玉米精量排种器性能分析与对比试验

刘俊杰　杨存志　杨旭　项建廷　丛培君

玉米精量排种器性能分析与对比试验

刘俊杰1，杨存志1，杨 旭1，项建廷1，丛培君2

（1.黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨150081；2.抚顺市农产品质量安全监督管理中心，辽宁 抚顺 113123）

摘要：为掌握国内常见4种玉米精量排种器对速度的适应能力，采用单因素试验的方法，考察前进速度对合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数的影响。试验结果及方差分析结果表明：低速时各排种器工作均较稳定，高速时机械式排种器工作性能明显下降，气力排种器工作性能优于机械式排种器；当前进速度为12 km/h时，气吹式排种器的合格指数和漏播指数最佳，分别为89.93%和3.29%，气吸式排种器的重播率最低，为2.06%。

关键词：精量排种器；玉米；试验；合格指数；重播指数；漏播指数；变异系数

中图分类号：S223.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）05-0044-05

排种器作为播种机核心部件，直接决定播种机的工作质量和工作性能。精量排种器按照工作原理主要可以分为机械式和气力式。目前我国比较常用的机械式排种器为指夹式和勺轮式。我国气力式排种器主要依靠引进，经仿制、改进后推向市场，目前已经有很多优秀机型在各玉米主产区推广使用，常见的气力式排种器有气吸式和气吹式2种。

目前，我国玉米生产正朝着规模化方向发展，播种机工作效率越来越被人们关注，而随着播种机前进速度的提高，排种器的工作性能会出现明显的下降趋势，因此排种器转速已成为考察排种器性能的一个重要指标。开展排种盘转速对各排种器性能影响的试验研究，并通过对试验结果进行方差分析，讨论各性能指标随转速的变化趋势及各排种器对速度的适应能力，旨在为实际生产提供理论依据。

1 排种器的结构及工作原理

排种器的工作过程可分为充种、清种、护种、落种4个部分，充种和清种是较为重要的环节，是排种器完成“定量、分离”的关键。

勺轮式排种器主要由壳体、投种轮、分种勺盘等组成。分种勺盘转动时，充种区内的种子进入由分种勺和隔板组成的持种空间，并随着盘的旋转逐渐向上运动；到达一定高度时，处于种勺开口上部的种子在重力作用下落回充种区，种子随着分种勺的转动到达排种器上部，并在分种勺的推力和重力作用下落入投种轮隔间中；种子随投种轮转动至投种口落下，完成排种。该排种器结构简单、伤种率低、通用性好。

指夹式排种器的排种盘上装有12个夹指，每一个夹指经过夹种区时，在弹簧的作用下都会在固定位置进行张开和闭合动作，在此过程中夹指板夹住一粒或几粒种子，转到清种区时，毛刷将多余的种子清落；被夹住的单粒种子随排种盘转到上部出口时，夹指板打开，种子落入导种链叶片上，最终随导种链叶转动排出；指夹板比较适用于尺寸差异不大、形状规则的种子，排种性能较好且稳定，但对于扁平或细长的种子夹种性能不强。

气吸式排种器主要由吸室壳体、排种盘、搅拌轮、刮种器组成。排种盘将吸室和存种室隔开，吸室通过软管与风机相连；风机工作时，吸室产生一定的真空度，使排种盘型孔形成吸力，将存种室内部的种子吸附在型孔上；种子随排种盘旋转到刮种部位时，刮种器将多余种子刮掉，只留一粒种子；种子随排种盘进入无吸力区后，最终靠自重或推种器的作用排出。该排种器对真空度要求较高，一旦密封件磨损，就会出现漏播现象。

气吹式排种器由排种器壳体、排种盘、气嘴、挡种片、清种片等组成。其工作原理为：种群从种箱落入充种区，种子依靠自重和气压作用充入型孔；型孔底部有一气孔，充填种子的型孔转至清种区时，气嘴喷出的高速气流将多余种子吹走，使型孔底部的单粒种子被气压差压附于型孔内，并随排种盘旋转到清种区；种子在重力和推种片的作用下掉落，实现单粒排种。该排种器充填性能较好，对种子的外形尺寸要求不严格，能够适应高速作业。

2 材料与方法

2.1 材料与设备

试验所用种子为郑单958玉米种子，粒型为半马齿形，千粒质量289.50 g，含水率12.1%。试验在JPS-12排种器性能检测试验台上进行。该试验台可用于各种机械式和气力式排种器的精播、穴播、条播性能试验和检测，其基于计算机视觉技术，可实现排种性能的实时检测。试验时，选用可调节排种盘转速、风机压力和皮带前进速度3个参数，检测种子粒距（粒距测量平均误差±2 mm）、合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数等指标，并输出符合国家标准要求的试验数据和图表。

2.2 试验设计

单因素重复试验的因素为排种盘转速，考察速度对不同排种器合格指数、重播指数和漏播指数的影响。前期试验确定气力式排种器的最佳工作压力为：气吹式3.5 kPa，气吸式-6.0 kPa。排种器的种带投种高度为90 mm（误差±12 mm），株距为250 mm，其他工作条件不变。根据实际生产情况，前进速度分别选取4，6，8，10，12 km/h，按照式（1）计算各前进速度对应的排种盘转速：

np= （1）

式中：vm为播种机前进速度，km/h；S为株距，mm；Z为排种盘型孔数。

试验共有20组，每组3次重复，每次处理均不少于200粒种子，待排种器工作稳定后再记录数据。排种盘转速与前进速度见表1，各因素及水平如表2。

3 结果与分析

排种器的合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数随前进速度的变化情况如图1-4所示，方差分析结果见表3-6。

如图1所示：在低速条件下（4～6 km/h），各排种器的合格指数相差较小，基本都维持在95%以上，4 km/h时气吸式排种器最高为98.1%，指夹式最低为96.65%；进入中速区（8～10 km/h），各排种器的合格指数都随前进速度的提高而呈下降趋势，其中指夹式排种器下降最快，其次是勺轮式，气吸式和气吹式的下降较缓，且趋势十分接近；在高速区域（12km/h），各排种器合格指数均低于90%，两种机械式排种器的合格指数都下降到86%以下，而两种气力排种器均在88.5%以上；当前进速度为12 km/h时，气吹式排种的合格指数最高，为89.93%，其次是气吸式排种器，指夹式排种器最差，为84.49%。

综合分析重播指数和漏播指数发现，引起各排种器合格指数下降的原因各不相同：随前进速度的提高，指夹式排种器的重播指数恶化是其合格指数下降的主要因素，在12 km/h的重播指数已达到11.24%：勺轮式排种器高速时性能下降的原因是漏播，其12 km/h时的漏播率为9.27%，高于国标8.00%的要求；气吸式排种器同样是漏播对性能造成影响，其12 km/h时的漏播率为9.39%，但其重播率为2.06%，在该速度段为最低；气吹式排种器高速时的重播率较高，为7.34%，是影响其合格指数的主要原因，但其漏播指数仅为3.29%，是该速度段最低值。

由图4可知：各排种器的变异系数均随着前进速度的提高而上升，其中勺轮式上升最为迅速；气吹式排种器的变异系数很低，且随前进速度波动，但没有明显的上升趋势。

方差分析结果表明：各排种器的前进速度均对合格指数和重播指数有极其显著的影响；从漏播指数来看，气吹式表现为一般显著，其他均为高度显著，说明速度提升对气吹式排种器漏播指数的影响较弱；高速条件下，该排种器的漏播指数可以控制在一个较高的水平上；从变异系数来看，勺轮式、指夹式和气吸式均为高度显著，而气吹式不显著，这说明对气吹式排种器而言，速度提升不能影响其种子间距一致性，再次验证了之前的结论。

4 结论

从试验结果可知，低速时，机械式和气力式排种器的性能指标较接近，但气力式排种器需要额外提供风机动力，且排种器较为复杂，使用成本较高。因此，建议在小地块低速作业时，使用机械式排种器，且指夹式排种器的漏播指数比勺轮式低一些。在中高速区，机械式排种器的性能明显呈下降趋势，而气力式排种器则展现出较为优良的性能，尤其前进速度在10 km/h以上时，气吸式排种器的合格指数均优于气吹式，但其漏播指数较高。