米的每穴粒数与株距.结果见表1.表1机器前进速度单因素试验Table1Singlefactorexperimentofmachineonwa
12、rdspeed注:取种器个数为4,充种容积为25%.第4期刘飞等:膜下播种机的设计及排种装置的室内性能试验141对试验数据进行拟合,通过MATLAB分析自变量机器前进速度与平均粒数的关系,建立回归曲线如图4所示.其中合格率Y1与机器前进速度回归方程为l:一0.91667v+1.5964vm一0.78119v+1.0701R2=0.9956(5)0.40608l0l214机器前进速度/(m.s)图4机器前进速度拟合曲线Fig.4Fittingcurveofmachineonwardspeed在机器前进速度为Im/s,充种容积为25%的情况下,分析不同取种器个数对玉米播种平均粒数与合格率的影响,见
13、表2.表2取种器个数单因素试验Table2Singlefactorexperimentofthenumberoftakingseederdevice08336590164934O0.941.75l-38O79.498.093.5注:机器前进速度1m/s,充种容积25%.其中合格率Y2与取种器个数z的回归方程为Y2=-0.2098z+1.3478z一1.1192R2=0.9887(6)由式(1)与式(5)和式(6)分别推得合格率y与排种筒转速n的关系为Yl=一4.77410_6,z+4.79610-4r1,一1.35410一n+1.0701Y2一1?11710一+3?11010刀(8)1.1l9
14、2在机器前进速度的单因素试验中,5组试验数据全部可靠;而在取种器个数单因素试验中,当取种器个数为2时,合格率为0,此时不能断定它就是合格率为0时的排种筒最低转速,因此只有3组试验数据是可靠的.在进行的试验总数中,有8组是可靠的,根据每项单因素试验所占可靠试验总数的比例,利用上述两式估算合格率Y与排种筒转速n的关系为气蓄l+言Y29式中:Y由机器前进速度单因素试验得出的合格率;由取种器个数单因素试验得出的合格率;)一由Y1和Y2估算后得出的合格率.合格率与排种筒转速的关系曲线如图5所示.通过图5表明,当排种筒转速高于72r/min时,合格率严重下降;由排种筒转速与穴粒数合格率的关系可知,排种筒的
15、最佳转速是57r/min,此时合格率高达98.6%,空穴率最小.将最佳转速代入式(1)得机器前进速度与取种器个数的最优组合经验公式为ym:(9)ym20000L摹瓣耀妞黛405060708090l0O排种简转速/(r.rain)注:l由机器前进速度单因素试验得出的合格率;一由取种器个数单因素试验得出的合格率:由Yl和估算后得出的合格率.图5排种筒转速与合格率曲线Fig.5Curveofseederrotatespeedandqualifiedrate3结论1)零速投种投种口的位置与排种内筒的直径,作物株距和取种器个数有关;根据农艺要求和取种器个数的限制,内筒周长应不低于播种作物的株距与取种器个
16、数的乘积.2)平均粒数一方面受排种筒转速的影响,另一方面取种器个数对它也有影响.分析原因可知,取种时间和取种空问的增加都可增加平均粒数.3)为达到较高的穴粒数合格率,排种筒转速不能太快.在取种器个数可调的情况下,播种大株距作物,机器前进速度可加快;播种小株距作物,机器前进速度应放慢;机器前进速度可根据最优组合经验公式,由取种器个数确定.参考文献1】郭志东,刁培松.旱地冬小麦全生育期地膜覆盖穴播高产栽培技术的研究【J】.农业工程,1999,l5(2):222224.2】夏俊芳.旱作多功能精密穴播机的研究【D】.武汉:华中农业大学工程技术学院,2000.XiaJunfang.StudyonMult
17、i-functionPrecisionPlantingSinusWheelforUplandCropD】.Wuhan:CollegeofEngineering&TechnologyHuazhongAgriculturalUniversity,2000.(inChinesewithEnglishabstract)O(8642O862l1111O0鲻嚣曩拍272346142农业工程2010笠3】王金萍.地膜覆盖穴播机的机构和参数设计的研究D】.北京:中国农业大学工学院,2005.WangJinping.StudyofFrameworkandParameterofFilmMulchingHi
18、ll-DropPlanterD.Beijing:CollegeofEnganeefingChinaAgriculturalUniversity,2005.(inChinesewi廿1Englishabstract)4袁锐,马旭.Pro/E在精密播种机设计中的应用J.农机化研究,2006,f51:161163.YuanRui,MaXu.ApplicationofPro/EngineerinthedesignofprecisionplanterJ.JournalofAgriculturalMechanizationResearch,2006,(5):161163.(inChinesewithEng
19、lishabstract)5李成华,何波.铲式玉米精密播种机仿真及虚拟设计研究【J.沈阳农业大学,2005,36(6):643-649.LiChenghua,HeBo.Simulationandvirtualrealitydesignforspadepunchplanterofcom.JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2005,36(6):643-649.(inChinesewithEnglishabstract)6】李成华,夏建满,何波.倾斜圆盘勺式精密排种器投种过程分析J.农业机械,2005,36(3):48-50.LiChenghua,Xia
20、Jianman,HeBo.AnalysisofseedthrowingprocedurebydeclinedscopemeteringdeviceJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalMachinery,2005,36(31:48-50.(inChinesewithEnglishabstract)7夏红梅,李志伟,牛菊菊,等.气力滚筒式蔬菜穴盘播种机吸排种动力学模型的研究明.农业工程,2008,24(1):141146.XiaHongmei,LiZhiwei,NiuJuju,eta1.Dynamicmodelformeteringproc
21、essforpneumaticroller-typevegetableseederJ.TransactionsoftheCSAE,2008,24(1):141146.(inChinese,i也Englishabstract)8赵满全,窦卫国,赵世杰,等.2BP一2D型铺膜点播机排肥装置参数的设计与研究J】.内蒙古农业大学,2002,23(3):7276.ZhaoManquan,DouWeiguo,ZhaoShijie,eta1.Designandstudyonparametersof2BP一2DplasticfilmmulchdibblersfertilizerejectorsJ.Journa
22、lofInnerMongoliaAgricultureUniversity,2002,23(3):7276.(inChinesetllEnglishabstract)9KathirvelK,ManianR,ReddyAravinda,eta1.PerformanceevaluationofplantersforcottoncropJ.AgriculturalMechanizationinAsia,2005,36(1):61-65.10KumarGVP,SrivastavaB,NageshDS.Modelingandoptimizationofparametersofflowrateofpadd
23、yricegrainsthroughthehorizontalrotatingcylindricaldrumofdrumseederJ.ComputersandElectronicsinAgriculture,2009,65(1):2635.11王庆杰,李洪文,何进,等.并列组合式种肥分施防堵装置的设计与试验J.农业机械,2008,39(12):7377.WangQingjie,LiHongwen,HeJin,eta1.DesignandexperimentonparatacticseparateapplicationoffertilizerandseedmechanismJ1.Transac
24、tionsoftheChineseSocietyofAgriculturalMachinery,2008,39(12):73-77.(inChinesewithEnglishabstract)12刘宏新,王福林.排种器试验研究的因素选择及分析J】.农机化研究,2007,(5):77-79.LiuHongxin,WangFulin.ThechoiceandanalysisoffactorsinseedmeteringdeviceexperimentalstudyJ.JournalofAgriculturalMechanizationResearch,2007,(5):7779.(inChines
25、ewithEnglishabstract)13】边胤,马永康,张振国.往复式排种器用于谷子精密播种机初探J.农业工程,2007,23(2):122127.BianYin,MaYongkang,ZhangZhengguo.Reciprocatingfeederappliedtoprecisionseed-grainsowingmachinesJ.TransactionsoftheCSAE,2007,23(2):122127.(inChinesewithEnglishabstract)14】贾秀芝,高晓辉,唐明辉.单粒(精密)播种机性能试验的测试与研究JJ.农机化研究,2007,(1O):1341
26、36.JiaXiuzhi,GaoXiaohui,TangMinghui.Testingandresearchontheperformancetestofsingleseeddrills(precisiondrills)J.JournalofAgriculturalMechanizationResearch,2007,(10):134136.(inChinesewithEnglishabstract)Design0fseederundermembraneandindoorcapabilitytest0f1dlSCnarglngseei1equipmentuuFei,ZhaoNanquan,WuY
27、ingsi(CollegeofMechanicalandElectricityEngineering,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Huhhot010018,China)Abstract:Thetraditionalfilmingplanterperforatesonplasticfilm.whicheasilyfoFITIShardensurfacesoi1layer,itisnotgoodforthegrowthofcropswhichhaveweakbreakgroundability.Aimatsolvingthisquestion,thede
28、signrequirementsoftheseederundermembranewereanalyzed.andtheprimarystructuresoftheplanterwereanalyzedandaseriesofstructuralparametersofthekeycomponentsweregiven.SeederundermembranewasdesignedbyparametricmodelingsoftwareProE.Referencetotherelevantnationalstandard.thesinglefactorexperimentsofthemachine
29、onwardspeedandthenumberoftakingseeddevicewereperforrnedforthecom.Experimentalresultsindieatedthatwhentheplanterboxrotatespeedwashigherthan72r/minthecavityvoidrateobviouslyincreased.Inaccordancewiththerelevantparameters,theoptimalplanterboxrotatespeedwas57r/min.Forsowinglargeplantspacingcrops,thespeedofoperationcouldbequickened,andforsowingsmallplantspacingcrops,thespeedofoperationshouldbesloweddown.Keywords:agriculturalmachinery,membranes,seed,seederundermembrane,dischargingseedequipment