气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验.pdf

曾山 姚腊梅 李凝 等 气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验 J 华南农业大学学报 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 气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验 曾 山1 姚腊梅1 李 凝2 杨禹锟1 黄登攀1 方龙羽1 莫泽文1 1 华南农业大学 工程学院 南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室 广东 广州 510642 2 贵州省山地农业机械研究所 贵州 贵阳 550001 摘要 目的 针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高 劳动强度大和生产效率低等问题 结合南方辣椒种植模式和农艺 要求 研制一种气吸式辣椒精量穴直播机 方法 该机具由主机架 仿形机构 风机 传动系统 变速器 气吸式排种器 开 沟装置和镇压装置等组成 可一次完成开沟 播种 覆土和镇压作业 利用负压取种和断压排种的原理 根据辣椒种子物理 特性和播种要求 确定了气吸式排种器排种盘尺寸 排种孔数量和大小 满足播种精度和播种量要求 播种部分通过平行 四杆仿形机构与主机架连接 可实现播种单体对地仿形 保证开沟和播种深度 结果 播种 量 1 3粒 穴的平均合格率 为 91 16 平均漏播率 为 0 18 平均重播率 为 8 66 不同穴距试验的播种穴距合格指数均大 于 89 重播指数均小 于 4 85 漏播指数均小 于 11 穴距变异系数均小 于 23 77 播深合格率 为 86 结论 整机工作性能满足辣椒种植要求 本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考 关键词 气吸式 精量直播机 辣椒 设计与试验 中图分类号 S352 53 文献标志码 A 文章编号 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 网络首发时间 2020 04 22 11 01 04 网络首发地址 作者简介 曾 山 1973 男 副研究员 博士 E mail shanzeng 通信作者 李 凝 1986 女 高级工程师 硕士 E mail 307315115 基金项目 贵州省科技厅平台和人才项目 黔科合平台人才 2017 5708 华南农业大学学报 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 辣椒是一种重要的鲜食蔬菜和调味品原料 同 时也是重要的工业原料 辣椒素 辣椒红素在化工 和医药等方面都有特殊的用途 1 4 据统计 辣椒年 种植面积213 96万hm2 产值700亿元 5 7 在我国 蔬菜生产中占据极其重要的地位 主要分布在河 南 新疆 江西 贵州和湖南等地 8 在市场需求不断增长的推动下 辣椒产业呈现 基地化 规模化和区域化快速发展等特点 9 然而 辣椒种植普遍采用人工育苗及移栽方式 存在成本 高 劳动强度大和生产效率低等问题 随着农村劳 动力输出和人口老龄化趋势加快 劳动力紧缺矛盾 日益突出 严重制约了辣椒产业的发展 亟需研究 高效辣椒种植技术及配套机械 辣椒精量直播省去 了育苗和移栽等环节 省工省力 节本增效显著 近 年来该技术发展较快 具有较好的推广应用前景 国内外专门针对辣椒播种机械的研究较少 通 常采用蔬菜播种机播种 欧美地区以大型化 高效化 的气力式蔬菜直播机为主 10 11 能实现高速精量播 种 伤种率低 但对种子分选清洁度要求高 主要代 表机型有美国MONOSEM 满胜 公司的NGPlus 系列蔬菜精量播种机 英国StanHay公司的5 780 型蔬菜直播机以及意大利马斯奇奥公司的Orietta 型和Olimpia型气吸播种机等 日本 韩国辣椒直播 机具有小型化和播种行数可调等特点 适合小面积 种植作业 根据种子形态大小和农艺要求 多采用槽 轮或窝眼轮式排种轮 主要代表机型有日本矢崎公 司的SYV系列蔬菜播种机 韩国Rool clean seeder手推式蔬菜条播机和韩国 播兰特 系列蔬 菜播种机等 12 13 机械式排种器播种精度低 且排种 轮转动过程中易伤种 影响发芽率 14 15 国内蔬菜直播机主要有小型手推式 自走式 电动与油动 及悬挂式机型 16 以机械式排种器为 主 山东省宁津县发达机械厂研制了一种外槽轮式 辣椒播种机 由于辣椒种子体积小 呈圆片状 与棉 花 花生种子差异较大 存在播种量大 成穴性差等 问题 河北省衡水矿山机械厂与冀州市农机局联合 开发了2BLP 3型辣椒点水铺膜穴播机 采用地轮 滚筒联体舀勺地引式精播器 播种量为4 8粒 穴 不能满足精量播种的要求 17 18 为解决辣椒高速精 量播种的问题 中机美诺科技股份有限公司研制了 2BJ 4 5型气吸式蔬菜播种机 可播种胡萝卜 洋葱 和辣椒等小粒蔬菜种子 19 黑龙江德沃科技开发公 司研制了2BQS 8 8X型气力式蔬菜直播机 解决 了漏播现象 保证了出苗率 但该机存在作业能耗 大 播种质量受机器振动影响等缺陷 20 因此 本文针对辣椒机械化种植存在的播种量 大 成穴性差 劳动强度大和生产效率低等方面的 问题 结合辣椒种植农艺要求 在参考国内外先进 技术的基础上 研制了一种气吸式辣椒精量穴直播 机 并进行了田间试验 以期为实现辣椒的轻简化 栽培推广提供参考 1 整机结构与工作原理 气吸式辣椒精量穴直播机要求能一次完成开 沟 播种 覆土和镇压等多项作业 满足不同的辣椒 种植模式和农艺要求 播种行距 穴距和深度可调 保证种植密度 播种量为1 3粒 穴 1 1 整机结构及工作原理 气吸式辣椒精量穴直播机主要包括悬挂机架 负压风机 播种装置 开沟装置 覆土镇压装置和动 力传动系统等 可同时完成开沟 播种 覆土和镇压 等作业 结构如图1所示 开沟装置主要包括双圆 盘开沟器和落种机构 布置在排种管正下方 覆土 镇压装置由镇压轮和镇压深度调节机构构成 可调 式凸面橡胶镇压装置位于机架的后下方 随着机具 前进对土壤进行镇压起到保墒作用 播种单体通过 平行四杆仿形机构实现独立仿形 可根据播种行数 和播种行距需求组合单体数量和单体间距离 气吸式辣椒精量穴直播机通过三点悬挂装置 与拖拉机挂接 田间作业时 拖拉机牵引机具 带动 第 3 期 曾 山 等 气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验 103 播种机地轮同步转动 动力通过链传动和穴距调整 系统传递 带动气吸式辣椒精量排种器的排种盘转 动 在负压作用下实现吸种 携种和断压排种等过 程 种子通过排种管落入双圆盘开沟器所开的沟槽 中 镇压轮将回落的土壤向沟槽中间挤推压实 实 现种子的覆土镇压 一次性完成开沟 播种 覆土和 镇压作业 1 2 主要技术参数 气吸式辣椒精量穴直播机采用单垄双行种植 方式 其对应的农艺要求如图2所示 实际生产中 垄高为200 mm 垄面宽度为700 mm 播种深度可调范围为10 30 mm 播种沟宽度为 60 mm 播种穴距可调范围为150 250 mm 播种行 距可调范围为400 550 mm 辣椒精量直播机整机主要技术参数包括整机 尺寸 长 宽 高 1 700 mm 1 200 mm 1 200 mm 整 机质量约为85 kg 配套动力15 22 kW 作业速度0 5 1 0 km h 生产效率为0 603 1 206 hm2 h 播种 2 4行 2 关键部件设计 2 1 气吸式辣椒精量排种器结构及工作原理 为满足辣椒精量穴直播的农艺要求 本文设计 了一种气吸式辣椒精量排种器 由种箱 进种盒 排 种器壳体 排种口 排种盘 气室壳体 排种轴和负 压进气口等组成 如图3所示 排种器采用负压吸 附原理 作业时排种轴带动排种盘转动 将种子吸 附在排种盘的排种孔上 当转到负压阻断凸台时断 压排种 种子进入排种管后落入种沟内 完成排种 作业 2 2 排种盘设计 排种盘是实现精量播种的核心部件 研究表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 主机架 2 风机 3 平行四杆仿形机构 4 管路 5 调节阀 6 地轮 7 链传动 8 单体机架 9 变速器 10 气吸式辣椒精量排种器 11 双圆盘开沟装 置 12 镇压装置 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 图 1 整机结构三维图 Fig 1 Three dimensional diagram of the whole machine structure 1 2 3 l2 w1 w2 l1 h1 h2 1 种沟 2 辣椒种子 3 垄体 h1 垄高 h2 播种深度 w1 垄宽 w2 播 种沟宽度 l1 播种穴距 l2 播种行距 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 图 2 辣椒直播种植农艺 Fig 2 Direct planting agriculture of pepper 104 华南农业大学学报 第 41 卷 明 气吸式排种器排种盘直径一般为140 260 mm 21 根据辣椒播种要求及负压腔体的密闭要求 选择排 种盘直径140 mm 对排种器结构及工作过程分析 使吸种孔负压保持在中间位置 所以设计吸种孔在 排种盘上环形排列的直径取115 mm 2 3 吸种孔设计 对南方广泛种植的辣椒品种的种子进行机 械物理特性测定 结果表明 辣椒种子的形状为椭 圆碟片型 种子外形尺寸 长 宽 厚 平均为3 70 mm 3 20 mm 0 75 mm 种子颗粒密度为630 kg m3 千 粒质量为5 53 g 与有机玻璃的滑动摩擦角为 27 3 休止角为39 吸种孔的形状和尺寸与辣椒 种子的形状尺寸相适应 设计原则是保证1个吸种 孔仅有1粒种子 根据辣椒种子大小确定吸种孔直 径 d d ab 1 式中 a为系数 一般取0 64 0 66 b为种子平均宽 度 则d为2 05 2 11 辣椒种子为椭圆碟片状 因此取 2 mm作为吸种孔的直径 吸种孔数与播种速度 播种频率及穴距有较大 关系 对排种性能有显著影响 为提高播种机的作 业效率 可提高排种盘的转速 但排种盘转速过高 充种时间过短 充种室内的种子来不及吸到排种盘 上 会造成漏播 搅种时转速过快容易损伤种子 影 响出苗率 相关研究 22 表明排种孔稳定吸种线速 度不宜超过0 35 m s 排种盘转速最高为58 2 r min 拖拉机田间作业速度为0 5 1 0 m s 辣椒的种植 农艺要求 穴距为150 250 mm 南方常用穴距为 200 mm 23 24 根据公式 2 确定吸种孔的孔数 N N 60 000vln 5 2 2 式中 v为田间作业速度 m s 此处取1 m s l为 穴距 n为排种盘转速 r min 机器作业速度一定 穴距保持不变的情况下 随孔数的增多 排种盘转速降低 充种时间较长 排 种性能逐渐提高 同样随着孔数的增多 两吸种孔 之间距离逐渐变小 当孔数增加到一定值时 两吸 种孔吸种会相互干扰 使得种子在吸种孔上排列混 乱 造成排种质量降低 在不影响吸种孔的吸种 清 种和落种的情况下 取吸种孔数量为6 2 4 排种过程分析 2 4 1 吸种动力学分析 为保证种子被稳定吸附 在吸种 携种弧段上 且随排种盘转动 相对于吸种 孔不发生滚动和滑动 根据设计的排种盘的大小 对充种区的吸种弧段和携种弧段所吸附的种子进 行受力分析 具体如图4所示 被稳定吸附在吸种弧段上的种子需要满足下 列受力平衡 F吸d2 Fh1C 3 Fh1 G F离 F摩 式中 d为排种盘吸孔直径 mm C为种子重心与排 种盘的距离 mm G为单粒种子 的重力 N F离为种子的离心力 N F摩为种子受到 的种间摩擦力 N F吸为吸孔处的吸力 N 由吸力与真空度的关系 吸种弧段所需的真空 度 Hc 需满足 1 2 3 4 567 8 9 1 排种盘 2 进种盒 3 导种管 4 安装座 5 排种器壳体 6 种箱 7 负压进气口 8 气室壳体 9 排种轴 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 图 3 排种器结构示意图 Fig 3 Structural diagram of seed metering device F1 F1 F2 F2 F吸 F吸 C C d 2 d 2 F离 R2 G G F摩 r 排种弧段 Discharge seed arc segment 携种弧段 Carry seed arc segment吸种弧段 Suck seed arc segment 清种弧段 Clear seed arc segment Fh1 Fh1 Fh2 r为排种盘吸孔处的转动半径 G为种子的重力 F离为离心力 F摩为种 间摩擦力 F吸为吸孔处的吸力 Fh1为种子的重力 离心力及种间摩擦力 三者的合力 Fh2为种子的重力和离心力的合力 C为种子重心与排种盘 的距离 F1 F2为排种盘对种子的支持力 d为排种盘吸孔直径 r Rotational radius G Gravity of seed F离 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 图 4 种子在充种区和携种区的受力分析 Fig 4 Force analysis of seeds in seed filling zone and seed carrying areas 第 3 期 曾 山 等 气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验 105 Hc F吸S 2Fh1CSd 4 式中 S为吸孔面积 mm2 Hc为吸室临界真空度 Pa 因充种区存在种间摩擦 吸种弧段所需吸力大 于其他弧段 所以此处不再对携种区的受力进行分 析 在吸种区当Fh1达到最大值时 式 4 可简化为 Hc 2K1K2K3CGSd 1 v 2 gr 5 式中 g为重力加速度 m s2 v为排种盘吸孔中心处 的线速度 m s r为排种盘吸孔处的转动半径 mm 为种子的摩擦阻力综合系数 K1为吸种可靠性系 数 K2为外界条件影响系数 K3为种子含水率影响 系数 参照相关文献 23 本文取 36 15 K1 2 K2 1 8 K3 1 2 v 0 36 m s 计算得临界真空度 Hc 139 Pa 排种器台架试验最佳真空度值是150 Pa 计算值和实际值接近 2 4 2 携种状态分析 辣椒种子为椭圆碟片形 外 形尺寸不规则 而排种盘上种子的吸附状态不同 对吸孔的密封也不完全一样 导致种子的吸种粒数 不同 种子以不同的姿态进入吸种孔 当种子以直 立姿态进入吸种孔时 吸种孔还有间隙 且此时的 吸力较强 吸种孔吸附2或3粒种子的可能性增 大 前期试验发现 在保证空穴发生率低于2 的 气压作用下 辣椒种子能在携种区形成稳定的吸附 状态 如图5所示 但由于辣椒种子外形尺寸的特 殊性 清种装置会造成伤种 且不增加清种装置也 能满足1 3粒 穴播种量的农艺要求 无需增设额外 的清种装置 2 5 穴距调整系统 2 5 1 穴距调整系统结构 为提高播种机具的实 用性和通用性 播种穴距必须具有一定的调节范 围 播种单体的穴距调整系统如图6所示 穴距调 整系统由二级链传动和一级变速齿轮组传动组成 拖拉机挂接机具进行生产作业时 地轮同步转动由 地轮轴输入 经第一级链传动将动力输送到变速器 输入轴 由齿轮组成的变速齿轮组将不同传动比的 动力输出给第二级链传动 最终带动末端的排种器 轴转动 实现播排种盘的转动与车速的同步匹配 同时可通过改变变速传动齿轮组的啮合齿轮实现 播种穴距的调节 i 2 5 2 穴距调整系统的工作原理 气吸式辣椒精 量穴直播机穴距调节主要通过调节传动系统中变 速器的档位 改变动力输入与输出之间的传动比来 实现 不同传动比对应不同的穴距 辣椒播种穴距 要求150 250 mm 南方常用穴距为200 mm 本文 以变速器三档为常用穴距开展穴距调整系统设计 本文地轮直径 D 为250 mm 滑移率 取5 排 种盘转动1圈播种6穴 则理论穴距 l 满足公式 6 整机总传动比 的计算见公式 7 本机第一级 链传动比取值为1 即链轮I齿数 Z1 链轮II齿数 Z2 25 24 25 齿轮I齿数 Z3 为18 变速器三档对 应的齿轮II的齿数 Z4 为21 链轮 为排种轴上 链轮 取齿数 Z6 为21 由公式 6 和 7 得链轮 III的齿数 Z5 计算公式 8 通过计算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为本机总传动比 i1为第一级链传动比 取 值为1 i2为齿轮传动比 i3为第二级链传动比 n1为 地轮轴转速 n2 n3为变速箱输入轴转速 n4 n5为 变速箱输出轴转速 n6为排种轴转速 r min a 横卧吸b 直立吸c 重叠吸 a Lying suction b Upright suction c Overlapping suction 图 5 种子的吸附状态 Fig 5 Adsorption states of seeds 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 地轮轴 2 链轮 3 链条 4 链轮 5 变速器输入轴 6 齿轮 7 齿轮 8 变速器输出轴 9 链轮 10 链条 11 链轮 12 排 种器轴 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 图 6 穴距调整系统结构示意图 Fig 6 Structural diagram of hole distance adjusting system 106 华南农业大学学报 第 41 卷 穴距与齿轮 的齿数Z4一一对应 则每一个档 位对应的齿数带入公式 9 可计算对应的穴距 l 计算结果如表1所示 l 21Z4 D 1 6 18 17 9 2 6 风机选型 本样机选用离心式风机 前期试验表明 整机 所需风量为2 2 10 2 m3 s 总风压为3 2 kPa 可满足 本机组2个播种单体的正常工作 根据文献 26 可以计算所选风机的有效功率 Pe Pe Qp 10 式中 Q为风量 m3 s p为风压 kPa 根据风量和风压 可计算得到风机的有效功率 Pe 7 2 10 2 kW 根据参考文献 27 取内效率 i 0 7 机械效 率 m 0 92 轴功率 Ps 为 Ps Pe i m 0 112 kW 11 使风压满足播种机的要求 28 将所用风机的功 率储备系数K定为1 1 因此 所需的风机功率 Ped 为 Ped KPs 12 将数据带入公式 12 求得Ped为0 12 kW 所选风机功率不能低于0 12 kW 由于管路的 长度和气室的空间大小对吸孔处的负压和流速有 影响 所以风机所需的功率应该比理论计算的功率 大 且需要预留足够的功率作为后备功率 并且从 经济上考虑 风机直接选用了黑龙江省双福机械有 限公司生产的离心式电动风机 该风机的功率为 0 2 kW 完全满足该播种机的风压要求 风机安装 在主机架的安装板上 单独由蓄电池供电 风机与 播种机之间用硬脂塑料管连接 3 田间播种试验与结果 3 1 试验材料 试验在华南农业大学增城教学试验基地 N 23 14 35 78 E113 38 17 00 海拔20 m 展开 试 验田地势平坦 土壤类型为壤土 土壤含水率为 18 25 土壤紧实度为2 kg cm2 本次试验前茬 作物为玉米 试验前采用旋耕机对田块土壤进行耕 整 使其细碎平整并起高20 cm 宽70 cm的地垄 试验材料为 辣研102 其物理特性如下 千粒质 量5 53 g 容重759 2 g L 颗粒密度630 kg m3 含水率 为11 2 种子外形尺寸 长 宽 厚 平均为3 70 mm 3 20 mm 0 75 mm 试验用拖拉机为常发金冠 CFD554A轮式拖拉机 作业速度为3 6 km h 图7 为播种机及田间试验图片 3 2 指标及测定方法 为考核气吸式辣椒精量穴直播机整机结构设 计是否合理 以及性能指标是否达到田间实际生 产要求 根据参考文献 29 30 的方法 对气吸式 辣椒精量穴直播机田间生产进行测试 测试内容 主要包括地轮滑移率 穴距及其变异系数和播种 深度合格率等 主要检测设备包括卷尺 铁刮板 电子秤 计算器 秒表 标杆 塑料袋 土壤硬度计 和铁锹等 根据地轮半径计算得到地轮行走20圈的理论 距离 标记地轮 测量机具在拖拉机的牵引下 地轮 转动20圈前进的实际距离 重复5次试验取平均 值 地轮滑移率 计算公式如下 S 2 rn2 rn 100 13 式中 r为地轮半径 mm n取20圈 S为地轮走过 的实际距离 m 试验区总长度为100 m 测区为播种机单次作 业开始后10 m和结束前10 m的区间 设定3个穴 距进行试验 每个穴距重复3次 每次连续测250 组穴距和穴粒数 记录数据并统计结果 根据标准 表 1 变速箱各档位与穴距对应表 Table 1 Different gear position in the gear box and the corresponding hole distance 档位 Gear position 齿轮 II 齿数 Gear II teeth 总传动比 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 播种机 b 田间试验 a Seeding machine b Field experiment 图 7 田间播种试验 Fig 7 Field sowing test 第 3 期 曾 山 等 气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验 107 和辣椒种植农艺要求 设定穴距和穴粒数2个考核 指标对作业质量进行评估 计算穴距合格指数 重 播指数 漏播指数 标准差 穴距偏移指数 和变异 系数 根据穴距合格指数计算式计算穴距合格指 数 按照播种量1 3粒 穴为合格 空穴和每穴粒数 大于4分别为漏播和重播 并计算出对应的概率 作为评价指标 A n1N 100 14 式中 A为考核指数 n1为播种穴距满足要求的数 量 即考核数 N 为考核区间数 播种深度与地平面有关 应以镇压后的地面为 准 播种深度的测定取5行 每行测定10点 在测 点上垂直切开土层使种子完全露出 测量播种深度 并记录数据 播种深度合格率是指覆土深度 10 mm 的点占总测定点的百分数 按公式 15 计算测区播 种深度合格率 Q Q qq 总 100 15 式中 q为播种深度合格点数 q总为测定总点数 3 3 结果与分析 3 3 1 地轮滑移率 地轮为没有动力的第5轮 其 因机具行走与土地产生的摩擦而同步转动 能较好 体现机具前进的速度 其产生的动力经过动力传输 系统直接作用于吸种盘的旋转 由于地轮存在滑移 现象 会导致地轮速度与机具前进速度不匹配 从 而影响吸种盘转速 直接体现在播种穴距上 地轮 滑移率越小 播种穴距越接近理论穴距 地轮滑移 率越大 实际播种穴距会同步增大 采用定圈测距 的方式测得地轮转动20圈播种机的实际前进距离 统计结果 并对试验结果进行分析得出实际前进距 离平均为16 71 m 理论前进距离为15 71 m 计算 得出地轮的滑移率为6 37 标准差为0 11 变异系 数为2 02 穴距调整系统设计时已考虑5 的滑 移率影响 所以本机的设计可靠且符合实际生产需求 3 3 2 穴粒数及穴距 统计选取的3个穴距及穴 粒数试验结果如表2和表3所示 由表2和表3结 果可知 在开展播种作业的时候 在不同的播种穴 距下 播种机穴距合格率均大于89 重播率均小 于4 85 漏播率均小于11 合格穴距变异系数 均小于23 77 穴粒数合格率大于89 86 重播率 小于11 漏播率小于0 53 在行进速度不变的 情况下 随着播种穴距的增大 排种器转速减慢 穴 距合格指数增大 重播指数几乎不变 漏播指数减 小 合格穴距变异系数减小 穴距和穴粒数两方面 的考查参数均符合相关标准的规定 作业质量达到 辣椒直播的要求 3 3 3 播种深度合格率 辣椒最佳播种深度为20 mm 处理各行播种深度值后得到的2项指标值如表4 所示 播种深度主要影响种子的出苗率 播种深度 的一致性主要影响出苗时间的一致性 由表4可 知 播种深度变化不大 平均播种深度合格率为 86 高于相关标准规定的不小于80 的指标 覆 土镇压装置的覆土量满足生产需求 对种子萌发和 出苗时间没有较大影响 达到生产要求 表 2 穴距及其变异系数试验结果 Table 2 Test results of hole distance and its coefficient of variation 试验号 Test no 穴距 mm Hole distance 合格率 Qualified rate 重播率 Repeat seeding rate 漏播率 Leakage seeding rate 变异系数 Coefficient of variation 测试值 Test value 标准值 Standard value 测试值 Test value 标准值 Standard value 测试值 Test value 标准值 Standard value 测试值 Test value 标准值 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 穴粒数试验结果 Table 3 Test result of seed number in hole 试验号 Test no 理论穴距 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 华南农业大学学报 第 41 卷 4 结论 1 研制了一种气吸式辣椒精量穴直播机 提出 用于辣椒穴直播的气吸精量排种器 整机可一次完 成开沟 播种 覆土和镇压等工序 该机器播种量 穴距 播种深度等播种质量指标皆达到相关标准规 定 满足农业生产要求 2 田间试验结果表明 气吸式辣椒精量穴直播 机的播种量为1 3粒 穴 穴粒数平均漏播率为 0 18 平均合格率为91 16 平均重播率为 8 66 不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于 89 重播指数均小于4 85 漏播指数均小于 11 合格穴距变异系数均小于23 77 播深合格 率为86 各项指标值均满足标准 30 要求 由于机具覆土依靠种沟开沟器回土 土壤含水 率或黏度不同会造成回土量不稳定 影响播种深 度 有待进一步研究 参考文献 蒲亨明 遵义市辣椒产业化战略管理研究 D 贵阳 贵 州大学 2009 1 王琦 帕斯卡齿轮辣椒钵苗移栽机构的优化设计与仿 真分析 D 哈尔滨 东北农业大学 2016 2 申爱民 赵香梅 我国辣椒生产概况及发展方向 J 农 业科技通讯 2010 6 5 7 3 王田利 我国辣椒产业存在问题与对策建议 J 西北园 艺 蔬菜 2014 4 4 5 4 李晴 韩玉珠 张广臣 国内外辣椒产业现状与发展趋 势 J 湖北农业科学 2009 48 9 2278 2281 5 张真和 中国蔬菜产业转型升级对策探讨 上 J 中国 农机化学报 2017 38 9 88 94 6 胡爽吉 梳齿式辣椒采摘装置的设计研究 D 石河子 石河子大学 2012 7 段斌 小型辣椒移栽机栽植器的设计与仿真试验 D 郑州 河南农业大学 2014 8 王建江 余建军 李小刚 等 膜下滴灌直播辣椒高产栽 培技术 J 新疆