王方艷 孫光全 張 欽

(青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院， 青島 266109)

0 引言

蔬菜播種作業(yè)不僅人工勞動強度大、播種精度控制難，而且耗時費工、勞動成本高，因此迫切需要實現(xiàn)機械化播種[1]。蔬菜播種機主要包括機械式和氣力式兩種[2]。通常采用種子丸?；夹g(shù)來規(guī)范種子尺寸，從而保證機械化播種過程中的充種、攜種和排種精度及準確性；采用種繩編織方法保證機械化播種株距，從而解決種子形狀不規(guī)則及質(zhì)量小、機械化播種效果不穩(wěn)定的問題；采用氣力播種技術(shù)適應種子外形及尺寸，從而提高單粒播種精度及播種適應性。但丸?；夹g(shù)和種繩編織方法都增加了蔬菜的制種成本，氣力播種技術(shù)增大了播種機的制造成本。因此，降低播種成本、提高播種質(zhì)量是實現(xiàn)蔬菜機械化播種的關(guān)鍵。研究蔬菜精密播種技術(shù)及研發(fā)裸種播種設(shè)備對推動蔬菜機械化生產(chǎn)具有重要意義。

國外對蔬菜播種技術(shù)及裝備的研究起步較早，其自動化、智能化水平較高[3]。歐美發(fā)達國家以適于大田作業(yè)的氣力式播種設(shè)備為主，其配套動力大、銷售價格高，可實現(xiàn)開溝、播種、覆土、施肥等多種功能，且通過更換播種盤可適應不同的蔬菜種子，如馬斯奇奧的氣力式播種機。日韓以中小型動力配套的機械式播種機為主，其整機結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，多適于種子丸粒后的播種，如矢崎SYV-M600W蔬菜播種機，但窩眼輪式排種器型孔較小，易被灰塵及雜質(zhì)堵塞。國外播種機具價格高、播種成本高，并未在我國大面積推廣應用。我國對蔬菜播種技術(shù)及裝備的研究起步較晚，在引進消化國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了多種中小型蔬菜播種設(shè)備，但播種理論及技術(shù)不夠成熟，播種設(shè)備的性能及通用性還有待提高[4]。德易播農(nóng)機公司生產(chǎn)的DB系列蔬菜播種機采用尼龍窩眼輪式排種器，具有良好的通用性，但存在窩眼堵塞、種子破碎及易漏播的問題，不適于高速工況[5-6]。青島大順精鋒公司研發(fā)的DS-3S型精量播種機采用種繩播種機構(gòu)，其作業(yè)速度可達8.3 km/h，播種效率高，但需提前對種子進行包衣、纏繩，成本相對較高，且需播種后澆水，播種精度由纏繩種子間距決定[7]。青島農(nóng)業(yè)大學研制的氣力式蔬菜精量播種機通過更換排種盤來適應不同蔬菜種子的播種要求，采用電機驅(qū)動排種盤從而調(diào)整播種株距，但價格高于機械式播種機。目前，我國蔬菜播種機研究已取得一定進展，但多樣的種植條件及種子特性對蔬菜小株距、淺播深的精密播種提出了更高的要求。為此本文提出電控錐盤式蔬菜播種機，以期實現(xiàn)白菜、菠菜等裸種的低成本、精密、高效播種。

1 整機結(jié)構(gòu)與工作原理

電控錐盤式蔬菜播種機由汽油發(fā)動機提供動力，采用手扶導向前進的工作方式，主要由鎮(zhèn)壓輪、開溝覆土器、地輪、旋轉(zhuǎn)編碼器、汽油發(fā)動機、減速器、機架、排種管、錐盤排種器、直流電機、供種器、扶手、機架、閉環(huán)控制系統(tǒng)等組成。整機結(jié)構(gòu)如圖1所示。

作業(yè)時，根據(jù)蔬菜種子的播種要求，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中設(shè)置株距。旋轉(zhuǎn)編碼器分別檢測前輪動力輸入軸與排種軸的轉(zhuǎn)速，并反饋至閉環(huán)控制系統(tǒng)。針對不同前進速度，閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)供種器轉(zhuǎn)速及錐盤排種器轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)前進速度與排種速度匹配，實現(xiàn)播種精度控制。播種時，發(fā)動機提供動力驅(qū)動前輪前進，操作人員輔助導向，并控制前進速度。直流電機為供種器及錐盤排種器的旋轉(zhuǎn)提供動力。種子由供種器連續(xù)落入錐盤排種器，沿著錐盤面均勻散落至錐盤的種環(huán)槽內(nèi)，伴隨錐盤的轉(zhuǎn)動被推種器推入排種管內(nèi)，然后經(jīng)排種管掉落到滑刀開溝器開好的種溝內(nèi)，完成播種過程。該機可以更換不同型孔尺寸的排種盤，實現(xiàn)多種蔬菜的播種作業(yè)。整機技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technical parameters

2 傳動及控制系統(tǒng)

2.1 傳動系統(tǒng)

汽油發(fā)動機為機具的前進提供動力，直流電機為供種器及錐盤排種器的轉(zhuǎn)動提供動力。其中，汽油發(fā)動機動力通過帶傳動、減速器、鏈傳動后，帶動機具前進。直流電機一路動力經(jīng)鏈傳動帶動供種器轉(zhuǎn)動，另一路動力經(jīng)錐齒輪轉(zhuǎn)向帶動錐盤排種器轉(zhuǎn)動。傳動系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

該機行駛動力消耗主要包括行走功率和開溝功率。其中，行走功率P1和開溝功率P2滿足[8-9]

(1)

P2=Fvm/1 000

(2)

式中f——滾動阻力系數(shù)

m——機具質(zhì)量，kg

η1——傳動效率

F——開溝阻力，N

g——重力加速度，m/s2

vm——機具前進速度,m/s

通常滾動阻力系數(shù)f為0.085～0.17，傳動效率η1為0.8～0.9，單個滑刀開溝器工作阻力為200～400 N[10]，人步行速度為1.6～2.5 km/h，機具質(zhì)量約200 kg。取滾動阻力系數(shù)f=0.1，傳動效率η1=0.9，單個滑刀開溝器工作阻力F=400 N進行計算，機具前進速度為0.7 m/s，則4行播種機的行駛驅(qū)動功率約為1.27 kW。

直流電機功率由供種器工作功率P3和錐盤排種器工作功率P4組成，且滿足[11]

(3)

(4)

式中τ1——供種軸阻力矩，N·m

τ2——排種軸阻力矩，N·m

n1——供種器轉(zhuǎn)速，r/min

n2——錐盤轉(zhuǎn)速，r/min

η2、η3——傳動效率

參照水平圓盤排種器，排種器的極限線速度為0.30～0.35 m/s[10],轉(zhuǎn)軸阻力扭矩不超過10 N·m，經(jīng)預試驗選定排種盤極限轉(zhuǎn)速為170 r/min，確定電機功率為356 W。

2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)由主控制器、速度檢測模塊、觸摸屏、電機驅(qū)動模塊等組成?？紤]機具田間工作環(huán)境的復雜性及振動、粉塵的影響，選用抗干擾性強、可靠性高、維護方便的ZK3U型PLC。采用24 V直流電源，通過航空插頭聯(lián)接電路各模塊，利用DC-DC技術(shù)供電。閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

機具驅(qū)動輪的棱條結(jié)構(gòu)增加了其與地面的摩擦因數(shù)，避免了機具行進打滑。根據(jù)操作員的行走速度，設(shè)定播種機的前進速度為0～2.5 km/h，得出錐盤排種器回轉(zhuǎn)一周的時間為3～28.5 s，選用80BL100S40-445TK9型直流電機控制排種器及供種器轉(zhuǎn)速。工作時，通過2個旋轉(zhuǎn)編碼器實時獲取機具前進速度及錐盤排種器的回轉(zhuǎn)速度，借助閉環(huán)控制系統(tǒng)控制電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)播種速度與前進速度的實時匹配。

3 關(guān)鍵部件設(shè)計

3.1 錐盤排種器

錐盤排種器是蔬菜直播機的核心部件，直接影響機具的播種效果，主要包括錐盤、分種螺帽、推種器、固定架、殼體等，結(jié)構(gòu)如圖4所示。工作時，種子從供種器落到錐盤后順著錐盤面呈放射狀滑落入凹形結(jié)構(gòu)的種槽環(huán)內(nèi)，并由刮種板刮掉多余的種子，保證種子單粒排序及充種。推種器固定在殼體上，利用錐盤轉(zhuǎn)動和推種器滾動使種子在固定位置落種，實現(xiàn)種子的主動排種。

3.1.1種子運動特性

供種器的種子流經(jīng)分種蓋沿錐盤面滑落時，錐盤處于勻速回轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得種子的運動狀態(tài)復雜。以錐面上任意下落的單粒種子為研究對象，建立如圖5所示坐標系。

種子受力包括滑動摩擦力Ff、空氣阻力Fh、離心力FL、科氏力Fk、支承力FN、種子間作用力P及重力G。因種子間的相互作用力P方向和大小隨時變化，且供種器持續(xù)供種量不大，除去相互抵消的作用力之后，P可忽略不計[12]。種子沿錐盤向下運動過程中橫向位移很小，因此空氣阻力Fh干擾可忽略不計?？剖狭k與錐盤轉(zhuǎn)速、種子相對錐盤速度vr成正比，即

Fk=2m1vrωsin(90°-θ)

式中m1——種子質(zhì)量

ω——錐形排種盤角速度，rad/s

θ——錐體底角,(°)

由于錐盤轉(zhuǎn)速不高、小籽粒蔬菜種子質(zhì)量很小，可忽略種子的科氏力Fk。因此，要保證種子不脫離錐體表面，均勻順利滑入錐盤種槽[13]，需要滿足

(5)

式中μ——摩擦因數(shù)

r——種子所在點與錐盤中心的距離，m

由式(5)可得Gcosθ≥FLsinθ，求得

(6)

式中h——錐盤高度，m

由式(5)、(6)可知，當種子在x軸方向的合力大于等于零、y軸方向的合力等于零時，種子沿錐面順利下滑，且不飛離錐面。種子在錐盤表面順利滑落時的錐盤角速度ω與錐盤高度h有關(guān)。研究表明，排種過程中的種子彈跳與投種高度及種子落點所在面的傾角存在線性關(guān)系，即投種高度越大、傾角越大，跳種現(xiàn)象越明顯[14]。結(jié)合預試驗發(fā)現(xiàn)當錐體底角θ不大于50°時，分種螺帽與供種器的距離不大于20 mm，種子會在錐體表面發(fā)生一次彈跳但彈跳高度較小，彈跳后種子沿著錐盤表面均勻滑落到種環(huán)槽內(nèi)。

種子由分種蓋沿錐盤面滑落后進入種槽環(huán)內(nèi)，且落入種槽環(huán)的狀態(tài)取決于種子相對于錐盤的相對運動。設(shè)種子為圓形，種槽環(huán)寬度為W，種子沿著錐盤的徑向方向進入種溝，運動學分析如圖5所示。種子進入種溝時，其極限速度vmax為

(7)

式中r1——錐盤半徑，mm

r4——型孔半徑，mm

在滑落過程中，種子受到的外力有重力G、滑動摩擦力Ff及F′f、支承力FN，忽略種子降落的初始速度。由動能定理可得

(8)

式中s1——錐盤底部到種槽環(huán)之間的距離，mm

s——錐盤母線長度，mm

vt——種子滑落到種槽環(huán)邊緣的速度，m/s

由式(7)、(8)可得

(9)

由式(9)可知，距離s1受錐盤高度h、半徑r1、回轉(zhuǎn)角速度ω的共同影響，是錐盤結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)鍵參數(shù)。

3.1.2錐盤結(jié)構(gòu)

錐盤由中心圓錐面與圓環(huán)凹面組成。種子沿錐盤錐面滑落進入種槽環(huán)，并在推種器滾輪與刮種板的輔助下自然排序。隨著錐盤的轉(zhuǎn)動，落入型孔的種子在推種器滾輪的作用下推出型孔，實現(xiàn)順利排種。其中，錐盤的轉(zhuǎn)速影響種子運動狀態(tài)及充種效果。同時，錐盤轉(zhuǎn)速過高時，種子易飛離錐面，不利于種子落入種溝及種子型孔，且縮短了型孔與推種器的作用時間，易造成漏播[15-17]。下種盤的落種孔采用槽孔結(jié)構(gòu)，如圖6所示，錐盤型孔、下種盤槽孔、殼體槽孔中心在同一軸線E上，且下種盤槽孔、殼體槽孔尺寸大于錐盤型孔，有利于種子的順利下落，避免落種時切種、傷種及堵塞。

為方便種子落入錐盤的型孔，保障種子排列、充種穩(wěn)定、及時，選擇圓形型孔并保證型孔數(shù)量，且播種時型孔個數(shù)Z2、型孔半徑r4、種槽環(huán)寬度W、深度T1應分別滿足[18-19]

Z2=240vm/(Sn)

(10)

(11)

(12)

式中S——株距，mm

n——錐盤轉(zhuǎn)速，r/min

lmax——種子最大長度，mm

b——種子平均寬度，mm

l——種子平均長度，mm

ΔT——種槽環(huán)間隙，mm

參照蔬菜種子的滑動摩擦因數(shù)及常用錐面排種器的結(jié)構(gòu)，經(jīng)預試驗確定錐盤高度h為55 mm，錐體底角θ為30°，求得r1為95 mm，型孔的分布半徑r2為100 mm，錐盤外輪廓的半徑r3為110 mm。針對蔬菜種子尺寸，確定菠菜種子錐盤上的種槽環(huán)寬度W為2.5 mm，深度T1為2 mm，型孔半徑r4為1.25 mm，型孔數(shù)量Z2為28個；白菜種子錐盤上的種槽環(huán)寬度W為2.5 mm，深度T1為2 mm，型孔半徑r4為1.5 mm，型孔數(shù)量Z2為20個；大蔥種子錐盤上的種槽環(huán)寬度W為1.5 mm，深度T1為2 mm，型孔半徑r4為0.5 mm，型孔數(shù)量Z2為30個。

3.1.3推種器結(jié)構(gòu)

推種器固定于排種器的外殼，由壓板、刮種板及推種器滾輪組成，結(jié)構(gòu)如圖7所示。工作時，刮種板將種溝外的種子刮離。滾輪沿種槽底部被動滾動，并在彈簧力輔助下滾壓種子。當錐盤型孔與隔板投種口重合時，型孔內(nèi)的種子被滾輪推出，避免卡塞或遺漏種子。

推種器與錐盤結(jié)構(gòu)相互配合，并固定于排種器的外殼內(nèi)側(cè)，且滾輪位于種環(huán)的正上方，則通道寬度H1、高度H2、推種器的厚度H3應滿足

(13)

H3=r3-r2+r4+Δh3

(14)

式中 Δh3——推種器凹面與推種輪之間距離，mm

推種的弧度ε滿足

(15)

式中c——推種器滾輪到固定點的安裝距離，mm

刮種板用兩個螺釘固定在推種器兩側(cè)，寬度H4與推種器厚度H3保持一致，并采用橡膠材質(zhì)減少對種子的損傷。考慮蔬菜種子尺寸的范圍，取種槽環(huán)寬度W為2.5 mm，0<Δh3

推種器滾輪直徑是影響推種效果的關(guān)鍵參數(shù)，若推種器滾輪直徑過大推種效果不明顯，若過小則會損傷種子[20]，推種位置如圖8所示。推種器滾輪半徑r5應滿足

(16)

式中 ?——型孔倒角，(°)

s3——推種行程，mm

為適應不同類型的小籽粒蔬菜種子，保證種子被順利推出型孔，取?為45°、推種行程s3為1 mm，則3 mm≤r5≤15 mm。為提高推種裝置的適應性，取r5為7.5 mm。因推種器滾輪質(zhì)量較小，則推種器的推種力由彈簧力決定。彈簧力過大，會損壞種子；彈簧力過小，則推種效果不明顯，不利于種子的下落。為保證低損投種，經(jīng)預試驗初定彈簧壓力為5 N，選擇推種彈簧剛度為5 N/mm。

3.2 供種器

供種器位于錐盤排種器的上方，與直流電機、鏈輪、鏈條、閉環(huán)控制系統(tǒng)組成種量控制系統(tǒng)。為保障錐盤排種器內(nèi)的種量穩(wěn)定、滿足播種要求，采用槽輪式排種結(jié)構(gòu)連續(xù)取種、排種，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制供種輪的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供種器與錐盤排種器的速度匹配關(guān)系。供種器由傳動軸、分種箱、傳動鏈輪、供種輪組成，結(jié)構(gòu)如圖9所示。

針對蔬菜種子特性及尺寸，考慮播種的種量要求，控制排種器的實時種量，設(shè)計合理外槽輪結(jié)構(gòu)(槽輪直徑、槽深、凹槽半徑等)，利用傳動軸及槽輪孔的螺紋連接形式，調(diào)節(jié)供種器的有效工作長度，從而實現(xiàn)種量的精確控制，避免因槽輪尺寸大而發(fā)生種量的脈動現(xiàn)象。

播種前，錐盤種槽環(huán)內(nèi)需要充滿種子，初次供種量q1應滿足[21]

(17)

正常工作后，供種輪每轉(zhuǎn)1圈的供種量q2應滿足[22]

(18)

其中

le≥2l

(19)

式中dg——外槽輪外徑，mm

le——供種輪有效工作長度，mm

ρ——種子密度，g/cm3

α0——槽內(nèi)種子充滿系數(shù)

fg——單個種槽橫截面積，mm2

tg——種槽節(jié)距，mm

γ——帶動層特性系數(shù)

為了方便種子順利進入供種輪凹槽，凹槽深度h3應適應種子尺寸。凹槽深度h3應滿足

(20)

式中rg——外槽輪凹槽圓弧半徑，mm

ξ1——槽輪兩齒數(shù)間夾角，(°)

ξ2——凹槽圓弧所對應的夾角，(°)

單個種槽橫截面積fg為

(21)

考慮供種輪空間結(jié)構(gòu)及播種效果，小籽粒種子播種輪不宜過大，且種槽數(shù)多、槽淺時播種量均勻[23]。如菠菜種子每次播種4行，W=2.5 mm，T1=2 mm，r2=100 mm，l=1.5 mm，初次供種量q1為930粒。經(jīng)預試驗確定種子充滿系數(shù)α0為0.3，槽半徑r6為1 mm，帶動層特性系數(shù)γ為0.2，外槽輪半徑dg為28 mm，供種輪凹槽個數(shù)Z1為12，供種輪有效工作長度lg為9 mm。

3.3 開溝覆土器

開溝覆土器與土壤直接接觸，主要完成開溝、導種及覆土任務(wù)。鋤鏟式開溝器和寬幅翼鏟式開溝器開溝阻力較大、工作幅寬較大且工作不穩(wěn)定，不適用小籽粒蔬菜播種；圓盤式開溝器易將干濕土混合，不利于保墑，且種子在橢圓形種溝內(nèi)易造成播深不一致，不適用于精量播種[24]?；堕_溝器入土性能較好，但長滑刀多用于播種大粒種子，短滑刀易壓實土壤不利于種子萌發(fā)。結(jié)合蔬菜播深淺的特性，設(shè)計一種滑刀開溝器。該機構(gòu)主要由開溝鏟片、覆土板、開溝器定位桿、排種管及張緊彈簧等組成，結(jié)構(gòu)如圖10所示。

滑刀刃口采用鈍角破土，側(cè)板將土壤擠向兩側(cè)，種子從中部排種管落到溝底。為防止溝壁上層干土先落到溝底和覆蓋種子，側(cè)板尾部制成斜口，并逐漸向后收攏，使下層細濕土先落到溝中覆蓋種子，以利于種子發(fā)芽。同時，減少滑刀刀片的長度，增加自適應刮土機構(gòu)使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。彈簧有一定的預緊力，保障刮土板隨地浮動，將種溝兩側(cè)的土壤刮送到種溝內(nèi)，完成種子的覆土。開溝器的開溝阻力與滑刀刃的曲線有關(guān)。設(shè)刃口曲線為指數(shù)函數(shù)曲線[25]，如圖11所示。

刃口曲線公式為

(22)

(23)

(24)

式中QA——A點處切線與x軸夾角，rad

QB——B點處切線與x軸夾角，rad

βA——滑切角，rad

βB——初始滑切角，rad

因為yB=yA+lAB,求得e1=e(cotβB-cotβA)/lAB,代入式(22)得AB曲線方程為

y=[e(cotβB-cotβA)/lAB]x

(25)

滑切角要滿足滑切條件，摩擦角大于23°，所以滑切角應不小于23°。經(jīng)實踐得出，滑切角大于 55°時，工作阻力大，不易入土；而滑切角在 23°時，刀口滑切曲線曲率大，實際應用不可能[26]。因此，滑切角βA為23°～55°時，曲線AB適用于滑刀開溝器的刀口滑切曲線[27]。

開溝器接觸土壤瞬間，土壤發(fā)生變形，受力如圖12所示。其主要受到摩擦力F′和滑刀對土壤的法向壓力N′。為使刀刃切開土壤，減小工作阻力且使產(chǎn)生的土壤顆粒沿刃口向后運動，應使滑刀對土壤的法向壓力N′的分力T′大于滑切過程中土壤質(zhì)點受到的摩擦力F′[28]，即

T′>F′

(26)

式中，T′=N′tanη，F(xiàn)′=N′tanβ，由于β+η=90°，為實現(xiàn)順暢滑切，故刃口角η應滿足η<90°-β，確定η為60°。

滑刀開溝器刀片厚度一般為3～8 mm，考慮機具結(jié)構(gòu)的緊湊性及安裝要求，確定開溝器寬度b應比排種直徑略寬，取b為30 mm[29-30]。為保證滑刀與土壤之間產(chǎn)生滑切效果，滑刀入土角α應滿足[31-32]

α>90°+β

(27)

α為14°～38°，在此選定入土角為120°。

覆土板結(jié)構(gòu)簡單，主要借助自身重力及彈簧拉力實現(xiàn)隨地起伏及土壤的刮送，其受力如圖13所示，且滿足

FTL1=FDL2

(28)

式中FT——彈簧對覆土板的力，N

FD——地面對覆土板的力，N

L1——彈簧力作用點到覆土板固定點距離，m

L2——力FD作用點到覆土板固定點的距離，m

在此取L1=L2,代入式(30)求得FT=FD。

在安裝覆土板時應對張緊彈簧施加預緊力，此時覆土板對地面有恒定的壓力且保證覆土板下限量不大，避免破壞種溝，覆土板下陷量ZX與作用力FD應滿足[33]

ZX=6FD/(5K0B)

(29)

其中

K0=k0(1+0.27B)

式中B——覆土板間距，mm

K0——土壤物理特性相關(guān)參數(shù)

k0——與土壤性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)

對剛松過土的粘土土壤來說，K0=1.01。根據(jù)種植要求及種溝深度取ZX=3 mm,覆土板間距B根據(jù)適應行距要求取B=100 mm,代入式(29)經(jīng)計算得到作用在覆土板上的力FD=252.5 N。根據(jù)胡克定律FT應滿足

FT=k1ΔL

(30)

式中k1——張緊彈簧剛度

ΔL——彈簧變形量，mm

取覆土板上下擺動的行程為10 mm，求得k1為25.2 N/mm。

4 田間試驗

4.1 試驗條件與方法

試驗用地為輕黏土，經(jīng)旋耕碎土，地表平整，無大石塊、秸稈、雜草等，土壤含水率為15.6%，土壤堅實度為720 kPa，符合蔬菜種植要求。試驗地塊長50 m，寬20 m。

2018年5月20日，在濰坊市對電控錐盤式蔬菜播種機進行試驗，如圖14所示。準備大蔥種子、白菜種子、菠菜種子各1 000粒，平均分3次播種，每次試驗播種距離為30 m。由同一操作人員手扶操作，試驗地塊前后各留10 m的啟停距離。

4.2 評價標準

依據(jù)JB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機 試驗方法》和JB/T 10293—2013《單粒(精密)播種機技術(shù)條件》的要求，對樣機播種效果進行統(tǒng)計測量，得到合格指數(shù)、漏播指數(shù)、重播指數(shù)等評價指標。

4.3 試驗結(jié)果及分析

在播種試驗過程中，電控錐盤式蔬菜播種機工作性能穩(wěn)定。種子的播種合格指數(shù)大于90%，重播指數(shù)小于5%，漏播指數(shù)小于5%，滿足播種要求，具體參數(shù)如表2所示。由于人工操作不穩(wěn)，使得機具前進速度不穩(wěn)定。種子的漏播、重播誤差主要來自種子落入種溝后會發(fā)生彈跳，后期需進一步完善。

表2 試驗結(jié)果Tab.2 Operating results %

5 結(jié)論

(1)通過閉環(huán)控制系統(tǒng)實時控制播種速度，保證了播種精度及質(zhì)量；通過連續(xù)供種、錐盤排種器分種、滾輪推種的播種方式，保證了排種量及播種精度；通過滑刀曲線構(gòu)建及覆土機構(gòu)受力分析，確定了開溝覆土器結(jié)構(gòu)及參數(shù)。

(2)通過錐盤排種器排種過程中種子的受力與運動分析，明確了種子順利充種的條件，確定了推種器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)。借助種子特性及種量分析，確定了供種器初次供種量、正常供種量及供種輪結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)合開溝及覆土要求，確定指數(shù)函數(shù)曲線刃口及覆土機構(gòu)。主要參數(shù)為：錐盤高度h為55 mm，底角θ為30°，錐盤半徑r1為95 mm，型孔的分布半徑r2為100 mm，錐盤外輪廓的半徑r3為110 mm；推種器通道寬度H1為2.5 mm，高度H2為2 mm，厚度H3為21.25 mm，弧度ε為0.8 rad，推種器滾輪半徑r5為7.5 mm,推種彈簧剛度為5 N/mm；開溝覆土器入土角為120°，張緊彈簧剛度k1為25.2 N/mm。

(3)采用菠菜種子、大蔥種子、白菜種子進行了不同類型種子的播種試驗，結(jié)果表明，該機播種作業(yè)質(zhì)量高、整機性能穩(wěn)定，播種合格指數(shù)大于90%，重播指數(shù)小于5%，漏播指數(shù)小于5%，符合國家精密播種標準要求。