楊紅光，楊然兵，尚書(shū)旗，倪志偉，劉志深

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266109）

內(nèi)側(cè)充種式花生精密排種器性能分析與破碎試驗(yàn)

楊紅光，楊然兵*，尚書(shū)旗，倪志偉，劉志深

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266109）

為提高用于花生播種機(jī)的內(nèi)側(cè)充種式精密排種器的排種質(zhì)量，降低排種器對(duì)種子破碎率的影響，探尋最佳的排種器工作參數(shù)組合?；贘PS-12 型排種器試驗(yàn)臺(tái)，采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，以排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度、護(hù)種板起始角大小為試驗(yàn)因素，破碎率為試驗(yàn)指標(biāo)，魯花11號(hào)花生種子為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了試驗(yàn)研究。運(yùn)用DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析，結(jié)果表明，破碎率影響顯著性順序依次為護(hù)種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度。運(yùn)用Matlab軟件對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，得出最佳參數(shù)組合為:排種輪轉(zhuǎn)速38 r/min、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度35 mm、護(hù)種板起始角大小22°，此時(shí)的破碎率為0.65%。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，理論值與試驗(yàn)值差值為0.06%，最佳參數(shù)組合下的破碎率低于花生播種要求。

花生；內(nèi)充式；排種器；破碎率；破碎試驗(yàn)

精密播種作為我國(guó)重點(diǎn)推廣的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，具有省種、省工的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已應(yīng)用于花生播種過(guò)程中?；ㄉ芘欧N器作為花生播種機(jī)的核心工作部件，對(duì)花生播種質(zhì)量有很大影響。

花生精密排種器按工作原理不同主要分為機(jī)械式和氣力式兩類[1]，氣力式具有適應(yīng)性強(qiáng)和傷種率低的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高，不宜大量推廣應(yīng)用[2-3]；而機(jī)械式特別是內(nèi)側(cè)充種式排種器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低和工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，但在排種過(guò)程中易造成種子卡滯和磕碰損傷，影響出芽率。

針對(duì)上述問(wèn)題，在對(duì)內(nèi)側(cè)充種式排種器傷種機(jī)理研究分析的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行花生種子破碎試驗(yàn)，探尋排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)對(duì)種子破碎的影響規(guī)律，以期獲得排種器最佳工作參數(shù)組合，進(jìn)而減小花生播種過(guò)程中的破碎率，提高花生播種質(zhì)量。

1 排種器結(jié)構(gòu)與工作原理

內(nèi)側(cè)充種式排種器主要由種箱、進(jìn)種口調(diào)節(jié)板、護(hù)種板、排種輪、復(fù)式型孔、殼體、軸承和軸端擋圈等組成（圖1）。通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)排種輪轉(zhuǎn)動(dòng)，種子由種箱進(jìn)入排種輪內(nèi)腔，在重力和離心力的作用下充入復(fù)式型孔，并隨排種輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，型孔中多余的種子在轉(zhuǎn)動(dòng)到清種區(qū)時(shí)在重力作用下滑落，而充入復(fù)式型孔中的種子在型孔特殊結(jié)構(gòu)下被安全地送到護(hù)種區(qū)，在護(hù)種板作用下進(jìn)入投種區(qū)，最后在重力和離心力作用下完成排種。

圖1 排種器結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structural of metering device

2 排種器性能分析

復(fù)式型孔每次取種個(gè)數(shù)與內(nèi)孔參數(shù)、種子大小直接相關(guān)，其主要參數(shù)為內(nèi)孔寬度W、有效長(zhǎng)度S和內(nèi)孔的深度h[4]。通過(guò)排種器充種試驗(yàn)和種子三軸尺寸大小確定內(nèi)孔寬度、有效長(zhǎng)度和內(nèi)孔的深度，提高種子的單穴單粒率和減小種子破碎率。

2.1 充種性能分析

2.1.1 單粒種子運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 設(shè)排種輪角速度為ω，種子與排種輪內(nèi)壁間摩擦力為F，種子重力為G，種子絕對(duì)運(yùn)動(dòng)角速度為ω1，種子質(zhì)心到排種輪中心距離為c，種子受到支持力為N，種子受到慣性力為P。如圖2所示，假設(shè)種子運(yùn)動(dòng)到θ時(shí)刻，排種輪做勻速運(yùn)動(dòng)，種子受力平衡為：

圖2 單粒種子受力分析Fig. 2 Force analysis of single seed

排種輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，與排種輪內(nèi)壁直接接觸的種子主要集中在充種區(qū)和清種區(qū)，種子運(yùn)動(dòng)范圍主要在0-180°內(nèi)[5-6]。在此范圍內(nèi)種子運(yùn)動(dòng)主要分為以下4種情況：1）當(dāng)N=0時(shí)，種子將沿排種輪內(nèi)壁掉落；2）當(dāng)N〉0，且F-Gsinθ=0時(shí)種子保持勻速運(yùn)動(dòng)；3）當(dāng)N〉0，且F-Gsinθ〉0時(shí)種子與排種輪相對(duì)滑動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)為加速運(yùn)動(dòng)；4）當(dāng)N〉0，且F-Gsinθ〈0時(shí)種子與排種輪相對(duì)滑動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)為減速運(yùn)動(dòng)。2.1.2 排種器充種方式分析 排種器工作過(guò)程中，種子在重力、離心力、種子與排種輪摩擦力作用下隨排種輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生環(huán)流[7]。在JPS-12 型排種器試驗(yàn)臺(tái)上做試驗(yàn)并觀察，證實(shí)了花生種子群在排種輪內(nèi)腔運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在環(huán)流層。從橫剖面看整個(gè)環(huán)流層可劃分為上升層Ⅰ、塌落層Ⅱ、相對(duì)靜止層Ⅲ和回流層Ⅳ。其中只有上升層Ⅰ中的第一層種子直接與排種輪內(nèi)腔壁接觸，充種方式主要有填補(bǔ)空間、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和同向運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)復(fù)式型孔剛進(jìn)入環(huán)流層種子始端時(shí)，型孔產(chǎn)生新空間，種子在重力、離心力和種間作用力聯(lián)合作用下，迅速以填補(bǔ)空間方式充種。若由于各種原因，復(fù)式型孔中尚未充滿種子，如圖3所示，當(dāng)型孔轉(zhuǎn)到ef段時(shí)與從回流層Ⅳ回流的種子相向運(yùn)動(dòng)，回流種子在重力和相向速度的聯(lián)合作用下完成充種，此時(shí)回流種子充入型孔的速度為vsinφ。當(dāng)型孔進(jìn)入fg段時(shí)，回流種子開(kāi)始與排種輪內(nèi)壁接觸，速度由v逐漸變?yōu)樗查g接觸零速，同時(shí)迅速改變方向，隨排種輪做加速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于gh段上升層Ⅰ中的種子，在排種輪內(nèi)腔、種間摩擦力作用下，每層種子呈不同角速度隨排種輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，且ω〉ω1〉ω2〉ω3〉…，形成了同向速度差，若此時(shí)復(fù)式型孔中還未充滿種子，則種子將繼續(xù)以同向運(yùn)動(dòng)方式充入型孔。

圖3 種子環(huán)流層剖面Fig. 3 Circulation layer section of seed

2.2 清種和投種性能分析

2.2.1 清種性能分析 充種完成后進(jìn)入復(fù)式型孔中多余的種子轉(zhuǎn)到清種區(qū)時(shí)，需要被清除掉，以減小重播率。清種主要是通過(guò)種子自重完成的，首先充入復(fù)式型孔的種子會(huì)進(jìn)入到復(fù)式型孔的內(nèi)孔中，后來(lái)沖入的種子會(huì)進(jìn)入復(fù)式型孔的外孔中，并且在清種過(guò)程中要保證內(nèi)孔中的種子不會(huì)被清掉，同時(shí)外孔中的種子要被清掉。此時(shí)種子受力分析如圖4所示，假設(shè)種子開(kāi)始進(jìn)入清種區(qū)時(shí)的角度為ε，則種子下落條件為：

圖4 清種時(shí)種子受力分析Fig.4 Force analysis of seed-clearing

2.2.2 投種性能分析 排種器在沒(méi)有任何導(dǎo)種裝置的前提下，種子脫離復(fù)式型孔后的運(yùn)動(dòng)軌跡為自由落體運(yùn)動(dòng)，以排種器中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，機(jī)器前進(jìn)速度反方向?yàn)閄軸，垂直地面方向?yàn)閅軸，建立坐標(biāo)系。如圖5所示，由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可知，種子在投種點(diǎn)臨界位置的速度分別為：

種子在重力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡為：

式中：VX為種子在X軸方向上的分速度（m/s）；VY為種子在Y軸方向上的分速度（m/s）；X1為種子在X軸方向上的位移（m）；Y1為種子在Y軸方向上的位移（m）。g為重力加速度（m/s2）；t 為種子運(yùn)動(dòng)時(shí)間（s）；

圖5 投種時(shí)種子運(yùn)動(dòng)分析Fig. 5 Motion analysis of seed- dropping

2.3 傷種性能分析

內(nèi)側(cè)充種式排種器沒(méi)有清種裝置，靠重力清種，理論上不會(huì)傷種，但在實(shí)際工作過(guò)程中傷種率仍然較高[8-10]。當(dāng)排種輪直徑、復(fù)式型孔形狀一定時(shí)，影響種子損傷的參數(shù)主要有護(hù)種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速，復(fù)式型孔充種口尺寸及其在排種輪上的位置等[11-12]。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)種子的損傷主要有剪傷和擦傷兩種形式，所占比例分別為95.81%和4.19%。

排種器工作過(guò)程中清種和護(hù)種交界處，復(fù)式型孔大孔內(nèi)側(cè)棱和護(hù)種板斜棱在相對(duì)運(yùn)動(dòng)作用下形成剪刀式結(jié)構(gòu)。型孔中多余的種子靠自身重力下落一定距離需要時(shí)間t，同時(shí)復(fù)式型孔經(jīng)過(guò)時(shí)間t旋轉(zhuǎn)一定角度，若種子來(lái)不及完全離開(kāi)型孔，處于一部分在型孔內(nèi)另一部分在型孔外的狀態(tài)，正好此刻復(fù)式型孔轉(zhuǎn)動(dòng)到護(hù)種板位置，就在瞬間種子被護(hù)種板斜棱和復(fù)式型孔大孔內(nèi)側(cè)棱邊剪切而造成傷種。

圖6 種子受剪分析Fig. 6 Shear analysis of seed

如圖6所示，此時(shí)花生種子主要受到復(fù)式型孔大孔內(nèi)側(cè)棱支持力N1、護(hù)種板斜棱支持力N2、自身重力G、復(fù)式型孔大孔內(nèi)側(cè)棱與護(hù)種板斜棱剪力F1和F2。同時(shí)在護(hù)種板起始角較小的情況下，型孔攜帶種子接近護(hù)種板時(shí)，若種子徑向位移量小于排種輪內(nèi)外徑之差，也會(huì)出現(xiàn)剪傷現(xiàn)象；而在護(hù)種板起始角較大的情況下，內(nèi)窩孔中種子又極易滑落造成空穴，影響播種質(zhì)量。如圖7a所示，設(shè)種子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，在徑向上開(kāi)始做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。在時(shí)間t內(nèi)種子水平方向上關(guān)系為：

得：

式中：r為排種輪內(nèi)徑尺寸；α為護(hù)種板起始角大小。為保證種子不會(huì)碰到護(hù)種板，在相同時(shí)間內(nèi)，種子在豎直方向上的位移關(guān)系為：

圖7 護(hù)種端種子的運(yùn)動(dòng)及受力分析Fig. 7 Motion and force analysis on the seed of protecting board end

即：

得：

式中：R為排種輪外徑尺寸。

如圖7b所示對(duì)復(fù)式型孔中處于滑動(dòng)臨界狀態(tài)的種子進(jìn)行受力分析，受力平衡關(guān)系為：

式中：β為復(fù)式型孔底面與排種輪切線的夾角；γ為種子與復(fù)式型孔底的摩擦角。得：

由上式可知當(dāng)排種輪轉(zhuǎn)速ω增加時(shí)，α減小，種子破碎率增加，所以在其他條件相同情況下，應(yīng)選用較低的排種輪轉(zhuǎn)速。又由于：

故： +α β γ〈

綜上所述護(hù)種板起始角大小關(guān)系為：

3 試驗(yàn)分析

3.1 試驗(yàn)儀器與材料

試驗(yàn)儀器為JPS-12型排種器試驗(yàn)臺(tái)和精度為0. 000 1 g的電子天平?；ㄉ贩N為魯花11號(hào)，從10 kg花生種子中隨機(jī)取樣3次，每次抽取1 000粒，測(cè)得種子相關(guān)特性參數(shù)為：千粒重926.71 g、平均長(zhǎng)度19.28 mm、平均寬度9.86 mm、平均厚度8.74 mm。

3.2 試驗(yàn)因素與指標(biāo)

根據(jù)上述研究分析選取排種輪轉(zhuǎn)速、護(hù)種板起始角大小和復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度為試驗(yàn)因素。結(jié)合排種器的作業(yè)特點(diǎn)，排種輪轉(zhuǎn)速變化范圍為25-55 r/min，復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度變化范圍為25-45 mm，護(hù)種板起始角大小變化范圍為12°-28°。按照J(rèn)B/T 10293—2013單粒（精密）播種機(jī)技術(shù)條件[13]和GB/T 6973—2005單粒( 精密) 播種機(jī)試驗(yàn)方法[14]對(duì)取樣的要求，考察經(jīng)排種器工作后種子的破碎率。破碎的種子采用人工挑揀的方式進(jìn)行分選。試驗(yàn)前人工預(yù)先將破碎花生種子挑揀出，試驗(yàn)后，分別從播過(guò)的種子中隨機(jī)選取300粒，然后人工從選取出的300粒種子中挑揀出破碎種子，破碎種子質(zhì)量與選取的300粒種子質(zhì)量的比值為經(jīng)排種器播種后的破碎率y。破碎率計(jì)算式為[15]：

式中：n為每次試驗(yàn)后從選取的種子中挑揀出破碎種子質(zhì)量（kg）；N為每次試驗(yàn)后選取的種子總質(zhì)量（kg）。

3.3 試驗(yàn)方案

采用三因素二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)[16]，每次試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值作為試驗(yàn)指標(biāo)，試驗(yàn)總數(shù)為23次。試驗(yàn)因素與編碼見(jiàn)表1，其中z1、z2、z3分別為排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度和護(hù)種板起始角大小實(shí)際值。

表1 因素水平編碼Table 1 Factors and level codes

試驗(yàn)方案與結(jié)果見(jiàn)表2。其中x1、x2、x3分別為排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度和護(hù)種板起始角大小的編碼值。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行分析，得出破碎率試驗(yàn)結(jié)果方差分析見(jiàn)表3，種子破碎率的回歸數(shù)學(xué)模型為：

表2 試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 Experimental project and results

由式（9）和表3可知破碎率回歸方程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合較為理想，并且一次項(xiàng)x1、x3平方項(xiàng)、影響極為顯著；其他因素項(xiàng)影響不顯著。

取α=0.05顯著水平，剔除不顯著項(xiàng)后，得到破碎率的無(wú)量綱編碼值回歸方程為：

由無(wú)量綱編碼值回歸方程系數(shù)可知試驗(yàn)因素對(duì)破碎率影響大小次序?yàn)椋鹤o(hù)種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度。

將各因素編碼公式代入方程（10）整理后得到破碎率實(shí)際值回歸方程為：

表3 方差分析Table 3 Variance analysis

為了更加直觀地分析因素交互作用對(duì)種子破碎率的影響規(guī)律，采用降維法將某一因素置于零水平，如圖8所示，利用Matlab軟件繪制兩因素影響三維曲面和等值線圖[17]，研究任意兩因素變化對(duì)種子破碎率的影響規(guī)律。

當(dāng)護(hù)種板起始角大小x3取零水平時(shí)，在排種輪轉(zhuǎn)速x1一定的情況下，破碎率y隨著復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度x2的增加基本不變（圖8a）；在復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度x2一定的情況下，破碎率y隨著排種輪轉(zhuǎn)速x1的增加呈先減少后增加趨勢(shì)，且變化幅度較大。

圖8 兩因素對(duì)指標(biāo)的交互作用Fig. 8 Interaction of two factors on index

當(dāng)復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度x2取零水平時(shí)，在排種輪轉(zhuǎn)速x1一定的情況下，破碎率y隨著護(hù)種板起始角大小x3的增加呈先減少后增加的趨勢(shì)，且變化幅度較大（圖8b）；在護(hù)種板起始角大小x3一定的情況下，破碎率y隨著排種輪轉(zhuǎn)速x1的增加也呈先減少后增加的趨勢(shì)，且變化幅度較小。

當(dāng)排種輪轉(zhuǎn)速x1取零水平時(shí)，在復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度x2一定的情況下，破碎率y隨著護(hù)種板起始角大小x3的增加呈先減少后增加的趨勢(shì)，且變化幅度較大（圖8c）；在護(hù)種板起始角大小x3一定的情況下，破碎率y隨著復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度x2的增加變化較小。

3.5 性能優(yōu)化與試驗(yàn)

排種器工作過(guò)程中應(yīng)保證破碎率最小，根據(jù)破碎率回歸方程，創(chuàng)建目標(biāo)函數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化迭代求解。根據(jù)JB/T 10293—2013單粒（精密）播種機(jī)技術(shù)條件，y≤1.5%。規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)和約束條件為：

利用Matlab軟件進(jìn)行優(yōu)化迭代計(jì)算[17-18]，圓整參數(shù)優(yōu)化結(jié)果為：排種輪轉(zhuǎn)速38 r/min、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度35 mm、護(hù)種板起始角大小22°，此時(shí)的破碎率為0.65%

根據(jù)以上最佳參數(shù)，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。結(jié)果表明，平均破碎率為0.71%，理論值與試驗(yàn)值差值為0.06%。

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Experimental results of verification

4 結(jié)論

通過(guò)研究分析排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)變化對(duì)種子破碎率的影響規(guī)律，建立了排種器護(hù)種板起始角大小的理論計(jì)算公式，并以排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度和護(hù)種板起始角大小為試驗(yàn)因素，破碎率為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，破碎率影響顯著性順序依次為護(hù)種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度。優(yōu)化得出最佳參數(shù)組合為：排種輪轉(zhuǎn)速38 r/min、復(fù)式型孔充種孔長(zhǎng)度35 mm、護(hù)種板起始角大小22°，此時(shí)的破碎率為0.65%，最佳參數(shù)組合下的破碎率低于花生播種要求。該研究可為內(nèi)側(cè)充種式花生精密排種器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

[1] 李洪昌, 高芳, 趙湛, 等. 國(guó)內(nèi)外精密排種器研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào), 2014, 35(2): 12-16, 56. Li H C, Gao F, Zhao Z, et al. Domestic and overseas research status and development trend of precision seed metering device[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2014, 35(2): 12-16, 56.

[2] Yang L, Yan B X, Yu Y M, et al. Global overview of research progress and development of precision maize planters[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2016, 9(1): 9-26.

[3] 張翔, 楊然兵, 尚書(shū)旗. 內(nèi)側(cè)充種圓盤(pán)排種器防傷種裝置的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究, 2014(10): 75-83. Zhang X, Yang R B, Shang S Q. Design on inside-filling disk metering device for peanut seeder[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2014(10): 75-83.

[4] 凌軒, 王旭東. 花生播種機(jī)內(nèi)側(cè)充種式排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].設(shè)計(jì)制造, 2014(5): 47-51. Ling X, Wang X D. Design and experiment on metering device of internal filling for peanut seeder[J]. Design & Manufacture, 2014(5): 47-51.

[5] 馬連元. 內(nèi)側(cè)充種垂直園盤(pán)排種器充種機(jī)理的研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1995, 18(2): 70-75. Ma L Y. The study on seed-filling mechanism of the vertical-plate feed of seed-cell fill on inside precise seed meter[J]. Journal of Agricultural University of Hebei, 1995, 18(2): 70-75.

[6] 王吉奎, 坎雜, 曹衛(wèi)彬, 等. 內(nèi)側(cè)充種式棉花穴播器的充種和清種機(jī)理[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2006, 37(6): 42-44, 62. Wang J K, Kan Z, Cao W B, et al. Study on seed-filling and seed-clearing mechanism of inside-filling cotton dibbler[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2006, 37(6): 42-44, 62.

[7] Evandro M B, Paulo F A, Alcir J M, et al. Seeder performance under different speeds and its relation to soybean cultivars yield[J]. Journal of Agronomy, 2015, 14(3): 139-145.

[8] 孫玉濤, 田立忠, 尚書(shū)旗, 等. 花生播種機(jī)內(nèi)側(cè)充種式排種器的性能試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(S2): 84-89. Sun Y T, Tian L Z, Shang S Q, et al. Experimental research on inside-filling metering device for peanut seeder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(S2): 84-89.

[9] 李秋菊, 馬連元. 內(nèi)側(cè)充種垂直園盤(pán)排種器傷種機(jī)理的研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1994, 17(1): 67-73. Li Q J, Ma L Y. The study of seed-injuring mechanism on the vertical seed plate planter for filling seeds insider[J]. Journal of Agricultural University of Hebei, 1994, 17(1): 67-73.

[10] Yazgi A, Degirmencioglu A. Optimization of the seed spacing uniformity performance of a vacuum-type precision seeder using response surface methodology[J]. Biosystems Engineering, 2007, 97: 347-356.

[11] 廖慶喜, 高煥文. 玉米水平圓盤(pán)精密排種器排種性能試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2003, 19(1): 99-103.Liao Q X, Gao H W. Experimental study on performance of horizontal disc precision meter for corn seed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2003, 19(1): 99-103.

[12] 呂小蓮, 胡志超, 于向濤, 等. 花生種子擠壓破碎機(jī)理的試驗(yàn)研究[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013(2): 262-266. Lü X L, Hu Z C, Yu X T, et al. An experimental study on squeeze breaking mechanism of peanut seeds[J]. Journal of South China Agricultural University, 2013(2): 262-266.

[13] 劉立晶, 韓根發(fā), 馬強(qiáng), 等. JB/T 10293—2013 單粒(精密)播種機(jī)技術(shù)條件[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013. Liu L J, Han G F, Ma Q , et al. JB/T 10293—2013 Specifications for single seed drills (precision drills)[S]. Beijing: Standards Press of China, 2013.

[14] 楊兆文, 劉星福, 李問(wèn)盈. GB/T 6973—2005單粒(精密)播種機(jī)試驗(yàn)方法[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2005. Yang Z W, Liu X F, Li W Y. GB/T 6973—2005 Testing methods of single seed drills (precision drills)[S]. Beijing: Standards Press of China, 2005.

[15] 廖慶喜, 高煥文. 玉米水平圓盤(pán)精密排種器種子破損試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2003, 34(4): 57-59. Liao Q X, Gao H W. Experimental study on corn seed damaging in a horizontal plate precision metering[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2003, 34(4): 57-59.

[16] 楊然兵, 柴恒輝, 尚書(shū)旗. 花生播種機(jī)傾斜圓盤(pán)碟式排種器設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2014, 45(6): 79-84. Yang R B, Chai H G, Shang S Q. Performance of metering device with declined discon peanut seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(6): 79-84.

[17] Yi S J, Liu Y F, Wang C, et al. Experimental study on the performance of bowl-tray rice precision seeder[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2014, 7(1): 17-25.

[18] Yang S, Zhang S M. Design and parameter optimization of flexible comb-type grass seed metering device[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2015, 8(1): 9-16.

（責(zé)任編輯：童成立）

Performance analysis and damaging experiment in inside-flling peanut precision metering device

YANG Hong-guang，YANG Ran-bing，SHANG Shu-qi，NI Zhi-wei，LIU Zhi-shen
（College of Mechanical and Electrical Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China）

In order to improve the seeding results of inside-flling precision metering device of peanut seeder, reduce the infuences of metering device on the breaking rate, and fnd the optimal parameters combination of metering device. The quadratic orthogonal rotation combination experiment of three factors were carried out with the rotate speed of seed plate, the length of flling hole and the angle of protecting seed as experimental factors, the breaking rate as experimental index, using Luhua 11 peanut seed as research object, and based on JPS-12 metering apparatus for testing station. The regression equation was obtained and signifcance analysis was carried out by using the DPS software. Results show that the order of their effectiveness to the breaking rate was as follows: the angle of protecting seed, the rotate speed of seed plate and the length of flling hole. The parameter optimization of the mathematical model by using the Matlab software. Results show that the rotate speed of seed plate of 38 r/min, the length of flling hole of 35 mm, angle of protecting seed of 22° were the best combination factors, which leaded to the breaking rate of 0.65%. The experimental results of verifcation showed that the difference between theoretical and experimental were 0.06%, and the breaking rate of optimal parameter combinations is lower than the requirement of peanut precision seeding.

peanut; inside-flling; metering device; breaking rate; damaging experiment

YANG Ran-bing, E-mail: yangranbing@163.com, sqshang@qau.edu.cn.

S223.2

A

1000-0275（2017）02-0360-07

10.13872/j.1000-0275.2016.0131

楊紅光, 楊然兵, 尚書(shū)旗, 倪志偉, 劉志深. 內(nèi)側(cè)充種式花生精密排種器性能分析與破碎試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2017, 38(2): 360-366.

Yang H G, Yang R B, Shang S Q, Ni Z W, Liu Z S. Performance analysis and damaging experiment in inside-filling peanut precision metering device[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(2): 360-366.

山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（2015TS202-1）；山東省協(xié)同創(chuàng)新中心資金項(xiàng)目（6682215005）。

楊紅光（1991-），男，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，主要從事新型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)研究，E-mail: hgyang2016@163.com；通信作者：楊然兵（1979-），男，山東濟(jì)寧人，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)研究，E-mail: yangranbing@163.com, sqshang@qau.edu.cn。

2016-08-25，接受日期：2016-11-07

Foundation item: Shandong Province Agricultural Equipment Research and Development Innovation Projects (2015TS202-1); Shandong Province Collaborative Innovation Centre Projects (6682215005).

Received 25 August, 2016; Accepted 7 November, 2016