烟草种子穴盘播种装置设计与试验

谢海军，王广源，李志伟

(华南农业大学 工程学院，广州　510642)



烟草种子穴盘播种装置设计与试验

谢海军，王广源，李志伟

(华南农业大学 工程学院，广州510642)

摘要：介绍一种烟草包衣种子穴盘播种装置，通过端面的动静轮实现在薄壁滚筒上吸种孔上正负气压切换，达到吸排种目的。以单粒率、多粒率、空穴率作为播种效果的评价指标进行试验，结果表明：在一定生产效率的情况下，播种效果与吸种孔大小、清种正压及吸种负压有关。通过对直径约为1.4mm的烟草包衣种子进行试验表明：吸种孔径对单粒率、空穴率、多粒率均有显著影响；清种正压对单粒率、空穴率、多粒率均没有显著影响；吸种负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。播种效果的最佳组合为吸种孔径0.6mm，清种正压为600Pa，吸种负压为-8kPa。以最佳组合的因素水平进行试验，结果为：单粒率98.03%，多粒率1.39%，空穴率0.31%。

关键词：烟草；包衣种子；穴盘；播种装置

0引言

我国是世界第一烟叶生产大国，2012烟草种植面积141.2万hm2，产量273.7万t[1]。烟草育苗常用漂浮育苗法，是将育苗盘装上基质漂浮于营养液中，通过调控营养液矿质营养和育苗设施内温湿度条件而进行烟草壮苗培育的一种育苗方式[2-4]。烟草精密播种是实现工厂化烟草漂浮育苗的前提，然而烟草种子精密播种主要靠人工作业或半机械[5-7]，生产手段落后、劳动生产率低、生产效益差、劳动强度大。为此，本文介绍了一种烟草包衣种子穴盘播种装置，替代人工烟草育苗播种，可实现烟草机械化播种，提高我国烟草播种效率及播种质量，避免大量短期劳动力需要，大大降低播种过程劳动力成本。

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。

1.轴承　2.固定螺丝　3.动轮　4.静轮

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。

1.滚筒体　2.吸种孔　3.气槽

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[8-16]。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。

1.换气盘　2.快速接头　3.螺栓　4.固定板

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。

1.销钉　2.扭转弹簧　3.导种板　4.种箱漏斗

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。

图5　穴盘播种装置结构示意图

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[15-18]。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[19-20]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。

表1　因素水平表

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。

表2　试验数据

续表2

4.4试验结果分析

对正交试验结果进行方差分析[21]，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。

表4　空穴率方差分析

表5　多粒率方差分析

对正交试验结果进行极差直观分析，如图6～图8所示。

图6　单粒率直观分析

图7　空穴率直观分析

图8　多粒率率直观分析

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%。

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Design and Experiment of Seeding Mechanism for Tobacco Coated Seed

Xie Haijun, Wang Guangyuan,Li Zhiwei

(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Abstract：This paper introduces tray seeding mechanism for tobacco coated seed. Using the air pressure and vacuum pressure which are switched by the rotating and stopping roller at the end plane, the mechnaism achieves seeding at the suction hole of the thin-walled cylinder. The single-seed rate, empty-seed rate and multi-seed rate of the tray seeding mechanism are regarded as the evaluation index of the seeding effect. Tests showed that the seeding effect of the tray seeding mechanism are related to diameter of suction hole,cleaning air pressure and vacuum pressure under the same production efficiency. By testing the tobacco coated seeds of diameter about 1.4mm,the result show that influence of diameter of suction hole on single-seed rate, multi-seed rate and empty-seed rate was significant; influence of cleaning air pressure on single-seed rate, multi-seed and empty-seed rate is not significant; influence of vacuum pressure on empty-seed rate was significant, while on single-seed rate and multi-seed rate is not significant; The best seeding effects can be achieved under the condition of 0.6 mm suction hole diameter, 600Pa cleaning air pressure and 8kPa vacuum pressure.Testing the optimal combination of factor levels, the result show that single-seed rate can be up to 98.03%, the multi-seed rate is 1.39% and empty-seed rate is 0.31%.

Key words：tobacco； coated seed; tray; seeding mechanism

文章编号：1003-188X(2016)02-0162-05

中图分类号：S223.2+6

文献标识码：A

作者简介：谢海军(1977-),男，江西崇仁人，博士研究生， (E-mail)xiehaijun200368@126.com。通讯作者：李志伟(1962-)，男，广东鹤山人，教授，博士生导师，(E-mail)zhiweili@scau.edu.cn。

基金项目：国家“863计划”项目(2013AA1024406-3)

收稿日期：2015-03-16