气吹式排种器导种筒设计及试验分析

　　摘 要: 随着免耕播种的推广，越来越多的播种机采用气力式排种器。由于种子投种方式的改变，需要通过试验验证气吹式排种器导种筒角度对播种质量的影响，确定合理的导种筒角度，从而优化机具设计。

　　本文源自农机使用与维修 发表时间：2021-02-10《农机使用与维修》杂志是全国农机维修行业唯一的国家级专业期刊。面向全国，面向基层，面向和平，主要报导农机和汽车的经营使用，维护保养，修理修复，检测改装等方面的新经验、新技术、新成果，适用于修理工、驾驶员、管理干部、技术人员和教学人员等阅读。曾用刊名：农机维修。

　　关键词: 气吹式; 导种筒; 试验

　　播种是农业生产中重要的一环，除山地、丘陵等难以实现大型机械化作业的区域，绝大部分耕地都可通过多行精密播种机来提高播种效率。为了提高土壤质量，我国通过推广免耕播种来缓解传统深耕给土壤带来的压力。因免耕播种所带来的播种难度提高是个无法避免的问题，现广泛采用的排种器多为机械式排种器，但机械式排种器在工作时因种子形状等原因出现卡种等中止作业的情况。随着播种速度的提升，气力式排种器的使用数量也愈发增加。气力式又可根据工作方式分为气吹式与气压式，本文则针对一种气吹式排种器进行研究。该类型气吹式排种器大多采用气流携种投种，无法采用传统的零速投种，因此有必要针对种子在最终投种部分进行优化，以减少种子的偏移。

　　1 导种筒类型

　　导种筒一端为连接管，固定在播种单体上，因此导种筒的入种角度为固定值，同时为了保证投种高度的一致性，导种筒的垂直高度为定值，需通过改变出种角度来调整导种筒样式，最终决定出种角为 90°、60°及 30°。导种筒结构如图 1 所示。

　　2 导种筒试验分析

　　因机具前进速度是影响投种效果的重要因素，为了保证试验样机速度的稳定性，本次试验在播种土槽试验台上进行，试验平台速度为 2. 5 m·s - 1 ， 3 m·s - 1 以 及 3. 5 m · s - 1 ，对应机具工作速度 9 km·h - 1 、10. 8 km·h - 1 及 12. 6 km·h - 1 。本试验通过株距合格率来验证导种筒设计的合理性。

　　2. 1 正交试验因素的确定

　　为了得到相对较优的组合，本次正交试验选取导种筒形状和风速作为正交试验的两个因素，两因素均采用三水平。考虑到两水平的交互作用，本文采取 L9( 34) 正交表进行试验。正交试验的因素和水平如表 1 所示。

　　2. 2 9 km·h - 1 组试验

　　试验目标是在区域内比例和株距合格率越高越好。从表 2 可以看出，对于种子在区域内比例影响的主次因素为导种筒出种角度 A、导种筒出种风速 B 及交互作用 A × B，最优组合为 A1B1。对于在 9 km·h - 1 下的株距合格率，影响的主次因素为导种筒出 种 角 度 A，导 种 筒 出 种 风 速 B 及 交 互 作 用 A × B，最优组合为 A1B1。

　　根据上述试验结果可知，在 9 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 19 m·s - 1 时，投种效果最好。区域内比例为 99% ，株距合格率为 92. 5% 。

　　为确定各因素对试验结果影响的显著水平，对以上正交试验结果进行了方差分析，结果如表 3 所示。

　　从表 3 中的方差分析结果，可以看出: 对于种子在区域内比例，投种筒出种角度 A 影响较为显著，出口风速 B 影响不显著，因此投种筒出种角度是影响种子在区域内比例的重要因素。对于株距合格率，投种筒出种角度 A 影响为显著，出口风速 B 为不显著。因此投种筒出种角度是影响其漏播指数的重要因素。

　　上述方差分析同极差分析因素主次顺序是一致的，表明该分析方法得到的结论是有效的。通过极差分析和方差分析得出，因素水平的最佳组合为 A1B1，在 9 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 19 m·s - 1 时，投种效果最好。

　　2. 3 10. 8 km·h - 1 组试验

　　试验目标是在区域内比例和株距合格率越高越好。从表 4 可以看出，对于种子在区域内比例影响的主次因素为导种筒出种角度 A，导种筒出种风速 B 及交互作用 A × B，最优组合为 A1B2。对于在 10. 8 km·h - 1 下的株距合格率，影响的主次因素为导种筒出种角度 A，导种筒出种风速 B 及交互作用 A × B，最优组合为 A1B2。

　　根据上述试验结果可知，在 10. 8 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 21 m·s - 1 时，投种效果最好。区域内比例为 96% ，株距合格率为 89. 2% 。

　　为确定各因素对试验结果影响的显著水平，对以上正交试验结果进行了方差分析，结果如表 5所示。

　　从表 5 中的方差分析结果，可以看出: 对于种子在区域内比例，投种筒出种角度 A 影响较为显著，出口风速 B 影响不显著，因此投种筒出种角度是影响种子在区域内比例的重要因素。对于株距合格率，投种筒出种角度 A 影响为显著，出口风速 B 为不显著。因此投种筒出种角度是影响其漏播指数的重要因素。

　　上述方差分析同极差分析因素主次顺序是一致的，表明该分析方法得到的结论是有效的。通过极差分析和方差分析得出，因素水平的最佳组合为 A1B2，在 10. 8 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 21 m·s - 1 时，投种效果最好。

　　2. 4 12. 6 km·h - 1 组试验

　　试验目标是在区域内比例和株距合格率越高越好 。从表 6 可以看出，对于种子在区域内比例影响的主次因素为导种筒出种角度 A，导种筒出种风速 B 及交互作用 A × B，最优组合为 A1B3。对于在 12. 6 km·h - 1 下的株距合格率，影响的主次因素为导种筒出种角度 A，导种筒出种风速 B 及交互作用 A × B，最优组合为 A1B3。

　　根据上述试验结果可知，在 12. 6 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 23 m·s - 1 时，投种效果最好。区域内比例为 89% ，株距合格率为 85. 2% 。

　　为确定各因素对试验结果影响的显著水平，对以上正交试验结果进行了方差分析，结果如表 7 所示。

　　从表 7 中的方差分析结果可以看出: 对于种子在区域内比例，投种筒出种角度 A 影响较为显著，出口风速 B 影响不显著，因此投种筒出种角度是影响种子在区域内比例的重要因素。对于株距合格率，投种筒出种角度 A 影响为显著，出口风速 B 为不显著。因此投种筒出种角度是影响其漏播指数的重要因素。

　　上述方差分析同极差分析因素主次顺序是一致的，表明该分析方法得到的结论是有效的。通过极差分析和方差分析得出，因素水平的最佳组合为 A1B3，在 12. 6 km·h - 1 的机具前进速度下，当投种筒出种角为 30°，出口风速为 23 m·s - 1 时，投种效果最好。

　　3 结论

　　根据上述试验及样机尺寸设计了三种导种筒，并针对出种口风速及出种角度进行了三组正交试验。通过正交试验结果表明，出种角度影响显著，出口风速影响不显著。根据不同机具前进速度确定以 下 组 合 方 式，9 km · h - 1 时 为 30° 出 种 角，19 m·s - 1 的出口风速; 10. 8 km·h - 1 时为 30°出种角，21 m·s - 1 的出口风速; 12. 6 km·h - 1 时为 30°出种角，23 m·s - 1 的出口风速。