韓國靖,于洪斌,李洪剛,趙新天
(吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院,長春 130021)
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(duì)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(duì)種子在最終投種部分進(jìn)行優(yōu)化,以減少種子的偏移。
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。
圖1 導(dǎo)種筒
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(duì)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。
為了得到相對(duì)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??紤]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。
表1 正交試驗(yàn)因素水平表
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(duì)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(duì)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(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平,對(duì)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(duì)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(duì)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。
表2 9 km·h-1組試驗(yàn)結(jié)果及極差分析
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(duì)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(duì)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。
表3 9 km·h-1組正交試驗(yàn)方差分析
表4 10.8 km·h-1組試驗(yàn)結(jié)果及極差分析
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(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平,對(duì)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(duì)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(duì)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。
表5 10.8 km·h-1組正交試驗(yàn)方差分析
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。
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(duì)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(duì)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(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著水平,對(duì)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(duì)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(duì)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。
表6 12.6 km·h-1組試驗(yàn)結(jié)果及極差分析
續(xù)表6
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。
表7 12.6 km·h-1組正交試驗(yàn)方差分析
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(duì)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。