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ThemechanizationtechnologyofthecomPrecisionplantingisthecombinationoftheagronomyandthemodernsciencetechnologyofthefarmmachinery,andhasbeenwidelyusedanddevelopedathomeandabroad.Theseedingdeviceisthecorepartoftheprecisionseeder,whichdeterminestheperformanceofseeding.Howtoenhancetheworkingperformanceoftheprecisionseedingmechanismhasbeenthekeypointanddifficultyofresearchprojectsathomeandair-suctionmeteringdeviceisanadvancedseedingdevice,whichismainlyusedintheseedingofthetilledcropandhasbeenwidelyusedathomeandabroadbyitsuniquepaperpresentsadrum-tapeair-suetionseedmeteringdeviceadaptedforcorn,anddoesanin-depthstudyandself-designedarollerair-suctionmeteringcarryoutanumberofimprovementstooneofthetradionalrollerseed-meteringdevice,reducingtheleakageofair-spacetomakeitmoresimpleandreasonablestructure.Themeteringdevicewassimpleinstructure,whichuseofhollowshaftdesign,resultinginnegativepressure,andthreerollerdesigntinweeklyandtwelverollerineverylap.
Keywords:
preciseagriculture;
precisionseeding;
rollerair-suctionseedmeteringdevice.
第1章绪论
课题来源
课题背景
玉米是世界上散布最广的作物之一,从北纬58度到南纬35至40度的地域均有大量栽培。
北美洲种植面积最大,亚洲、非洲和拉丁美洲次之。
种植面积最大、总产量最多的国家依次是美国、中国、巴西、墨西哥。
从栽培面积和总产量看,玉米仅次于小麦和水稻。
世界玉米播种面积达20亿公顷,玉米总产量达6000亿kg[l]。
我国是粮食生产大国和消费大国。
小麦和玉米作为我国两大要紧粮食作物,其生产水平对保障粮食平安和种植业结构调整阻碍庞大。
我国是一个玉米生产大国,我国玉米产量占全世界玉米产量的%以上,种植面积和总产量均居世界第二位。
玉米用途普遍,作为重要的粮食和饲料作物,在国民经济进展中占有重腹地位。
玉米是世界上最好的饲料作物,被誉为“饲料之王”,目前全国生产的玉米有70%~75%被用作精饲料,玉米秸秆不仅在农区是动物粗饲料的要紧来源,同时也大量调往牧区。
能够说,玉米已经成为畜牧业进展所依托的最要紧饲料来源。
另外,有10%左右的玉米籽粒用于工业加工,被普遍应用于食物、医药、轻化工等行业,加工产品多达500种以上。
随着我国城乡居民收入的增加和消费观念的转变,国内肉、蛋、奶类产品市场需求旺盛,增加潜力庞大,农区畜牧业已经成为我国尔后畜牧业进展的要紧方向。
玉米生产的进展,必将极大地推动农区畜牧业的快速进展,随着我国畜牧业的进展和玉米精深加工新技术的开发应用,我国国内市场对玉米的需求也必将愈来愈大。
因此,玉米生产不仅关于保证我国13亿人口乃至全世界的食物平安具有重要的地位,同时还关系到人民生活水平的提高和相关产业的进展。
可是,我国的玉米种植从玉米的生产手腕上掉队于水稻和小麦,生产进程活劳动投入较多,机械化程度低,专门是玉米种植机械化水平很低,成了我国农业机械化进展的“瓶颈”[2]。
爱惜性耕耘技术的大体概念
爱惜性耕耘是一种新型旱地耕耘法。
它要紧包括免耕播种、施肥、深松、操纵杂草秸秆及地表处置等内容,核心是免耕播种,要紧作业均利用机械完成。
爱惜性耕耘的一样概念为农作物播种后,地表的秸秆覆盖量很多于30%的耕耘方式。
另外一种说法是:
相关于传统耕耘来讲,能够减少水土流失的任何耕耘方式。
传统耕耘也可能减少水土流失,可是,爱惜性耕耘与传统耕耘相较,其维持水土的成效更好。
我国学者在连年科学研究的基础上,把爱惜性耕耘概念为“以水土维持为中心,维持适量的地表覆盖物,尽可能少翻动土层,而又能保证作物正常生长的耕耘方式”。
爱惜性耕耘的要紧内容包括:
1)在地表覆盖作物的残茬;
2)在尽可能不翻转土壤的前提下,进行免耕播种和施肥;
3)必要时进行深松等作业来改善土壤结构;
4)要紧利用化学药剂进行除草和防治病虫害。
爱惜性耕耘技术的应用成效
1)减少地表径流,减轻土壤风蚀水蚀,改善环境,增加水分入渗;
2)增加土壤有机质含量,改善土壤结构;
3)提高水、土、光等资源的利用率;
4)产量提高;
5)生产本钱下降,收入增加,经济效益改善秸秆覆盖、少耕、免耕是各类爱惜性耕耘共有的大体要素。
旱地农业爱惜耕耘的要紧优势,是通过将作物残茬保留在地表从而爱惜水土资源。
研究的目的和意义
播种是农业生产进程中极为重要的一环,“种好收一半”是长期以来人们进行生产实践得出的对播种重要性的总结。
随着播种技术的进展,播种方式、播种工具也在不断的发生转变,从原始的刀耕火种,通过了撒播、条播、一般穴播,到周密播种;
从瓠、耧开始,在不同时期前后创制出结构形式众多的撒播机、条播机、穴播机和精播机。
但是,不论是什么样的播种机,它都有一个一起点,那确实是都有一个排种部件或排种装置,它是播种机要紧的组成部份,而不同的只是那个组成部份的简易复杂程度差异罢了。
在现代免耕播种机上,这一排种部件即称为排种器。
排种器是播种机的核心部件,其性能的好坏直接阻碍着播种质量。
由于育种学和种子加工技术的快速进展,谷物播种的技术要求愈来愈高玉米的精量播种和半精量播种在工艺技术上已成为可能。
但与其相匹配的播种机械十分的稀少,究其缘故很多。
例如:
玉米种子形状的不规那么性、压紧摩擦力过大、现有排种器对种子适应性差等。
上述问题是阻碍玉米等谷物精量或半精量播种实施的重要缘故。
另外,随着大中型拖沓机保有量的增加和节水浇灌技术的普遍应用,和爱惜地作业要求,高效率大宽幅耕播联合作业机组的研制,应用与推行势在必行。
因此,研制一种新型的排种器通过中央分派器实现机械定量多行播种作业可大大简化机具整体结构,便于耕整工作部件与排种系统有机结合,为半精量播种和耕播联合作业制造条件。
目前国内排种器存在的问题及进展趋势
目前我国排种器概况
迄今为止,我国的播种机械专家、学者、工程师几乎涉猎了世界上所有的排种器形式。
属于引进、仿造、研究、探讨的有:
外槽轮排种器、离心式排种器、内侧囊种式排种器、垂直圆盘式排种器、水平圆盘式排种器、倾斜圆盘式排种器、气吸式排种器、气压式排种器等等。
属于我国独创特色的取得大量生产应用的排种器有:
辽宁70-2型窝眼轮式排种器、鲁抗的摆杆式排种器、张波屏的纹盘式排种器、张波屏的锥盘式玉米周密排种器等等。
几种传统排种器的结构特点及存在的问题
结构特点
1)气吸式排种器
气吸式排种器是利用真空吸力原理排种的。
当排种圆盘回转时,在真空室负压作用下,种子被吸附一于吸孔上,随圆盘一路转动。
种子转到圆盘下方位置时,附有种子的吸孔处于真空室之外吸力消失,种子靠重力或推种器下落到种沟内。
这种排种器通用性好,改换具有小同大小吸孔和小同吸孔数的排种盘,即可适应各类小同尺寸的种子及株距要求。
2)水平圆盘式排种器
水平圆盘式排种器是一种较早利用的播种中耕耘物的排种器,它以改换排种盘来实现穴播或单粒点播多种中耕耘物。
它的要紧工作部件是一个位于底部的水平排种圆盘,圆盘周边有依照种子尺寸、穴粒数、粒型和种子排序制成的型孔。
当圆盘山地轮通过链轮和锥齿轮转动而回转时,种箱内的种子靠自重充入型孔并随型孔转到刮种器处,由刮种舌将型孔上的多余种子刮去。
留在型孔内的种子运动到排种口时,在自重和推种器的作用下,离开型孔落入种沟,完成排种进程。
水平圆盘排种器的特点是结构简单、工作靠得住、均匀性好:
可换装能播带绒棉籽的棉花排种器,作为棉花条播机利用:
还可换装磨盘式排种器以条播中耕耘物,扩大播种机的利用范围。
3)外槽轮式排种器
工作时外槽轮旋转,种子靠重力充满槽轮凹槽,并被槽轮带着一路旋转进行强制排种;
处于槽轮外面的一层种子在槽轮外圆的拨动和种子粒间的摩擦力作用下也被带动。
这一层种子称为带动层。
带动层内的种子运动速度不等,位于槽轮圆周界面上的速度最大,但仍低于槽轮速度。
距槽轮中心愈远、速度愈小、直至为零。
在带动层外的种子不受外槽轮作用,为相对静止层。
该层内的种子仅靠重力作用而自流,由槽轮强制带出和带动层带出的种子从排种舌上掉入输种管,然后经开沟器而落入种沟内。
外槽轮排种器的播量取决于槽轮的有效工作长度和转速。
外槽轮排种器的通用性好,能播麦类、高粱、显类、玉米、粟类和油菜等各类粒型的滑腻种子。
专门适合播麦类、高粱等粒型的种子。
存在的问题
水平圆盘排种器的排种盘线速度的许用值较低,从而对高速播种的适用性较差。
实验结果说明,当播种速度超过6--7km/h后,空穴率增加,播种质量明显下降。
在单粒周密播种时,对尺寸要求严格,种子必需按尺寸分级,增加了播种作业共序。
而且这种排种器要依照各各类子的不同尺寸级配各相应的排种盘,增加了各用件制造、选配、利用及保管的复杂性。
外槽轮式排种器尽管具有结构简单、工作比较靠得住、播量调整方便等优势,但这种排种器在排种进程中,排量有脉动现象,排种均匀性差。
另外,它的排种均匀性受机械振动的阻碍较大。
气吸式排种器充种室种子群状态不合理阻碍排种性能,气室密封要求高,结构复杂,且易磨损。
另外,一样气压(或真空度)在300—800cmH2O。
对风机及其动力传递结构要求较高。
1.3国内外周密播种机的研究概况
周密播种的大体概念.
精准农业系统是一个综合性很强的复杂巨系统,是实现农业低耗、高效、优质、平安的全然途径。
综观最近几年来世界精准农业进展,其体系包括现代信息技术、现代生物技术和现代工程装备技术。
现代工程装备技术是精准农业技术体系的重要组成部份,是“硬件”,其核心技术是“机电一体化技术”,在现代精准农业中,应用于农作物播种、施肥、浇灌、收成等各个环节。
精准播种确实是将精准种子工程与精准播种技术有机结合起来,要求精准播种机具有播种均匀、精量播种、深浅一致。
与传统播种方式相较周密播种具有如下优势:
周密播种使田间株距散布、播深均匀一致,达到合理密植,使作物在田间取得最正确散布,为作物的生长、发育制造最正确环境,从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率,利于苗期生长,便于机械化田间治理和收成;
克服了条播、点播苗期争肥、争水和争光的短处;
播种精度高,播种缺损率低,因此能够节省大量优良种子(玉米可节省1一留亩,大豆可节省亩,棉花可节省5Kg/亩,谷子可节省留亩),利于良种化;
节省间苗人工(玉米、大豆每亩节省个工,谷子每亩节省1一个工)[3];
通风透光性好,能够充分利用土壤的营养、水分达到苗齐、苗壮、抗早衰,能够提高单位面积产量和品质。
工厂化育苗的播种条件相对稳固,单粒穴播比较容易实现。
对传统条播的大田作物来讲实现单粒穴播相对复杂和困难。
目前,限于种子发芽率、精播机播种质量等缘故,国内尚未普遍利用真正的单粒穴播,多数采纳的是一2倍精播量的小粒距均匀点条播方式。
这种方式比单粒穴播易保全苗,比条播省籽,缺点是等距间苗比较困难。
因此,随着种子质量和精播机质量的提高,单粒穴播是必然进展趋势。
国内外周密播种机的进展情形
周密播种机是周密播种实现的载体。
周密播种机的任务是定量、定距、定深地将种子播入土壤中井给予适当的压实。
为了保证田间出苗率和出苗整齐度,播种、株距、播深等量化指标必需知足农艺要求[4]。
不同的作物品种有不同的种植要求,而且不同的气候条件、土壤墒情又使播种参数要相应转变因此有效的周密播种机第一要能保证播种量和种子散布均匀度达到规定指标,同时还必需有必然范围内的灵活调控播种深度的功能,有良好的覆土、压实成效。
我国从60年代开始研究精播机,到80年代有了较大的进展,研究的原理、结构形式多种多样,除研究玉米、甜菜、大豆等要紧中耕耘物的精播机外,还研究了花生小麦、水稻、人参等的精播,并取得了必然功效,许多排种器实验研究成效较好,但应用于实际的不多实际生产中的周密播种机处于机型较老、类型少和性能较掉队的状态有待于进一步进展[5]。
周密播种机的核心部件是排种器,排种器依照工作原理可分为两大类:
机械式排种器和气力式排种器。
机械式周密排种器依照种子粒型和大小,利用排种器的型孔将种子从种群中分离出来,充种、清种和卸种等环节靠种子自重或机械装置来完成。
具有结构简单,本钱低等优势,在生产应用中取得了普遍应用[6]缺点是对种子尺寸要求严格,作业速度较低,经常使用于中小型播种机上。
如阶梯型内窝孔式排种器、内侧充种垂直圆盘排种器、转勺式排种器、磨纹式排种器、水平圆盘式和环带式排种器。
气力式周密排种器通常由拖沓机动力输出带动风机产生真空吸力或空气压力,使种子按粒(单粒或多粒)贴附在型孔上,充种或清种环节靠气力来完成。
气力式周密播种器按排种原理的不同可分为气吸式、气压式和气吹式等种类播种器[7]。
排种器具有适应性强、通用性好、不伤种和对种子尺寸要求不严等优越性,适应高速播种作业,在国内外己普遍用在大中型周密播种机上,最近几年来气力式周密排种器在我国应用范围慢慢扩大。
国内外气力式周密播种机的研究现状
气力式播种是一种利用气流的吸附力或压附力,将种子从种子堆分离出来,达到单粒或双粒的精量播种技术[8]吸式周密排种器确实是利用气流压力差从种子室吸取单粒种子并依次将其排出,它是以气流为载体完成排种的,与机械式精量排种相较,具有省种,不伤种,作业速度高诸多优势,而且对种子相对尺寸要求不严,伤种少,易实现单粒播种,通用性好,作业速度提高潜力大,因此气吸式周密排种器一直是国内外科研的攻关重点。
国外气力式周密播种机的研究现状
国外己对周密播种机进行了长期的研究,结构样式多种多样,知足了中耕耘物和某些蔬菜播种的农艺要求,并己实现系列化、标准化和通用性。
气力式周密播种机按排种原理的不同可分为气吸式、压式和气吹式等种类播种机。
许多农业先进的国家在50年代就开始推行利用气吸式、压式和气吹式等种类播种机。
如南斯拉夫的泼尼玛什一2型气吸式播种机的排种机构采纳气吸式垂直圆盘式,盘的一面是真空室与风机吸风口相连,使种子室产生负压。
盘的另一面是种子室,作业时排种盘旋转,吸孔在充种区吸附种子,通过刮种器刮掉多余的种子,从而使每一个吸孔只保留一粒种子在开沟器上方转出真空室,吸力消失,种子靠自重下落到种沟里。
能够节约种子和节省劳力;
但也有整机重量大、需要大马力拖沓机配套、利用不方便等缺点[9]。
气压式是靠种子重力和刮种器完成排种,如美国的哈维斯特公司的cyclo-500型气压式播种机的排种器[10]由排种滚筒、毛刷刮种器、橡胶卸种轮等部件组成,作业时,风机将气流压入排种滚轮和种箱,种子在自重和气压差的作用下,被压附在窝眼内并随之转到上部,多余的种子由自重回落,少数窝眼上存在的多粒种子由毛刷刮下,因此转到上部的各窝眼内仅留下一粒种子,形成单粒周密播种。
该排种器工作靠得住、均匀度高。
与气压式相较,气吹式排种器是用高速气流吹走多余的种子,如德国贝克尔公司的Aeromat-2型气吹式播种机利用增压气流清种圈,使窝眼内仅保留一粒种子,还利用余压充种,播种幅宽大,速度高,生产率也高。
在这三种类型的排种器中,垂直圆盘气吸式因结构紧凑,排种性能和通用性较好,能够周密点播、穴播多种作物而被国外许多周密播种机所采纳。
其工作原理是垂直圆盘上的吸孔利用圆盘双侧形成的负压吸种,随着排种盘的旋转将种子带入无吸力区,种子靠自重落入种沟。
国外对小麦精量播种机的研究始于20世纪70年代[11]初是采纳对中耕作物的周密播种机加以改良来精播小麦,如1976年前后,德国研制了GS一23气吸式小麦周密播种机,其排种器是由种子室和真空室组成,可是该机难以实现单粒排种,而且播种均匀度很差,重播严峻。
后来,法国研制出一种单粒气吸式小区播种机,它的排种器是一个安装在转轴上的金属盘,盘的周缘侧布着假设干个吸嘴与圆盘内腔的真空负压相连。
该机通过改换不同的吸嘴能够播种小麦、玉米,向日葵等作物。
可是,由于小麦和中耕耘物种子形状的不同,用改良后的中耕耘物的周密播种机不能达到小麦精播的技术要求。
80年代初,奥地利Wintersteiger公司研制成功了由一个固定的带螺旋槽的圆盘和一个带有径向槽的圆盘相叠的组合吸孔式排种器的小区周密播种机[12]机通用性好,可播种各类规格的种子,精准性高,无清种装置,具有良好的单粒排种成效,活着界各国的小区育种作业中取得普遍应用,但该机本钱高,结构复杂,作业速度低,不能应用大田生产。
总之,国外己对周密播种机进行了长期的研究,结构样式多种多样,知足了中耕耘物和某些蔬菜播种的农艺要求,并己实现系列化、标准化和通用性。
其中Win型排种器更以其独特新颖的结构、良好的通用性、优良的排种性能而深受重视。
国内气力式周密播种机研究现状
我国从60年代开始研究精播机叫,到80年代有了较大的进展,研究的原理、
结构多种多样,除研究玉米、甜菜、大豆等要紧中耕耘物的精播机外,还研究了花生、水稻、小麦、人参等的精播,并取得了必然的功效,许多排种器实验研究成效好,但应用于实际得不多叫。
实际生产中的精播机处于机型较老、类型少和性能掉队的状态,有待于进一步进展。
近几年来,国内的气力式周密排种器和周密播种机的研究进人了一个较快的进展时期,前后研制了多种周密播种机[13]zBQ一M3型免耕施肥气吸周密播种机(沈阳市通用长青机械厂)。
该机采纳气吸式,不伤种,适应种子包衣,催芽播种和一次性正侧深施肥等科学种田的要求改换排种盘和链轮可进行玉米、花生、大豆、高粱、向日葵、甜菜等作物的单粒全株距或单粒半株距穴播或条播作业。
一次可完成切茎杆破茬,开沟作种床、施肥播种,种床镇压、覆土等工序。
该机要紧适用于东北地域的播种作业。
另外还有一种有代表性的确实是辽宁瓦房店生产的垂直圆盘气吸式播种机。
该机适用于播种玉米、大豆、高梁、棉花等作物。
该机采纳V型双圆盘播种开沟器进行种床残茬清理,提高了播种机的通过性;
滑刀式施肥开沟器具有较好的破茬和入土性能;
一次作业可完成破茬、开沟、分离覆盖物、施肥、播种、覆土、镇压等工序;
适用于秸秆切碎覆盖地、豆茬地、小麦茬地免耕播种;
要紧适用地域为东北、河北等地。
农哈哈集团研制的ZBYQF一4玉米气吸播种机。
该机采纳垂直圆盘气吸式播种玉米,实现了单粒精播;
播种机采纳单体安装,行距可调,多级变速,知足了不同株距要求.滑刀式开沟器阻力小,省动力,四连杆单体仿形可保证播种机构在平地,洼地,坡地等任何情形都能仿形,保证播种深浅一致;
一级多楔带式风机传动形式,结构紧凑传动效率高囚。
该机适应性广,能够知足我国北方早田作业地域的农艺要求,作业行距、深度、株距、播种量都能依照要求方便地进行调剂。
对种子的几何形状要求不严,平均直径在6一8毫米之内都可播种,而且出苗整齐,平均比其它排种器增收5%左右。
气吸排种器靠风机产动气压将种子吸到排种盘上,当转到泄风口处,种子靠自重落入土中,不伤种子,不磕籽,确保播种准确,出苗率高。
1990年,黑龙江农科院成功地仿造了ZXJB一4型小区周密播种机,并在小范围进行了应用,但没有普及推行。
为提高该机的利用率,西北农业大学对其做了用于大田的改良研究,使该性能够持续均匀供种,但还存在作业速度低的问题。
另外,还研制出了一批已达到国际先进水平的周密排种器,如吉林工业大学研制了气力轮式排种器[14]知足大豆的高速小株距播种要求;
新疆建设兵团农垦科学研究院设计的ZBJQD一2型气吹式排种器,播甜菜5cm粒距,株距合格率为96%。
ZBOYF一6硬茬播种机是气压式周密排种器,它采纳结构独特的排种盘使充种、携种靠得住,而且操纵了充种室内的种子群,使种子形成比较合理的充种状态。
该机要紧适用于小麦高茬地夏播作物的施肥周密播种,在一些地域取得了推行利用。
另外,ZBDY-6型大豆气力高速周密播种机所采纳的气力轮式周密排种器也属于气吹式,该排种器要紧由排种轮、推种片、风嘴等组成。
该机具有配套能力强、生产率高,播种均匀等优势。
1995年西北农业大学对v/intersteiger公司的气力式小区周密播种机的双吸盘排种器进行了理论研究,简述了该排种器的构造、工作原理,分析了要紧工作部件的结构及参数,通过回归分析,成立了极坐标方程,对种子在排种器内的受力及运动进行了分析,同时探讨了阻碍排种器性能的几个因素。
近来,中国农大又
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