烟草种子穴盘播种装置设计与试验

1 播种装置工作过程

烟草包衣种子穴盘播种装置由动轮机构、静轮机构和转轴等组成，如图 1 所示。动轮机构固定在转轴上并随转轴转动;静轮机构的换气盘一端与动轮的端面紧密接触，另一端通过压缩弹簧、螺栓安装在固定板上。正负气压通过气压接头接至换气盘上，当动轮端面气孔与换气盘上的负气压相通时，在动轮上的气槽处于负压状态，与气槽相通的吸种孔也处于负压状态;在动轮转过负压腔 270°圆弧槽过程中，气槽都处于负气压状态，种子在这个过程中都被吸附在吸种孔上;当动轮端面气孔与静轮上的正气压接通时，气槽处于正压状态，吸种孔上的种子在正压和自重的作用下落入穴盘中，完成吸排种过程。


2 播种装置关键部件设计

2． 1 动轮设计
动轮主体构件是滚筒体，其结构如图 2 所示。在滚筒端面均匀分布 12 个圆柱形通气槽，在滚筒的圆周薄壁上开有 12 个均匀分布的吸种孔，轴向共有 6排吸种孔。吸种孔的大小依据烟草包衣种子的大小确定，轴向吸种孔的列数主要根据穴盘规格确定，本设计以72 穴孔的穴盘设计滚筒，滚筒转动 1 周完成 1盘播种。


2． 2 静轮机构设计
静轮机构由换气盘、快速接头、螺栓、固定架及弹簧组成，如图3 所示。换气盘通过螺栓安装在固定板上，在换气盘一端面上有8 个螺纹孔。其中，4 个螺纹孔用于通过螺栓将换气盘安装在固定板上;另外 4 个螺纹孔利用快速接头与正负气源相连，3 个接正气压，1 个接负气压。在换气盘的另一端面是负压腔和正压腔，负压腔为270°的圆弧槽;负压腔在换气盘的正下方，用于将种子排出。当播种装置启动时，动轮端面与静轮端面相对滑动，使得动轮和静轮端面有磨损，导致动轮与静轮产生间隙，为此利用压缩弹簧将换气盘与动轮端面紧密接触，确保动轮和换气盘始终紧密接触，防止从换气盘导入动轮气槽中的正负气压泄露。


2． 3 供种与清种机构设计
供种与清种机构结构由导种板、种箱漏斗、清种气管、卸种漏斗及播种箱体等组成，如图4 所示。
为了保证种箱内种子量的恒定，采用导种板和漏斗联合供给方式。随着播种的进行，当种箱内种子不多时，只需通过漏斗往导种板补充种子，使种箱内种子高度保持不变。导种板采用浮动式设计，使导种板可绕着销钉旋转，在扭转弹簧的压力下，紧帖着滚筒体表面，控制种箱与滚筒间的间隙，防止种子泄露。清种气管内输入正起压，对滚筒上吸孔吸附多粒种子进行清种以提供播种的单粒率。


3 播种机结构设计

依据工厂化育苗播种的农艺要求，参考国内外精密播种机结构，设计烟草包衣种子穴盘播种装置，如图5 所示。


4 试验

4． 1 试验材料
试验材料为烟草包衣种子，包衣后种子直径约为1． 4mm。

4． 2 试验设备
穴盘播种装置及72 孔穴盘。

4． 3 试验方法
影响播种机的吸排种效果的因素有多，如结构、装配工艺和生产效率等，影响最显著的因素有吸种孔直径、清种正压、吸种负压。本试验在生产效率一定的情况下，设吸种孔直径、清种正压、吸种负压3 个因素，选择 5 个水平，采用 L25(56)正交表安排，如表1 所示。以穴盘中种子的空穴率、单粒率和多粒率作为评价指标。

对应上述试验因素及水平，开机待播种装置正常工作后开始播种试验，以 10 盘为 1 组，统计穴盘中种子的空穴率、单粒率及多粒率。每组重复 5 次，计算空穴率、单粒率及多粒率的平均值，试验结果如表 2所示。



4． 4 试验结果分析
对正交试验结果进行方差分析，结果如表3 ～表5 所示。由此可知:对于直径约 1． 40mm 烟草包衣种子，因素 A(吸种孔径)对单粒率、空穴率、多粒率的显著水平均小于 0． 05，说明吸种孔径对单粒率、空穴率、多粒率均有显著影响;因素 B(正气压)对单粒率、多粒率、空穴率的显著水平均大于 0． 05，说明正气压对单粒率、空穴率、多粒率均没有显著影响;因素 C(负气压)只对空穴率的显著水平小于 0． 05，说明负气压只对空穴率有显著影响，对单粒率和多粒率没有显著影响。


对正交试验结果进行极差直观分析，如图6 ～图8所示。


单粒率、空穴率、多粒率的最佳组合分别是 A2B3C6、A2B5C2、A1B1C6。综合 3 个因素可得:最佳组合为A2B3C6，因素水平组合为吸种孔径 0． 6mm、正气压为600Pa、负气压为 － 8kPa。以最佳组合的因素水平进行试验，其试验结果为:单粒率 98． 03%，多粒率 1．39% ，空穴率 0． 31% 。

5 结论与讨论

1) 播种装置通过端面动静轮实现正负气压的切换，完成播种过程，运行平稳、结构可靠。
2) 通过改变滚筒的长度，能适应于不同规格穴盘播种的需要;通过改变滚筒上吸孔的大小，能适应于直径不同小粒圆形种子播种。
3) 试验结果表明:吸种孔径对单粒率、空穴率、多粒率均有显著影响;正气压对单粒率、空穴率、多粒率均没有显著影响;负气压只对空穴率有显著影响，对单粒率和多粒率没有显著影响。吸种孔径 0．6mm、正气压为600Pa、负气压为 －8kPa 为最佳播种效果的因素水平。以此因素水平进行试验，试验结果为单粒率98． 03% ，多粒率 1． 39% ，空穴率 0． 31% 。
参考文献（略）