氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗.pdf

曾山 姚臘梅 李凝 等 氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗 J 華南農業(yè)大學學報 2020 41 3 102 109 ZENG Shan YAO Lamei LI Ning et al Development and test of an air suction type precision direct seeding machine for pepper J Journal of South China Agricultural University 2020 41 3 102 109 氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗 曾 山1 姚臘梅1 李 凝2 楊禹錕1 黃登攀1 方龍羽1 莫澤文1 1 華南農業(yè)大學 工程學院 南方農業(yè)機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室 廣東 廣州 510642 2 貴州省山地農業(yè)機械研究所 貴州 貴陽 550001 摘要 目的 針對辣椒種植育苗移栽方式存在的成本高 勞動強度大和生產效率低等問題 結合南方辣椒種植模式和農藝 要求 研制一種氣吸式辣椒精量穴直播機 方法 該機具由主機架 仿形機構 風機 傳動系統(tǒng) 變速器 氣吸式排種器 開 溝裝置和鎮(zhèn)壓裝置等組成 可一次完成開溝 播種 覆土和鎮(zhèn)壓作業(yè) 利用負壓取種和斷壓排種的原理 根據(jù)辣椒種子物理 特性和播種要求 確定了氣吸式排種器排種盤尺寸 排種孔數(shù)量和大小 滿足播種精度和播種量要求 播種部分通過平行 四桿仿形機構與主機架連接 可實現(xiàn)播種單體對地仿形 保證開溝和播種深度 結果 播種 量 1 3粒 穴的平均合格率 為 91 16 平均漏播率 為 0 18 平均重播率 為 8 66 不同穴距試驗的播種穴距合格指數(shù)均大 于 89 重播指數(shù)均小 于 4 85 漏播指數(shù)均小 于 11 穴距變異系數(shù)均小 于 23 77 播深合格率 為 86 結論 整機工作性能滿足辣椒種植要求 本研究可為蔬菜精密播種機的研制和開發(fā)提供參考 關鍵詞 氣吸式 精量直播機 辣椒 設計與試驗 中圖分類號 S352 53 文獻標志碼 A 文章編號 1001 411X 2020 03 0102 08 Development and test of an air suction type precision direct seeding machine for pepper ZENG Shan1 YAO Lamei1 LI Ning2 YANG Yukun1 HUANG Dengpan1 FANG Longyu1 MO Zewen1 1 College of Engineering South China Agricultural University Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment Ministry of Education Guangzhou 510642 China 2 Guizhou Mountain Agricultural Machinery Research Institute Guiyang 550001 China Abstract Objective To solve the problems of high cost high labor intensity and low production efficiency in pepper planting seeding and transplanting an air suction type precision direct seeding machine for pepper was developed considering pepper planting pattern and agronomic requirements in south area Method The machine consists of a main frame a copying mechanism a fan a transmission system a derailleur an air suction seed device a ditching device and a pressing device which can complete the ditching seeding soil covering and pressing operations at one time The seed metering machine uses the principle of taking seeds by negative pressure and discharging seeds by breaking pressure According to the seeding requirements and physical characteristics of pepper seeds the size of seeding plate the number and size of seeding holes were determined Sowing precision and quantity requirements were ensured The seeding part is connected with the main frame by a parallel four bar copying mechanism so as to realize the ground copying of the seeding monomer and ensure the ditching and 收稿日期 2019 06 06 網(wǎng)絡首發(fā)時間 2020 04 22 11 01 04 網(wǎng)絡首發(fā)地址 作者簡介 曾 山 1973 男 副研究員 博士 E mail shanzeng 通信作者 李 凝 1986 女 高級工程師 碩士 E mail 307315115 基金項目 貴州省科技廳平臺和人才項目 黔科合平臺人才 2017 5708 華南農業(yè)大學學報 Journal of South China Agricultural University 2020 41 3 102 109 DOI 10 7671 j issn 1001 411X 201906012 seeding depth Result Field test results showed that the average qualified rate of 1 3 grains hole was 91 16 the average leakage seeding rate was 0 18 and the average repeat seeding rate was 8 66 In tests of different hole distances qualified rates for different hole distances were above 89 the repeat rate was below 4 85 the leakage seeding rate were below 11 the coefficients of variations of the hole distances were below 23 77 and the qualified rate of seeding depth was 86 Conclusion The working performance of the whole machine meets the requirements for pepper planting This research can provide a reference for the research and development of precision vegetable seeders Key words air suction type precision direct seeding machine pepper design and test 辣椒是一種重要的鮮食蔬菜和調味品原料 同 時也是重要的工業(yè)原料 辣椒素 辣椒紅素在化工 和醫(yī)藥等方面都有特殊的用途 1 4 據(jù)統(tǒng)計 辣椒年 種植面積213 96萬hm2 產值700億元 5 7 在我國 蔬菜生產中占據(jù)極其重要的地位 主要分布在河 南 新疆 江西 貴州和湖南等地 8 在市場需求不斷增長的推動下 辣椒產業(yè)呈現(xiàn) 基地化 規(guī)?；蛥^(qū)域化快速發(fā)展等特點 9 然而 辣椒種植普遍采用人工育苗及移栽方式 存在成本 高 勞動強度大和生產效率低等問題 隨著農村勞 動力輸出和人口老齡化趨勢加快 勞動力緊缺矛盾 日益突出 嚴重制約了辣椒產業(yè)的發(fā)展 亟需研究 高效辣椒種植技術及配套機械 辣椒精量直播省去 了育苗和移栽等環(huán)節(jié) 省工省力 節(jié)本增效顯著 近 年來該技術發(fā)展較快 具有較好的推廣應用前景 國內外專門針對辣椒播種機械的研究較少 通 常采用蔬菜播種機播種 歐美地區(qū)以大型化 高效化 的氣力式蔬菜直播機為主 10 11 能實現(xiàn)高速精量播 種 傷種率低 但對種子分選清潔度要求高 主要代 表機型有美國MONOSEM 滿勝 公司的NGPlus 系列蔬菜精量播種機 英國StanHay公司的5 780 型蔬菜直播機以及意大利馬斯奇奧公司的Orietta 型和Olimpia型氣吸播種機等 日本 韓國辣椒直播 機具有小型化和播種行數(shù)可調等特點 適合小面積 種植作業(yè) 根據(jù)種子形態(tài)大小和農藝要求 多采用槽 輪或窩眼輪式排種輪 主要代表機型有日本矢崎公 司的SYV系列蔬菜播種機 韓國Rool clean seeder手推式蔬菜條播機和韓國 播蘭特 系列蔬 菜播種機等 12 13 機械式排種器播種精度低 且排種 輪轉動過程中易傷種 影響發(fā)芽率 14 15 國內蔬菜直播機主要有小型手推式 自走式 電動與油動 及懸掛式機型 16 以機械式排種器為 主 山東省寧津縣發(fā)達機械廠研制了一種外槽輪式 辣椒播種機 由于辣椒種子體積小 呈圓片狀 與棉 花 花生種子差異較大 存在播種量大 成穴性差等 問題 河北省衡水礦山機械廠與冀州市農機局聯(lián)合 開發(fā)了2BLP 3型辣椒點水鋪膜穴播機 采用地輪 滾筒聯(lián)體舀勺地引式精播器 播種量為4 8粒 穴 不能滿足精量播種的要求 17 18 為解決辣椒高速精 量播種的問題 中機美諾科技股份有限公司研制了 2BJ 4 5型氣吸式蔬菜播種機 可播種胡蘿卜 洋蔥 和辣椒等小粒蔬菜種子 19 黑龍江德沃科技開發(fā)公 司研制了2BQS 8 8X型氣力式蔬菜直播機 解決 了漏播現(xiàn)象 保證了出苗率 但該機存在作業(yè)能耗 大 播種質量受機器振動影響等缺陷 20 因此 本文針對辣椒機械化種植存在的播種量 大 成穴性差 勞動強度大和生產效率低等方面的 問題 結合辣椒種植農藝要求 在參考國內外先進 技術的基礎上 研制了一種氣吸式辣椒精量穴直播 機 并進行了田間試驗 以期為實現(xiàn)辣椒的輕簡化 栽培推廣提供參考 1 整機結構與工作原理 氣吸式辣椒精量穴直播機要求能一次完成開 溝 播種 覆土和鎮(zhèn)壓等多項作業(yè) 滿足不同的辣椒 種植模式和農藝要求 播種行距 穴距和深度可調 保證種植密度 播種量為1 3粒 穴 1 1 整機結構及工作原理 氣吸式辣椒精量穴直播機主要包括懸掛機架 負壓風機 播種裝置 開溝裝置 覆土鎮(zhèn)壓裝置和動 力傳動系統(tǒng)等 可同時完成開溝 播種 覆土和鎮(zhèn)壓 等作業(yè) 結構如圖1所示 開溝裝置主要包括雙圓 盤開溝器和落種機構 布置在排種管正下方 覆土 鎮(zhèn)壓裝置由鎮(zhèn)壓輪和鎮(zhèn)壓深度調節(jié)機構構成 可調 式凸面橡膠鎮(zhèn)壓裝置位于機架的后下方 隨著機具 前進對土壤進行鎮(zhèn)壓起到保墑作用 播種單體通過 平行四桿仿形機構實現(xiàn)獨立仿形 可根據(jù)播種行數(shù) 和播種行距需求組合單體數(shù)量和單體間距離 氣吸式辣椒精量穴直播機通過三點懸掛裝置 與拖拉機掛接 田間作業(yè)時 拖拉機牽引機具 帶動 第 3 期 曾 山 等 氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗 103 播種機地輪同步轉動 動力通過鏈傳動和穴距調整 系統(tǒng)傳遞 帶動氣吸式辣椒精量排種器的排種盤轉 動 在負壓作用下實現(xiàn)吸種 攜種和斷壓排種等過 程 種子通過排種管落入雙圓盤開溝器所開的溝槽 中 鎮(zhèn)壓輪將回落的土壤向溝槽中間擠推壓實 實 現(xiàn)種子的覆土鎮(zhèn)壓 一次性完成開溝 播種 覆土和 鎮(zhèn)壓作業(yè) 1 2 主要技術參數(shù) 氣吸式辣椒精量穴直播機采用單壟雙行種植 方式 其對應的農藝要求如圖2所示 實際生產中 壟高為200 mm 壟面寬度為700 mm 播種深度可調范圍為10 30 mm 播種溝寬度為 60 mm 播種穴距可調范圍為150 250 mm 播種行 距可調范圍為400 550 mm 辣椒精量直播機整機主要技術參數(shù)包括整機 尺寸 長 寬 高 1 700 mm 1 200 mm 1 200 mm 整 機質量約為85 kg 配套動力15 22 kW 作業(yè)速度0 5 1 0 km h 生產效率為0 603 1 206 hm2 h 播種 2 4行 2 關鍵部件設計 2 1 氣吸式辣椒精量排種器結構及工作原理 為滿足辣椒精量穴直播的農藝要求 本文設計 了一種氣吸式辣椒精量排種器 由種箱 進種盒 排 種器殼體 排種口 排種盤 氣室殼體 排種軸和負 壓進氣口等組成 如圖3所示 排種器采用負壓吸 附原理 作業(yè)時排種軸帶動排種盤轉動 將種子吸 附在排種盤的排種孔上 當轉到負壓阻斷凸臺時斷 壓排種 種子進入排種管后落入種溝內 完成排種 作業(yè) 2 2 排種盤設計 排種盤是實現(xiàn)精量播種的核心部件 研究表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 主機架 2 風機 3 平行四桿仿形機構 4 管路 5 調節(jié)閥 6 地輪 7 鏈傳動 8 單體機架 9 變速器 10 氣吸式辣椒精量排種器 11 雙圓盤開溝裝 置 12 鎮(zhèn)壓裝置 1 Main frame 2 Fan 3 Parallel four bar copying mechanism 4 Pipeline 5 Regulating valve 6 Ground wheel 7 Chain drive 8 Single frame 9 Transmission system 10 Air suction type precision seeding device for pepper 11 Double disk ditching device 12 Pressing device 圖 1 整機結構三維圖 Fig 1 Three dimensional diagram of the whole machine structure 1 2 3 l2 w1 w2 l1 h1 h2 1 種溝 2 辣椒種子 3 壟體 h1 壟高 h2 播種深度 w1 壟寬 w2 播 種溝寬度 l1 播種穴距 l2 播種行距 1 Seed ditch 2 Pepper seed 3 Ridge h1 Ridge height h2 Sowing depth w1 Ridge width w2 Sowing width l1 Sowing hole distance l2 Sowing spacing 圖 2 辣椒直播種植農藝 Fig 2 Direct planting agriculture of pepper 104 華南農業(yè)大學學報 第 41 卷 明 氣吸式排種器排種盤直徑一般為140 260 mm 21 根據(jù)辣椒播種要求及負壓腔體的密閉要求 選擇排 種盤直徑140 mm 對排種器結構及工作過程分析 使吸種孔負壓保持在中間位置 所以設計吸種孔在 排種盤上環(huán)形排列的直徑取115 mm 2 3 吸種孔設計 對南方廣泛種植的辣椒品種的種子進行機 械物理特性測定 結果表明 辣椒種子的形狀為橢 圓碟片型 種子外形尺寸 長 寬 厚 平均為3 70 mm 3 20 mm 0 75 mm 種子顆粒密度為630 kg m3 千 粒質量為5 53 g 與有機玻璃的滑動摩擦角為 27 3 休止角為39 吸種孔的形狀和尺寸與辣椒 種子的形狀尺寸相適應 設計原則是保證1個吸種 孔僅有1粒種子 根據(jù)辣椒種子大小確定吸種孔直 徑 d d ab 1 式中 a為系數(shù) 一般取0 64 0 66 b為種子平均寬 度 則d為2 05 2 11 辣椒種子為橢圓碟片狀 因此取 2 mm作為吸種孔的直徑 吸種孔數(shù)與播種速度 播種頻率及穴距有較大 關系 對排種性能有顯著影響 為提高播種機的作 業(yè)效率 可提高排種盤的轉速 但排種盤轉速過高 充種時間過短 充種室內的種子來不及吸到排種盤 上 會造成漏播 攪種時轉速過快容易損傷種子 影 響出苗率 相關研究 22 表明排種孔穩(wěn)定吸種線速 度不宜超過0 35 m s 排種盤轉速最高為58 2 r min 拖拉機田間作業(yè)速度為0 5 1 0 m s 辣椒的種植 農藝要求 穴距為150 250 mm 南方常用穴距為 200 mm 23 24 根據(jù)公式 2 確定吸種孔的孔數(shù) N N 60 000vln 5 2 2 式中 v為田間作業(yè)速度 m s 此處取1 m s l為 穴距 n為排種盤轉速 r min 機器作業(yè)速度一定 穴距保持不變的情況下 隨孔數(shù)的增多 排種盤轉速降低 充種時間較長 排 種性能逐漸提高 同樣隨著孔數(shù)的增多 兩吸種孔 之間距離逐漸變小 當孔數(shù)增加到一定值時 兩吸 種孔吸種會相互干擾 使得種子在吸種孔上排列混 亂 造成排種質量降低 在不影響吸種孔的吸種 清 種和落種的情況下 取吸種孔數(shù)量為6 2 4 排種過程分析 2 4 1 吸種動力學分析 為保證種子被穩(wěn)定吸附 在吸種 攜種弧段上 且隨排種盤轉動 相對于吸種 孔不發(fā)生滾動和滑動 根據(jù)設計的排種盤的大小 對充種區(qū)的吸種弧段和攜種弧段所吸附的種子進 行受力分析 具體如圖4所示 被穩(wěn)定吸附在吸種弧段上的種子需要滿足下 列受力平衡 F吸d2 Fh1C 3 Fh1 G F離 F摩 式中 d為排種盤吸孔直徑 mm C為種子重心與排 種盤的距離 mm G為單粒種子 的重力 N F離為種子的離心力 N F摩為種子受到 的種間摩擦力 N F吸為吸孔處的吸力 N 由吸力與真空度的關系 吸種弧段所需的真空 度 Hc 需滿足 1 2 3 4 567 8 9 1 排種盤 2 進種盒 3 導種管 4 安裝座 5 排種器殼體 6 種箱 7 負壓進氣口 8 氣室殼體 9 排種軸 1 Seed metering plate 2 Feed hopper 3 Seed guiding tube 4 Mounting base 5 Shell of seed metering device 6 Seed box 7 Negative pressure air inlet 8 Gas chamber shell 9 Seed metering shaft 圖 3 排種器結構示意圖 Fig 3 Structural diagram of seed metering device F1 F1 F2 F2 F吸 F吸 C C d 2 d 2 F離 R2 G G F摩 r 排種弧段 Discharge seed arc segment 攜種弧段 Carry seed arc segment吸種弧段 Suck seed arc segment 清種弧段 Clear seed arc segment Fh1 Fh1 Fh2 r為排種盤吸孔處的轉動半徑 G為種子的重力 F離為離心力 F摩為種 間摩擦力 F吸為吸孔處的吸力 Fh1為種子的重力 離心力及種間摩擦力 三者的合力 Fh2為種子的重力和離心力的合力 C為種子重心與排種盤 的距離 F1 F2為排種盤對種子的支持力 d為排種盤吸孔直徑 r Rotational radius G Gravity of seed F離 Centrifugal force of seed F摩 Interspecific friction force of seeds F吸 Suction force of hole Fh1 Force of seed gravity centrifugal force and interspecific friction Fh2 Force of seed gravity and centrifugal force C Distance between seed and seed plate F1 F2 Seed plate support force d diameter of suction hole of seed metering plate 圖 4 種子在充種區(qū)和攜種區(qū)的受力分析 Fig 4 Force analysis of seeds in seed filling zone and seed carrying areas 第 3 期 曾 山 等 氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗 105 Hc F吸S 2Fh1CSd 4 式中 S為吸孔面積 mm2 Hc為吸室臨界真空度 Pa 因充種區(qū)存在種間摩擦 吸種弧段所需吸力大 于其他弧段 所以此處不再對攜種區(qū)的受力進行分 析 在吸種區(qū)當Fh1達到最大值時 式 4 可簡化為 Hc 2K1K2K3CGSd 1 v 2 gr 5 式中 g為重力加速度 m s2 v為排種盤吸孔中心處 的線速度 m s r為排種盤吸孔處的轉動半徑 mm 為種子的摩擦阻力綜合系數(shù) K1為吸種可靠性系 數(shù) K2為外界條件影響系數(shù) K3為種子含水率影響 系數(shù) 參照相關文獻 23 本文取 36 15 K1 2 K2 1 8 K3 1 2 v 0 36 m s 計算得臨界真空度 Hc 139 Pa 排種器臺架試驗最佳真空度值是150 Pa 計算值和實際值接近 2 4 2 攜種狀態(tài)分析 辣椒種子為橢圓碟片形 外 形尺寸不規(guī)則 而排種盤上種子的吸附狀態(tài)不同 對吸孔的密封也不完全一樣 導致種子的吸種粒數(shù) 不同 種子以不同的姿態(tài)進入吸種孔 當種子以直 立姿態(tài)進入吸種孔時 吸種孔還有間隙 且此時的 吸力較強 吸種孔吸附2或3粒種子的可能性增 大 前期試驗發(fā)現(xiàn) 在保證空穴發(fā)生率低于2 的 氣壓作用下 辣椒種子能在攜種區(qū)形成穩(wěn)定的吸附 狀態(tài) 如圖5所示 但由于辣椒種子外形尺寸的特 殊性 清種裝置會造成傷種 且不增加清種裝置也 能滿足1 3粒 穴播種量的農藝要求 無需增設額外 的清種裝置 2 5 穴距調整系統(tǒng) 2 5 1 穴距調整系統(tǒng)結構 為提高播種機具的實 用性和通用性 播種穴距必須具有一定的調節(jié)范 圍 播種單體的穴距調整系統(tǒng)如圖6所示 穴距調 整系統(tǒng)由二級鏈傳動和一級變速齒輪組傳動組成 拖拉機掛接機具進行生產作業(yè)時 地輪同步轉動由 地輪軸輸入 經(jīng)第一級鏈傳動將動力輸送到變速器 輸入軸 由齒輪組成的變速齒輪組將不同傳動比的 動力輸出給第二級鏈傳動 最終帶動末端的排種器 軸轉動 實現(xiàn)播排種盤的轉動與車速的同步匹配 同時可通過改變變速傳動齒輪組的嚙合齒輪實現(xiàn) 播種穴距的調節(jié) i 2 5 2 穴距調整系統(tǒng)的工作原理 氣吸式辣椒精 量穴直播機穴距調節(jié)主要通過調節(jié)傳動系統(tǒng)中變 速器的檔位 改變動力輸入與輸出之間的傳動比來 實現(xiàn) 不同傳動比對應不同的穴距 辣椒播種穴距 要求150 250 mm 南方常用穴距為200 mm 本文 以變速器三檔為常用穴距開展穴距調整系統(tǒng)設計 本文地輪直徑 D 為250 mm 滑移率 取5 排 種盤轉動1圈播種6穴 則理論穴距 l 滿足公式 6 整機總傳動比 的計算見公式 7 本機第一級 鏈傳動比取值為1 即鏈輪I齒數(shù) Z1 鏈輪II齒數(shù) Z2 25 24 25 齒輪I齒數(shù) Z3 為18 變速器三檔對 應的齒輪II的齒數(shù) Z4 為21 鏈輪 為排種軸上 鏈輪 取齒數(shù) Z6 為21 由公式 6 和 7 得鏈輪 III的齒數(shù) Z5 計算公式 8 通過計算Z5 17 l D 1 n16n 6 6 i i1i2i3 n1n3n5n 2n4n6 Z2Z4Z6Z 1Z3Z5 7 Z5 Z4Z6 D 1 6Z 3lr 8 式中 i為本機總傳動比 i1為第一級鏈傳動比 取 值為1 i2為齒輪傳動比 i3為第二級鏈傳動比 n1為 地輪軸轉速 n2 n3為變速箱輸入軸轉速 n4 n5為 變速箱輸出軸轉速 n6為排種軸轉速 r min a 橫臥吸b 直立吸c 重疊吸 a Lying suction b Upright suction c Overlapping suction 圖 5 種子的吸附狀態(tài) Fig 5 Adsorption states of seeds 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 地輪軸 2 鏈輪 3 鏈條 4 鏈輪 5 變速器輸入軸 6 齒輪 7 齒輪 8 變速器輸出軸 9 鏈輪 10 鏈條 11 鏈輪 12 排 種器軸 1 Ground wheel shaft 2 Sprocket 3 Chain 4 Sprocket 5 Transmission input shaft 6 Gear 7 Gear 8 Transmission output shaft 9 Sprocket 10 Chain 11 Sprocket 12 Seed metering shaft 圖 6 穴距調整系統(tǒng)結構示意圖 Fig 6 Structural diagram of hole distance adjusting system 106 華南農業(yè)大學學報 第 41 卷 穴距與齒輪 的齒數(shù)Z4一一對應 則每一個檔 位對應的齒數(shù)帶入公式 9 可計算對應的穴距 l 計算結果如表1所示 l 21Z4 D 1 6 18 17 9 2 6 風機選型 本樣機選用離心式風機 前期試驗表明 整機 所需風量為2 2 10 2 m3 s 總風壓為3 2 kPa 可滿足 本機組2個播種單體的正常工作 根據(jù)文獻 26 可以計算所選風機的有效功率 Pe Pe Qp 10 式中 Q為風量 m3 s p為風壓 kPa 根據(jù)風量和風壓 可計算得到風機的有效功率 Pe 7 2 10 2 kW 根據(jù)參考文獻 27 取內效率 i 0 7 機械效 率 m 0 92 軸功率 Ps 為 Ps Pe i m 0 112 kW 11 使風壓滿足播種機的要求 28 將所用風機的功 率儲備系數(shù)K定為1 1 因此 所需的風機功率 Ped 為 Ped KPs 12 將數(shù)據(jù)帶入公式 12 求得Ped為0 12 kW 所選風機功率不能低于0 12 kW 由于管路的 長度和氣室的空間大小對吸孔處的負壓和流速有 影響 所以風機所需的功率應該比理論計算的功率 大 且需要預留足夠的功率作為后備功率 并且從 經(jīng)濟上考慮 風機直接選用了黑龍江省雙福機械有 限公司生產的離心式電動風機 該風機的功率為 0 2 kW 完全滿足該播種機的風壓要求 風機安裝 在主機架的安裝板上 單獨由蓄電池供電 風機與 播種機之間用硬脂塑料管連接 3 田間播種試驗與結果 3 1 試驗材料 試驗在華南農業(yè)大學增城教學試驗基地 N 23 14 35 78 E113 38 17 00 海拔20 m 展開 試 驗田地勢平坦 土壤類型為壤土 土壤含水率為 18 25 土壤緊實度為2 kg cm2 本次試驗前茬 作物為玉米 試驗前采用旋耕機對田塊土壤進行耕 整 使其細碎平整并起高20 cm 寬70 cm的地壟 試驗材料為 辣研102 其物理特性如下 千粒質 量5 53 g 容重759 2 g L 顆粒密度630 kg m3 含水率 為11 2 種子外形尺寸 長 寬 厚 平均為3 70 mm 3 20 mm 0 75 mm 試驗用拖拉機為常發(fā)金冠 CFD554A輪式拖拉機 作業(yè)速度為3 6 km h 圖7 為播種機及田間試驗圖片 3 2 指標及測定方法 為考核氣吸式辣椒精量穴直播機整機結構設 計是否合理 以及性能指標是否達到田間實際生 產要求 根據(jù)參考文獻 29 30 的方法 對氣吸式 辣椒精量穴直播機田間生產進行測試 測試內容 主要包括地輪滑移率 穴距及其變異系數(shù)和播種 深度合格率等 主要檢測設備包括卷尺 鐵刮板 電子秤 計算器 秒表 標桿 塑料袋 土壤硬度計 和鐵鍬等 根據(jù)地輪半徑計算得到地輪行走20圈的理論 距離 標記地輪 測量機具在拖拉機的牽引下 地輪 轉動20圈前進的實際距離 重復5次試驗取平均 值 地輪滑移率 計算公式如下 S 2 rn2 rn 100 13 式中 r為地輪半徑 mm n取20圈 S為地輪走過 的實際距離 m 試驗區(qū)總長度為100 m 測區(qū)為播種機單次作 業(yè)開始后10 m和結束前10 m的區(qū)間 設定3個穴 距進行試驗 每個穴距重復3次 每次連續(xù)測250 組穴距和穴粒數(shù) 記錄數(shù)據(jù)并統(tǒng)計結果 根據(jù)標準 表 1 變速箱各檔位與穴距對應表 Table 1 Different gear position in the gear box and the corresponding hole distance 檔位 Gear position 齒輪 II 齒數(shù) Gear II teeth 總傳動比 Total drive ratio 穴距 mm Hole spacing 1 15 1 03 140 2 18 1 24 168 3 21 1 44 196 4 24 1 65 224 5 27 1 85 252 6 30 2 06 280 a b a 播種機 b 田間試驗 a Seeding machine b Field experiment 圖 7 田間播種試驗 Fig 7 Field sowing test 第 3 期 曾 山 等 氣吸式辣椒精量穴直播機的研制與試驗 107 和辣椒種植農藝要求 設定穴距和穴粒數(shù)2個考核 指標對作業(yè)質量進行評估 計算穴距合格指數(shù) 重 播指數(shù) 漏播指數(shù) 標準差 穴距偏移指數(shù) 和變異 系數(shù) 根據(jù)穴距合格指數(shù)計算式計算穴距合格指 數(shù) 按照播種量1 3粒 穴為合格 空穴和每穴粒數(shù) 大于4分別為漏播和重播 并計算出對應的概率 作為評價指標 A n1N 100 14 式中 A為考核指數(shù) n1為播種穴距滿足要求的數(shù) 量 即考核數(shù) N 為考核區(qū)間數(shù) 播種深度與地平面有關 應以鎮(zhèn)壓后的地面為 準 播種深度的測定取5行 每行測定10點 在測 點上垂直切開土層使種子完全露出 測量播種深度 并記錄數(shù)據(jù) 播種深度合格率是指覆土深度 10 mm 的點占總測定點的百分數(shù) 按公式 15 計算測區(qū)播 種深度合格率 Q Q qq 總 100 15 式中 q為播種深度合格點數(shù) q總為測定總點數(shù) 3 3 結果與分析 3 3 1 地輪滑移率 地輪為沒有動力的第5輪 其 因機具行走與土地產生的摩擦而同步轉動 能較好 體現(xiàn)機具前進的速度 其產生的動力經(jīng)過動力傳輸 系統(tǒng)直接作用于吸種盤的旋轉 由于地輪存在滑移 現(xiàn)象 會導致地輪速度與機具前進速度不匹配 從 而影響吸種盤轉速 直接體現(xiàn)在播種穴距上 地輪 滑移率越小 播種穴距越接近理論穴距 地輪滑移 率越大 實際播種穴距會同步增大 采用定圈測距 的方式測得地輪轉動20圈播種機的實際前進距離 統(tǒng)計結果 并對試驗結果進行分析得出實際前進距 離平均為16 71 m 理論前進距離為15 71 m 計算 得出地輪的滑移率為6 37 標準差為0 11 變異系 數(shù)為2 02 穴距調整系統(tǒng)設計時已考慮5 的滑 移率影響 所以本機的設計可靠且符合實際生產需求 3 3 2 穴粒數(shù)及穴距 統(tǒng)計選取的3個穴距及穴 粒數(shù)試驗結果如表2和表3所示 由表2和表3結 果可知 在開展播種作業(yè)的時候 在不同的播種穴 距下 播種機穴距合格率均大于89 重播率均小 于4 85 漏播率均小于11 合格穴距變異系數(shù) 均小于23 77 穴粒數(shù)合格率大于89 86 重播率 小于11 漏播率小于0 53 在行進速度不變的 情況下 隨著播種穴距的增大 排種器轉速減慢 穴 距合格指數(shù)增大 重播指數(shù)幾乎不變 漏播指數(shù)減 小 合格穴距變異系數(shù)減小 穴距和穴粒數(shù)兩方面 的考查參數(shù)均符合相關標準的規(guī)定 作業(yè)質量達到 辣椒直播的要求 3 3 3 播種深度合格率 辣椒最佳播種深度為20 mm 處理各行播種深度值后得到的2項指標值如表4 所示 播種深度主要影響種子的出苗率 播種深度 的一致性主要影響出苗時間的一致性 由表4可 知 播種深度變化不大 平均播種深度合格率為 86 高于相關標準規(guī)定的不小于80 的指標 覆 土鎮(zhèn)壓裝置的覆土量滿足生產需求 對種子萌發(fā)和 出苗時間沒有較大影響 達到生產要求 表 2 穴距及其變異系數(shù)試驗結果 Table 2 Test results of hole distance and its coefficient of variation 試驗號 Test no 穴距 mm Hole distance 合格率 Qualified rate 重播率 Repeat seeding rate 漏播率 Leakage seeding rate 變異系數(shù) Coefficient of variation 測試值 Test value 標準值 Standard value 測試值 Test value 標準值 Standard value 測試值 Test value 標準值 Standard value 測試值 Test value 標準值 Standard value 1 168 89 10 75 0 20 10 90 10 22 01 35 2 196 89 10 75 4 85 20 6 05 10 23 76 35 3 224 90 78 80 4 78 15 4 44 8 21 53 30 表 3 穴粒數(shù)試驗結果 Table 3 Test result of seed number in hole 試驗號 Test no 理論穴距 mm Theoretical hole distance 漏播率 Leakage seeding rate 合格率 Qualified rate 重播率 Repeat seeding rate 1 168 0 90 13 9 87 2 196 0 89 87 10 13 3 224 0 53 93 47 6 00 108 華南農業(yè)大學學報 第 41 卷 4 結論 1 研制了一種氣吸式辣椒精量穴直播機 提出 用于辣椒穴直播的氣吸精量排種器 整機可一次完 成開溝 播種 覆土和鎮(zhèn)壓等工序 該機器播種量 穴距 播種深度等播種質量指標皆達到相關標準規(guī) 定 滿足農業(yè)生產要求 2 田間試驗結果表明 氣吸式辣椒精量穴直播 機的播種量為1 3粒 穴 穴粒數(shù)平均漏播率為 0 18 平均合格率為91 16 平均重播率為 8 66 不同穴距試驗的播種穴距合格指數(shù)均大于 89 重播指數(shù)均小于4 85 漏播指數(shù)均小于 11 合格穴距變異系數(shù)均小于23 77 播深合格 率為86 各項指標值均滿足標準 30 要求 由于機具覆土依靠種溝開溝器回土 土壤含水 率或黏度不同會造成回土量不穩(wěn)定 影響播種深 度 有待進一步研究 參考文獻 蒲亨明 遵義市辣椒產業(yè)化戰(zhàn)略管理研究 D 貴陽 貴 州大學 2009 1 王琦 帕斯卡齒輪辣椒缽苗移栽機構的優(yōu)化設計與仿 真分析 D 哈爾濱 東北農業(yè)大學 2016 2 申愛民 趙香梅 我國辣椒生產概況及發(fā)展方向 J 農 業(yè)科技通訊 2010 6 5 7 3 王田利 我國辣椒產業(yè)存在問題與對策建議 J 西北園 藝 蔬菜 2014 4 4 5 4 李晴 韓玉珠 張廣臣 國內外辣椒產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨 勢 J 湖北農業(yè)科學 2009 48 9 2278 2281 5 張真和 中國蔬菜產業(yè)轉型升級對策探討 上 J 中國 農機化學報 2017 38 9 88 94 6 胡爽吉 梳齒式辣椒采摘裝置的設計研究 D 石河子 石河子大學 2012 7 段斌 小型辣椒移栽機栽植器的設計與仿真試驗 D 鄭州 河南農業(yè)大學 2014 8 王建江 余建軍 李小剛 等 膜下滴灌直播辣椒高產栽 培技術 J 新疆