氣吹式排種器導(dǎo)種筒設(shè)計(jì)及試驗(yàn)分析

　　摘 要: 隨著免耕播種的推廣，越來越多的播種機(jī)采用氣力式排種器。由于種子投種方式的改變，需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證氣吹式排種器導(dǎo)種筒角度對播種質(zhì)量的影響，確定合理的導(dǎo)種筒角度，從而優(yōu)化機(jī)具設(shè)計(jì)。

　　本文源自農(nóng)機(jī)使用與維修 發(fā)表時(shí)間：2021-02-10《農(nóng)機(jī)使用與維修》雜志是全國農(nóng)機(jī)維修行業(yè)唯一的國家級(jí)專業(yè)期刊。面向全國，面向基層，面向和平，主要報(bào)導(dǎo)農(nóng)機(jī)和汽車的經(jīng)營使用，維護(hù)保養(yǎng)，修理修復(fù)，檢測改裝等方面的新經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)、新成果，適用于修理工、駕駛員、管理干部、技術(shù)人員和教學(xué)人員等閱讀。曾用刊名：農(nóng)機(jī)維修。

　　關(guān)鍵詞: 氣吹式; 導(dǎo)種筒; 試驗(yàn)

　　播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的一環(huán)，除山地、丘陵等難以實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化作業(yè)的區(qū)域，絕大部分耕地都可通過多行精密播種機(jī)來提高播種效率。為了提高土壤質(zhì)量，我國通過推廣免耕播種來緩解傳統(tǒng)深耕給土壤帶來的壓力。因免耕播種所帶來的播種難度提高是個(gè)無法避免的問題，現(xiàn)廣泛采用的排種器多為機(jī)械式排種器，但機(jī)械式排種器在工作時(shí)因種子形狀等原因出現(xiàn)卡種等中止作業(yè)的情況。隨著播種速度的提升，氣力式排種器的使用數(shù)量也愈發(fā)增加。氣力式又可根據(jù)工作方式分為氣吹式與氣壓式，本文則針對一種氣吹式排種器進(jìn)行研究。該類型氣吹式排種器大多采用氣流攜種投種，無法采用傳統(tǒng)的零速投種，因此有必要針對種子在最終投種部分進(jìn)行優(yōu)化，以減少種子的偏移。

　　1 導(dǎo)種筒類型

　　導(dǎo)種筒一端為連接管，固定在播種單體上，因此導(dǎo)種筒的入種角度為固定值，同時(shí)為了保證投種高度的一致性，導(dǎo)種筒的垂直高度為定值，需通過改變出種角度來調(diào)整導(dǎo)種筒樣式，最終決定出種角為 90°、60°及 30°。導(dǎo)種筒結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

　　2 導(dǎo)種筒試驗(yàn)分析

　　因機(jī)具前進(jìn)速度是影響投種效果的重要因素，為了保證試驗(yàn)樣機(jī)速度的穩(wěn)定性，本次試驗(yàn)在播種土槽試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)平臺(tái)速度為 2. 5 m·s - 1 ， 3 m·s - 1 以 及 3. 5 m · s - 1 ，對應(yīng)機(jī)具工作速度 9 km·h - 1 、10. 8 km·h - 1 及 12. 6 km·h - 1 。本試驗(yàn)通過株距合格率來驗(yàn)證導(dǎo)種筒設(shè)計(jì)的合理性。

　　2. 1 正交試驗(yàn)因素的確定

　　為了得到相對較優(yōu)的組合，本次正交試驗(yàn)選取導(dǎo)種筒形狀和風(fēng)速作為正交試驗(yàn)的兩個(gè)因素，兩因素均采用三水平。考慮到兩水平的交互作用，本文采取 L9( 34) 正交表進(jìn)行試驗(yàn)。正交試驗(yàn)的因素和水平如表 1 所示。

　　2. 2 9 km·h - 1 組試驗(yàn)

　　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是在區(qū)域內(nèi)比例和株距合格率越高越好。從表 2 可以看出，對于種子在區(qū)域內(nèi)比例影響的主次因素為導(dǎo)種筒出種角度 A、導(dǎo)種筒出種風(fēng)速 B 及交互作用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B1。對于在 9 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導(dǎo)種筒出 種 角 度 A，導(dǎo) 種 筒 出 種 風(fēng) 速 B 及 交 互 作 用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B1。

　　根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在 9 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 19 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。區(qū)域內(nèi)比例為 99% ，株距合格率為 92. 5% 。

　　為確定各因素對試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平，對以上正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，結(jié)果如表 3 所示。

　　從表 3 中的方差分析結(jié)果，可以看出: 對于種子在區(qū)域內(nèi)比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風(fēng)速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區(qū)域內(nèi)比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風(fēng)速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數(shù)的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結(jié)論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B1，在 9 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 19 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。

　　2. 3 10. 8 km·h - 1 組試驗(yàn)

　　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是在區(qū)域內(nèi)比例和株距合格率越高越好。從表 4 可以看出，對于種子在區(qū)域內(nèi)比例影響的主次因素為導(dǎo)種筒出種角度 A，導(dǎo)種筒出種風(fēng)速 B 及交互作用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B2。對于在 10. 8 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導(dǎo)種筒出種角度 A，導(dǎo)種筒出種風(fēng)速 B 及交互作用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B2。

　　根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在 10. 8 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 21 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。區(qū)域內(nèi)比例為 96% ，株距合格率為 89. 2% 。

　　為確定各因素對試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平，對以上正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，結(jié)果如表 5所示。

　　從表 5 中的方差分析結(jié)果，可以看出: 對于種子在區(qū)域內(nèi)比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風(fēng)速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區(qū)域內(nèi)比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風(fēng)速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數(shù)的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結(jié)論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B2，在 10. 8 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 21 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。

　　2. 4 12. 6 km·h - 1 組試驗(yàn)

　　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是在區(qū)域內(nèi)比例和株距合格率越高越好 。從表 6 可以看出，對于種子在區(qū)域內(nèi)比例影響的主次因素為導(dǎo)種筒出種角度 A，導(dǎo)種筒出種風(fēng)速 B 及交互作用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B3。對于在 12. 6 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導(dǎo)種筒出種角度 A，導(dǎo)種筒出種風(fēng)速 B 及交互作用 A × B，最優(yōu)組合為 A1B3。

　　根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在 12. 6 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 23 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。區(qū)域內(nèi)比例為 89% ，株距合格率為 85. 2% 。

　　為確定各因素對試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平，對以上正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，結(jié)果如表 7 所示。

　　從表 7 中的方差分析結(jié)果可以看出: 對于種子在區(qū)域內(nèi)比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風(fēng)速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區(qū)域內(nèi)比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風(fēng)速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數(shù)的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結(jié)論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B3，在 12. 6 km·h - 1 的機(jī)具前進(jìn)速度下，當(dāng)投種筒出種角為 30°，出口風(fēng)速為 23 m·s - 1 時(shí)，投種效果最好。

　　3 結(jié)論

　　根據(jù)上述試驗(yàn)及樣機(jī)尺寸設(shè)計(jì)了三種導(dǎo)種筒，并針對出種口風(fēng)速及出種角度進(jìn)行了三組正交試驗(yàn)。通過正交試驗(yàn)結(jié)果表明，出種角度影響顯著，出口風(fēng)速影響不顯著。根據(jù)不同機(jī)具前進(jìn)速度確定以 下 組 合 方 式，9 km · h - 1 時(shí) 為 30° 出 種 角，19 m·s - 1 的出口風(fēng)速; 10. 8 km·h - 1 時(shí)為 30°出種角，21 m·s - 1 的出口風(fēng)速; 12. 6 km·h - 1 時(shí)為 30°出種角，23 m·s - 1 的出口風(fēng)速。