第二节-排种器理论.ppt

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,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,通用性好；播量稳定；播量调节方便；结构简单；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。,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=40.4,Z外槽轮齿数，Z=8，10，12,L外槽轮有效工作长度,C带动层厚度，小麦：0.30.4cm,种子容重，小麦：0.750.79g/cm3,种子充满系数，0.60.8,f凹槽断面积,t槽齿间距,强制层每转排量q1,带动层每转排量q2,整理得：,因C太小可忽略,排种轮每转排量q=q1+q2,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（1.52）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：,将排种器排种舌做成斜线状；将排种器由直槽改为螺旋槽。,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=67km/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。,FLASH,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,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。,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。,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,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31粒，其尺寸表达如下：,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31粒，则每个型孔内必须同时填充31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：,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：,Ll+a,Bb,A2a,允许的填充尺寸间隙=0.751.5mm,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。,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。,d/2,Ld/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：,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：,Vm1,因此，有下列对应关系：,n=60Vm/Zt,Vp=R=（2n/60）D/2=Dn/60,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（一般情况下=（0.050.12），上述公式应该为：,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VmVp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。,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,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。,将该排种器的允许使用速度0.28m/s代入极限速度与机