氣吹式排種器導種筒設計及試驗分析

　　摘 要: 隨著免耕播種的推廣，越來越多的播種機采用氣力式排種器。由于種子投種方式的改變，需要通過試驗驗證氣吹式排種器導種筒角度對播種質量的影響，確定合理的導種筒角度，從而優化機具設計。

　　本文源自農機使用與維修 發表時間：2021-02-10《農機使用與維修》雜志是全國農機維修行業唯一的國家級專業期刊。面向全國，面向基層，面向和平，主要報導農機和汽車的經營使用，維護保養，修理修復，檢測改裝等方面的新經驗、新技術、新成果，適用于修理工、駕駛員、管理干部、技術人員和教學人員等閱讀。曾用刊名：農機維修。

　　關鍵詞: 氣吹式; 導種筒; 試驗

　　播種是農業生產中重要的一環，除山地、丘陵等難以實現大型機械化作業的區域，絕大部分耕地都可通過多行精密播種機來提高播種效率。為了提高土壤質量，我國通過推廣免耕播種來緩解傳統深耕給土壤帶來的壓力。因免耕播種所帶來的播種難度提高是個無法避免的問題，現廣泛采用的排種器多為機械式排種器，但機械式排種器在工作時因種子形狀等原因出現卡種等中止作業的情況。隨著播種速度的提升，氣力式排種器的使用數量也愈發增加。氣力式又可根據工作方式分為氣吹式與氣壓式，本文則針對一種氣吹式排種器進行研究。該類型氣吹式排種器大多采用氣流攜種投種，無法采用傳統的零速投種，因此有必要針對種子在最終投種部分進行優化，以減少種子的偏移。

　　1 導種筒類型

　　導種筒一端為連接管，固定在播種單體上，因此導種筒的入種角度為固定值，同時為了保證投種高度的一致性，導種筒的垂直高度為定值，需通過改變出種角度來調整導種筒樣式，最終決定出種角為 90°、60°及 30°。導種筒結構如圖 1 所示。

　　2 導種筒試驗分析

　　因機具前進速度是影響投種效果的重要因素，為了保證試驗樣機速度的穩定性，本次試驗在播種土槽試驗臺上進行，試驗平臺速度為 2. 5 m·s - 1 ， 3 m·s - 1 以 及 3. 5 m · s - 1 ，對應機具工作速度 9 km·h - 1 、10. 8 km·h - 1 及 12. 6 km·h - 1 。本試驗通過株距合格率來驗證導種筒設計的合理性。

　　2. 1 正交試驗因素的確定

　　為了得到相對較優的組合，本次正交試驗選取導種筒形狀和風速作為正交試驗的兩個因素，兩因素均采用三水平。考慮到兩水平的交互作用，本文采取 L9( 34) 正交表進行試驗。正交試驗的因素和水平如表 1 所示。

　　2. 2 9 km·h - 1 組試驗

　　試驗目標是在區域內比例和株距合格率越高越好。從表 2 可以看出，對于種子在區域內比例影響的主次因素為導種筒出種角度 A、導種筒出種風速 B 及交互作用 A × B，最優組合為 A1B1。對于在 9 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導種筒出 種 角 度 A，導 種 筒 出 種 風 速 B 及 交 互 作 用 A × B，最優組合為 A1B1。

　　根據上述試驗結果可知，在 9 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 19 m·s - 1 時，投種效果最好。區域內比例為 99% ，株距合格率為 92. 5% 。

　　為確定各因素對試驗結果影響的顯著水平，對以上正交試驗結果進行了方差分析，結果如表 3 所示。

　　從表 3 中的方差分析結果，可以看出: 對于種子在區域內比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區域內比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B1，在 9 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 19 m·s - 1 時，投種效果最好。

　　2. 3 10. 8 km·h - 1 組試驗

　　試驗目標是在區域內比例和株距合格率越高越好。從表 4 可以看出，對于種子在區域內比例影響的主次因素為導種筒出種角度 A，導種筒出種風速 B 及交互作用 A × B，最優組合為 A1B2。對于在 10. 8 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導種筒出種角度 A，導種筒出種風速 B 及交互作用 A × B，最優組合為 A1B2。

　　根據上述試驗結果可知，在 10. 8 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 21 m·s - 1 時，投種效果最好。區域內比例為 96% ，株距合格率為 89. 2% 。

　　為確定各因素對試驗結果影響的顯著水平，對以上正交試驗結果進行了方差分析，結果如表 5所示。

　　從表 5 中的方差分析結果，可以看出: 對于種子在區域內比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區域內比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B2，在 10. 8 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 21 m·s - 1 時，投種效果最好。

　　2. 4 12. 6 km·h - 1 組試驗

　　試驗目標是在區域內比例和株距合格率越高越好 。從表 6 可以看出，對于種子在區域內比例影響的主次因素為導種筒出種角度 A，導種筒出種風速 B 及交互作用 A × B，最優組合為 A1B3。對于在 12. 6 km·h - 1 下的株距合格率，影響的主次因素為導種筒出種角度 A，導種筒出種風速 B 及交互作用 A × B，最優組合為 A1B3。

　　根據上述試驗結果可知，在 12. 6 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 23 m·s - 1 時，投種效果最好。區域內比例為 89% ，株距合格率為 85. 2% 。

　　為確定各因素對試驗結果影響的顯著水平，對以上正交試驗結果進行了方差分析，結果如表 7 所示。

　　從表 7 中的方差分析結果可以看出: 對于種子在區域內比例，投種筒出種角度 A 影響較為顯著，出口風速 B 影響不顯著，因此投種筒出種角度是影響種子在區域內比例的重要因素。對于株距合格率，投種筒出種角度 A 影響為顯著，出口風速 B 為不顯著。因此投種筒出種角度是影響其漏播指數的重要因素。

　　上述方差分析同極差分析因素主次順序是一致的，表明該分析方法得到的結論是有效的。通過極差分析和方差分析得出，因素水平的最佳組合為 A1B3，在 12. 6 km·h - 1 的機具前進速度下，當投種筒出種角為 30°，出口風速為 23 m·s - 1 時，投種效果最好。

　　3 結論

　　根據上述試驗及樣機尺寸設計了三種導種筒，并針對出種口風速及出種角度進行了三組正交試驗。通過正交試驗結果表明，出種角度影響顯著，出口風速影響不顯著。根據不同機具前進速度確定以 下 組 合 方 式，9 km · h - 1 時 為 30° 出 種 角，19 m·s - 1 的出口風速; 10. 8 km·h - 1 時為 30°出種角，21 m·s - 1 的出口風速; 12. 6 km·h - 1 時為 30°出種角，23 m·s - 1 的出口風速。