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指夹式精量玉米排种器改进设计与试验

王金武;唐汉;周文琪;杨文盼;王奇【摘要】为满足精密播种作业要求,采用夹持充种、振动清种及柔性导种等方式，对指夹式精量玉米排种器进行了改进设计.通过对其工作原理的分析，对关键部件取种指夹、振动区及零速导种带的结构参数进行了优化.为提高排种器作业性能,得出其最佳工作参数，以工作转速和弹簧丝径为试验因素,粒距合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标进行二次正交旋转组合设计试验，运用Design-Expert6.0.10软件进行试验数据处理，建立因素与指标之间数学模型以进一步优化.试验结果表明，弹簧丝径为0.77mm,排种器转速小于19.2r/min时冶格指数为86.90%,重播指数为9.62%,漏播指数为3.51%,合格指数比改进前提高13.5%,破损率为0.4%.在此基础上进行排种适应性试验，结果表明指夹式精量玉米排种器对大扁马齿型籽粒具有良好的适应性，满足精密播种农艺要求.

【期刊名称】《农业机械学报》

【年(卷)，期】2015(046)009

【总页数】9页(P68-76)【关键词】玉米;精量排种器;指夹式;设计;试验【作者】王金武;唐汉;周文琪;杨文盼;王奇【作者单位】东北农业大学工程学院,哈尔滨150030;东北农业大学工程学院，哈尔滨150030;东北农业大学工程学院,哈尔滨150030;东北农业大学工程学院,哈尔滨150030;东北农业大学工程学院,哈尔滨150030

【正文语种】中文

【中图分类】S223.2

排种器是实现精密播种的核心工作部件，其性能直接影响农作物种植质量和农民劳动成本［1-4］。精密排种器按工作原理分为机械式和气力式两类［5-7］。气力式排种器具有通用性好、可靠性高等优点，但存在结构复杂、故障率高等问题。现阶段机械式排种器因结构简单、维修方便、造价低廉等特点仍被广泛应用，目前市场应用较广的几类机械式排种器主要有：窝眼轮式、圆盘式、勺式等，作业过程中多存在籽粒破损率高、作业性能不稳定、难以适应高速作业等缺点，无法满足精密播种要求［8-12］。相对而言，指夹式排种器是一种依靠取种指夹柔性夹持排种的机械式排种器，可提高播种精度，解决伤种严重和排种适用性差等问题。

从20世纪80年代开始，国内夕卜学者开始对指夹式排种器进行研究［13-14］。目前对此类排种器的研究以结构形式创新居多，对关键部件理论分析和影响因素研究较少，机具作业质量及效率较低，无法满足实际生产需求。

针对玉米精密播种要求，本文通过夹持充种、振动清种及柔性导种等方式，改进设计一种指夹式精量玉米排种器，对其工作原理进行分析，优化关键部件结构参数，并通过台架试验得到其最佳工作组合参数，以实现高单粒率、高速均匀、低破损的作业要求。

1.1主要结构

如图1a所示，排种器主要由排种盘、指夹盘（取种指夹和微调弹簧）、凸轮、排种辄指夹压盘、导种带、导种带轮（I、H）、清种毛刷、充种盖和导种端盖等部件组成。其中指夹盘和凸轮是排种器的核心部件之一，其设计及配合的合理性直接影响到机具作业质量。指夹盘是由12个取种指夹通过微调弹簧连接成的组合件，与凸轮依次安装在指夹压盘内侧。凸轮依靠止动键槽与排种盘固定装配。排种盘由镀锌钢板制成，以增加玉米籽粒的摩擦特性，其表面设有凹凸不平的振动区和导种口，振动区与清种毛刷配合提高清种效果，将玉米籽粒从导种口推送入后侧导种室。导种带由橡胶制成，其圆周上配有12个倾斜叶片，与导种端盖及机壳形成12个导种室。排种器后端盖设有窥视孔，可实时对导种区进行监测。清种毛刷由猪鬃制成，可人为调整毛刷角度以控制清种程度。

1.2工作原理

排种器工作过程主要分为充种、清种、导种和投种4个阶段。如图1b所示，正常作业时，玉米籽粒由种箱填充至充种室内，机具行走轮通过链传动将动力传至排种轴，并带动指夹压盘和指夹盘进行旋转运动，凸轮固定不动与微调弹簧共同控制取种指夹定时开闭。当指夹开启时，进入充种区进行充种夹持；当指夹闭合时，将夹持多粒玉米籽粒离开充种区，完成充种过程。当指夹推送籽粒运动至排种盘凹凸振动区时，通过夹持压力的反复变化引起籽粒振动，配合清种毛刷作用除去多余籽粒，完成清种过程。单粒玉米由导种口被投入排种器背面的导种室内，导种带与指夹盘同步旋转，将单粒籽粒送入排种口进行投种，完成导种、投种过程，实现精量播种作业。

2.1取种指夹

取种指夹是排种器的关键部件之一，其结构形状及尺寸参数的设计直接影响到充种夹持性能。但由于不同玉米品种类型、尺寸间差异性较大，使得常规取种指夹的适应性较差，因此本文对取种指夹进行结构参数优化设计，以提高其夹持性能及适应范围。

如图2所示，取种指夹由指夹片、指夹杆、指夹挂耳及指夹尾片组合而成