负压吸种与正压卸种穴盘播种装置的设计
时间：2022-12-05 12:40:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李正仁
(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157000)
中国蔬菜产业日益发展的今天，在国家政策和资金的支助下，一些地方快速、大量兴起育苗场。穴盘精量播种机是工厂化设施园艺生产的关键设备[1-2]。目前,国内农机市场缺少价格低、操作简单、效果好的气吸式穴盘播种机。育苗场规模化生产中，穴盘育苗技术起到关键作用，可以有效控制秧苗的生长环境，穴盘播种技术在穴盘育苗技术中起到决定性作用。
穴盘播种技术是一种新的育苗技术，它是采用分格室形式播种，播种时每个格室一粒种子，出苗时每个格室一株，达到精确播种目的，有效解决因种子价格昂贵造成浪费的现象，大大提高种子利用率[3-4]。
穴盘播种装置是播种机的核心工作部件，为提高穴盘播种机的卸种率、吸嘴充种率，降低空穴率和重播率，采用消化吸收国外有关先进技术和自主创新相结合的方法，设计一种负压吸种与正压卸种穴盘播种装置。可替代进口产品，节约购机资金，有效促进农业机械化和规模化发展。
1.1 总体结构
如图1所示，负压吸种与正压卸种穴盘播种装置能够实现精确播种，该装置主要包括机架、振动电机、种盘、风压吸嘴、吸盘、手柄、移位摇杆、穴盘、吸盘气管、正压常闭气阀、正压气管、气管换位器、负压气管、风机、负压常开气阀等。
1.机架；
2.振动电机；
3.种盘；
4.风压吸嘴 ；
5.吸盘；
6.手柄；
7.移位摇杆；
8.穴盘；
9.吸盘气管；
10.正压常闭气阀；
11.正压气管；
12.气管换位器；
13.负压气管；
14.风机；
15.负压常开气阀
1.2 工作原理
负压吸种与正压卸种穴盘播种装置作业时，风机、振动电机接通电源，振动电机安装在种盘下方，带动种盘振动，能使种子跳动、分离不堆积，利于种子吸附。握住手柄，在移位摇杆控制下，将吸盘移动到种盘内部，风压吸嘴安装在吸盘下方，此时风压吸嘴与种子接触，风机通过负压常开气阀、负压气管、吸盘气管将吸盘内部气压吸成负压，风压吸嘴将种盘内种子吸上。握住手柄，在移位摇杆控制下，将吸盘移动到穴盘上方，风压吸嘴置于穴盘穴坑内，此时吸盘接触正压常闭气阀，接触后正压常闭气阀为打开状态，负压常开气阀为关闭状态。风机通过正压常闭气阀、正压气管、吸盘气管将空气吹入气盘成正压，将风压吸嘴上种子吹到穴盘穴坑内，保证卸种率。依次循环操作，完成作业。
负压吸种与正压卸种穴盘播种装置可以降低空穴率、重播率及劳动强度，提高播种效率，农户易上手，满足结构简单、重量轻、价格低、故障少的要求。
风机:750 W；
电源：220 V；
吸种气盘(长×宽)：540 mm×280 mm；
工作效率：≥350盘·h-1；
卸种率：100%；
吸嘴充种率：≥99%；
重种率：≤1%。
3.1 机架的设计
如图1所示，负压吸种与正压卸种穴盘播种装置的机架是整机的骨架，主要起到支撑作用，其他工作部件安装在机架上，形成一个完整的机型。
机架是由型材焊接形成的框架，机架上安装有振动电机、种盘、移位摇杆、穴盘、吸盘气管、正压常闭气阀、正压气管、气管换位器、负压气管、负压常开气阀等工作部件。
3.2 种盘的设计
如图2所示，种盘是负压吸种与正压卸种穴盘播种装置关键部件，种盘材料为雪弗板，雪弗板具有不变形、不开裂等性能。可以根据不同的穴盘替换不同的种盘，种盘有72孔 、50孔、32孔,种盘长L=540 mm，宽B=280 mm。
图2 种盘
种盘安装在种盘底板上，种盘底板固定安装在机架上，种盘底板下方安装有振动电机，振动电机采用偏心结构，振动频率能够满足种子在种盘内不断跳动且跳不出种盘，利于种子吸附，吸嘴充种率≥99%，重播率≤1%。
3.3 吸盘的设计
吸盘主要是通过风压来吸附、卸下种子，吸盘材料是亚克力，具有较好的透明性、化学稳定性、易加工、外观优美等优点。
吸盘是由6块不同形状的亚克力板制作而成，吸盘下面安装有风压吸嘴，如图3所示。风压吸嘴上端材料是尼龙，尼龙材料具有耐热、抗压强度好、耐腐蚀等优点。风压吸嘴下端材料为不锈钢，可根据不同种子配装不同吸嘴。吸嘴斜面与水平面之间有夹角，根据种子的不同可以任意调整吸嘴角度，吸嘴角度为α，其调节范围在0°～65°之间，根据蔬菜种子大小调节吸嘴角度。蔬菜种子相对较大时，吸嘴角度越大，蔬菜种子相对较小时，吸嘴角度越小，能更好地吸附种子 ，提高吸嘴充种率。
图3 风压吸嘴
3.4 移位摇杆、风机的设计
吸盘是通过移位摇杆在种盘与穴盘之间来回变换的，移位摇杆材料是彩色亚克力，移位摇杆一端固定在机架上，另一端固定在吸盘上，组成一个连杆结构。
风机是最重要的工作部件，是通过正压常闭气阀、负压常开气阀控制风压来实现正负压，当处于负压时吸附种子、正压时卸下种子。
为了节约能源和减小噪声危害，在满足所需风量和风压的前提下，应尽可能选用效率高、噪声低的风机。考虑到管道系统可能漏风，部分阻力计算难以实现精准，为了运行可靠，选用的风量和风压应大于计算风量和风压。
如图4所示，吸盘吸种时，负压常开气阀处于开启状态，风机通过线路一、负压气管、气管转换器、吸盘气管使吸盘产生负压，实现吸种。卸种时，吸盘移动到正压常闭气阀处，此时风机正压常闭气阀处开启，风机通过线路二、正压气管、气管转换器、吸盘气管将正压吹入吸盘，实现卸种。通过风机的正负压来实现吸种和卸种。
图4 风机工作示意图
设计的负压吸种与正压卸种穴盘播种装置具有如下创新点：
1)吸盘风压吸嘴下端面呈斜面状，斜面与水平面之间夹角在0°～65°之间，能更好地吸附种子，提高吸嘴充种率，可以根据不同蔬菜种子更换不同风压吸嘴，种子越大，吸嘴角度越大，种子越小，吸嘴角度越小。
2)该装置采用负压吸种与正压卸种组合式穴盘播种技术，此技术能够使风压吸嘴充种率达到99%以上，卸种率100%，正压与负压都是通过同一风机来控制，操作方便。
3)振动式种盘是采用偏心结构设计，通过振动试验，经测试后得到合适匹配的振动频率，以保证种子在种盘内振动不被破坏，使种子更好地与风压吸嘴接触，保证吸嘴充种率。
选择负压吸种与正压卸种穴盘播种装置安装位置时，首先考虑种源、动力源等因素，布局合理，方便安装。
开机前检查振动电机的安装位置，振动电机应该安装在种盘中心处，如偏离，应及时调整，避免振动不均匀，影响种子吸附。
开机前检查风压吸嘴是否出现堵塞现象，如发现堵塞，应及时更换，避免出现漏播现象。
安装完成后，检查各个部件之间间隙，各紧固件紧固情况，如发现异常及时修正。
空转试运行，运行时间5 min，检查风机正压、负压出风情况及各部件运转情况。
空转实验正常后，再做负荷实验，根据不同的种子，调节风机风压，达到最佳效果。
作业时，应避免杂物进入种盘，以免影响播种效果。
负压吸种与正压卸种穴盘播种技术及产品的推广应用，符合国家技术产品发展政策,满足农户需求。负压吸种与正压卸种穴盘播种装置具有作业效率高、劳动强度低、结构简单、重量轻、价格低、故障少的特点。风机正压风力将种子吹到穴盘内，吸嘴充种率≥99%，重播率≤1%，风机负压风力将种子吸到吸嘴上，吸嘴充种率达到99%以上，具有良好的经济效益和社会效益。
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