第三章播种机械

第三章播种机械第一节概述第二节排种器理论第三节开沟器理论第四节播种机应用第一节概述一.经典播种方法及主要特点二.播种机的类型及一般构造播种是农业生产过程中六大环节之一，播种机械化是农业机械化过程中最为复杂，也是最为艰巨的工作。播种机械所面对的播种方式、作物种类、品种等变化繁多，这就需要播种机械有较强的适应性和能满足不同种植要求的工作性能。一.经典播种方法及主要特点我国地域辽阔，作物生产的环境、条件、种植方式等多种多样，南北方有着明显的差异。北方表现为旱地作业，以向土壤中播入规定量的种子为主要种植手段，所用机具为播种机械，这样可充分利用土壤中的水分和温度使之出苗、生长，适时播种成为关键。而南方则表现为水田作业，种植方式主要是幼苗移栽，所用机械为栽植机械或插秧机械。先进作物栽培技术使传统种植方式发生逆转近几年来有些作物的种植方式发生了逆转，如玉米、棉花出现了工厂化育苗然后进行移栽，且已证明在干旱缺水地区大有取代播种机的趋势。而世代以栽植为主要种植手段的水稻、地瓜等作物，由于种植技术的革新现在出现了直播（水稻须进行种子催芽处理，地瓜须进行防腐处理），可大大简化生产过程，降低作业周期和生产成本。水稻工厂化种植机械化过程上述一些先进的种植手段由于技术、设备、条件、环境等因素的限制，目前尚处于小范围试用阶段，真正用于现阶段农业生产的种植方式仍然是经典的和传统的，总结起来大致有以下几种方式：撒播、条播、穴播和精密播种等。1.撒播：将种子按要求的播量撒布于地表的方式。一般作物播种很少使用这种方法，多用于大面积种草、植树造林的飞机撒播。2.条播：将种子按要求的行距、播量和播深成条的播入土壤中，然后进行覆土镇压的方式。种子排出的形式为均匀的种子流，主要应用于谷物播种：小麦、谷子、高粱、油菜等。3.穴播：（点播）：按照要求的行距、穴距、穴粒数和播深，将种子定点投入种穴内的方式。主要应用于中耕作物播种：玉米、棉花、花生等。与条播相比，节省种子、减少出苗后的间苗管理环节，充分利用水肥条件，提高种子的出苗率和作业效率。4.精密播种：按精确的粒数、间距、行距、播深将种子播入土壤的方式。是穴播的高级形式。t4×t①②方形播种二.播种机的类型及一般构造1.基本类型：播种机械主要是根据播种方法进行分类的，也有按照排种器形式进行分类的，但不常见。谷物条播机、中耕作物穴播机、精密播种机三种机型的辅助部件基本相同，只是其核心工作部件排种器有较大差异。2.基本结构悬挂式穴播机1.机轮2.施肥开沟器3.单体架4.施肥部件5.驱动轮6.开沟器7.排种器8.种子箱9.开沟深度调节装置10.镇压轮11.覆土器精密播种机条播机穴播机耕耙播施肥喷药联合作业机械播种机械的一般构成播种机类型很多，结构形式不尽相同，但其基本构成是相同的。如图所示：机架种肥箱排肥器排种器传动装置开沟器行走装置覆土镇压器一般构成：机架、传动装置、种肥箱、排种器、排肥器、行走装置、开沟器、覆土器、镇压器等。其中，排种器是播种机的核心工作部件，开沟器则是播种机的重要辅助部件。因此，本章的重点讲述排种器的结构、类型、基本理论和开沟器等。思考题1.常用的播种方法及播种机的类型？2.播种机的一般组成有哪些？第二节排种器理论一、对排种器的技术要求二、排种器的类型三、外槽轮式排种器四、水平圆盘式排种器一.排种器的技术要求二.排种器的基本类型三.外槽轮式排种器四.水平圆盘式排种器对于任何一种播种机来说，核心就是排种器，他是决定播种机工作质量和工作性能优劣的重要因素，播种机能否满足农业技术的要求或满足程度如何，在很大程度上主要取决于排种器的工作状况。排种器的工艺实质是：通过排种器对种子的作用，将种子由群体化为个体、化为均匀的种子流或连续的单粒种子。一.排种器的技术要求1.播种量稳定；2.排种均匀；3.不损伤种子；4.通用性好且使用范围大；5.调整方便、工作可靠。二.排种器的基本类型由于播种要求、作物种类、作物品种、作业区经济水平和技术水平等存在较大的差异，目前使用的排种器种类繁多，主要是按照播种方法进行分类的。目前，常用的排种器总共分为二大类：条播排种器：槽轮式、磨盘式、离心式、气力式；穴播排种器：型孔盘式、型孔轮式、气力式。在上述这些类型的排种器中，以外槽轮式排种器和水平圆盘式排种器最具有代表性，其他类型的排种器大多是在上述排种器的基础上的演进产物，我们授课的重点将放在外槽轮式排种器和水平圆盘式排种器上。一阶气送式播种机工作原理图①②③一阶气送式播种机结构示意图三.外槽轮式排种器外槽轮式排种器内槽轮式排种器1.基本构成1.排种杯2.阻塞轮3.档圈4.清种方轴5.弹簧6.排种舌7.排种轴8.外槽轮2.工作特点⑴通用性好；⑵播量稳定；⑶播量调节方便；⑷结构简单；⑸有脉动现象。种子下排与上排a.下排b.上排3.工作原理外槽轮转动时，种子逐次充满于凹槽内，随之转动，种子在排种轮槽齿的强制推动下经排种口排出（强制层）。同时处于槽轮外缘的厚度为C的一层种子利用种子之间的摩擦力和槽齿凸尖对种子的间断性冲击，以较低的速度被带出，该层种子被称为带动层。强制层带动层带动层以外的种子被称为静止层。所以，外槽轮排种器每转排量是强制层和带动层的迭加。FLASH外槽轮排种器排种能力计算设：d——外槽轮直径，d=40.4Z——外槽轮齿数，Z=8，10，12L——外槽轮有效工作长度C——带动层厚度，小麦：0.3~0.4cmγ——种子容重，小麦：0.75~0.79g/cm3α——种子充满系数，0.6~0.8f——凹槽断面积t——槽齿间距⑴强制层每转排量q11qfLZZtd1dLfqtdC22222ddqCL⑵带动层每转排量q2整理得：22qLdCC因C太小可忽略2qdLC排种轮每转排量q=q1+q2fqdLCtfqdLCt从公式中不难看出，影响外槽轮排种器工作性能的因素很多，但主要是他的有效工作长度L，所以，目前所使用的谷物条播机的播种量大多是通过改变外槽轮的有效工作长度来进行调整的。需要特别注意的是：Lmin≥（1.5~2）种子长度4.提高排种器均匀性的主要措施排种器工作时，由于本身外槽轮结构的原因，其排种过程不是连续的，而是有脉动现象，不符合谷物种子在行内连续播种的要求，为此，在排种器设计时采取了如下措施：⑴将排种器排种舌做成斜线状；⑵将排种器由直槽改为螺旋槽。种子四.水平圆盘式排种器圆盘式排种器主要用于中耕作物穴播和单粒精密播种，按照圆盘的旋转方向可分为：水平圆盘排种器、垂直圆盘排种器和倾斜圆盘排种器等三种类型。水平圆盘排种器：结构简单，低速工作时比较可靠（Vm=6~7km/h），但由于圆盘一般安装在地轮轴上，从下种口到种沟距离较大（投种高度H），易造成种子在沟内发生弹跳现象，致使株距合格率降低。H种子箱排种器地轮传动装置开沟器FLASHmg水平圆盘水平圆盘式排种器结构示意图1.种子箱2.推种器3.水平圆盘4.下种口5.底座6.排种立轴7.水平排种轴8.大锥齿轮9.小锥齿轮10.支架11.万向节轴垂直圆盘排种器:圆盘一般与地轮同轴安装，传动机构简单，投种高度低。但充种面积小，种子填充性能差，因此其转速不可过快，机组前进速度较低。垂直圆盘mgmrω2H种子箱排种器地轮开沟器垂直圆盘式排种器1.插板2.种子箱3.充种室4.卸种盖5.剔种舌6.排种盘轴7.排种盘8.壳体倾斜圆盘排种器：圆盘相对地面倾斜安装，排种口在圆盘的最低点，充种区大，投种高度低，但传动装置较为复杂。种子箱倾斜圆盘H传动装置开沟器地轮H水平圆盘排种器的排种质量好坏首先取决于种子能否准确的充入型孔，这里我们把他称之为种子的填充性能，而决定种子填充性能的因素主要有二个：水平圆盘的线速度Vp型孔的形状和尺寸：种子的形状和尺寸种子数量种子在型孔内的排列1.型孔的形状和尺寸——主要取决于种子的形状和尺寸、每个型孔内充种数量和种子在型孔内的排列规律。⑴水平圆盘排种器的型孔形状主要有三种：槽孔半圆孔圆孔种子的填充数量以及在型孔内的排列规律决定型孔的尺寸⑵型孔填充数量一般须根据种子的品质、农艺要求来决定，以玉米为例，玉米种植要求每穴3±1粒，其尺寸表达如下：alb⑶种子在型孔内的排列规律由于种子的充种过程是随机的，种子在型孔内的排列也是随机的，须进行大量的试验和观察，用统计学原理确定某种作物种子在型孔内的排列机率。以玉米为例，为保证每穴播种数量为3±1粒，则每个型孔内必须同时填充3±1粒。经大量的试验表明，玉米种子在型孔内的排列大致有以下几种情况：ABLABLABLABL竖站三粒横躺三粒站二躺一躺二站一试验结果和统计规律表明，躺二站一的填充机率占75%左右，是确定型孔尺寸的主要依据，型孔尺寸确定如下：ABLL≥l+aB≥bA≥2a允许的填充尺寸间隙△=0.75~1.5mm如果种子经过严格的筛选且品质又能得到充分保障的话，型孔的尺寸确定就比较准确，排种器工作质量较高。至于排种圆盘的大小、型孔的数量则根据拖拉机的前进速度、排种器的传动比、作物种植株距的要求来确定。液体包衣——药膜涂层种子丸粒化处理—包裹肥料、农药，迅速降解2.水平圆盘排种器的线速度Vp的确定我们已经多次阐明了这样一个结论，为了保证播种质量，首先满足型孔填充的要求，这需要一定的填充空间和填充时间，填充空间由已经确定了的型孔来完成，填充时间则由水平圆盘的线速度来控制。LdVpd/2L－d/2LdVpd/2L－d/2设：种子近似为一球形，每个型孔只填充一粒种子（多粒时可视为一粒）。d——种子平均粒径L——型孔长度Vp——圆盘线速度在极限状态下，则有：12pVtLd①21122dgt②12pVtLd①21122dgt②将gdt代入①12pgVLdd0.35pVms实际上，排种器的转动大多是由地轮来传动的，而地轮则是由拖拉机牵引做直线运动的，所以机组的前进速度Vm决定了排种盘的线速度Vp的大小，工作时，必须对Vm加以严格的控制，Vm与Vp之间必须要有良好的配合。3.Vm与Vp的配合关系设：Vm——机组前进速度，m/s；Vp——圆盘线速度，m/s；t——穴距，m；Z——圆盘上的型孔数量；D——圆盘直径，m；一个型孔一次同时只充填一粒种子或多粒种子。圆盘每转一周，机组应行走的距离为：Zt如果：圆盘每转一秒的周数为：n/60圆盘每转一秒，机组应行走的距离为：Vm×1因此，有下列对应关系：1Ztn/60Vm×1∴n=60Vm/Zt①∵Vp=ωR=（2πn/60）×D/2=πDn/60②mpDVVZt考虑到地轮大多为牵引下的被动旋转，在地面状况不太好的情况下有滑移现象，设地轮的滑移率为δ（一般情况下δ=（0.05~0.12），上述公式应该为：ZtDVVmp)1(水平圆盘排种器的极限速度Vp是衡量排种器的主要指标，同时该公式与Vm—Vp关系式配合使用，可进行播种机设计以及播种机组作业速度的确定。12pgVLddZtDVVmp)1(例题有一台玉米播种机进行单粒播种作业时，水平圆盘的型孔长度L为12mm，种子平均粒径d为8mm，株距t为200mm，圆盘直径D为250mm，型孔数量Z为25个。问当机组作业速度Vm为8km/h时，该播种机能否正常工作？为什么？试确定校正后的机组前进速度（km/h）？分析：1.根据已知条件计算该排种器的极限速度；2.根据已知Vm计算排种器的实际速度。3.若排种器的实际速度小于极限速度，说明播种机能正常工作。否则，将极限速度Vp代入Vp与Vm关系式，求出机组的最高允许速度值。解：根据已知条件计算该排种器的极限速度80003.140.25(1)36000.35m/s250.2mpDVVZt根据已知Vm计算排种器的实际速度计算结果表明，在8km/h的作业速度下，排种器的实际线速度为0.35m/s，已经远超过该排种器的使用极限速度0.28m/s，无法进行正常工作，必须降低机组的作业速度。189801