邢 赫，臧 英，王在滿(mǎn)，羅錫文，裴 娟，何思禹，許 鵬，劉順財(cái)

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水稻氣力式播量可調(diào)排種器設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化

邢 赫，臧 英※，王在滿(mǎn)，羅錫文，裴 娟，何思禹，許 鵬，劉順財(cái)

（1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣州 510642）

為了滿(mǎn)足雜交水稻播種量不同的要求，該文設(shè)計(jì)了一種水稻播量可調(diào)氣力式排種器，對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，該排種器采用多個(gè)相互獨(dú)立的負(fù)壓流道對(duì)吸種精度進(jìn)行控制。利用ANSYS-FLUENT有限元流體分析軟件對(duì)負(fù)壓流道結(jié)構(gòu)的吸孔負(fù)壓影響規(guī)律進(jìn)行了分析，優(yōu)選了最佳流道結(jié)構(gòu)。選取超級(jí)雜交稻Y-2優(yōu)900為試驗(yàn)材料，進(jìn)行了不同播種量下吸室負(fù)壓、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速與排種盤(pán)吸孔組數(shù)對(duì)播種精度的影響試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，1孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為82.41%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為40 r/min時(shí)，2孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為96.36%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，3孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為92.79%；當(dāng)吸孔組數(shù)為16、吸種負(fù)壓為1.2 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，4孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為91.93%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為30 r/min時(shí)，5孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為87.88%。說(shuō)明水稻氣力式播量可調(diào)排種器可滿(mǎn)足雜交稻在采用直播式時(shí)不同播量的要求，相比于原有的排種器更佳適應(yīng)水稻的多樣性。該研究可為水稻機(jī)械化穴直播技術(shù)提供了參考。

機(jī)械化；設(shè)計(jì)；優(yōu)化；精量播種；播量可調(diào)；水稻；氣力式；排種器

0 引 言

水稻是中國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)、糧食作物。水稻的種植機(jī)械化水平較低，僅為44.45%，且傳統(tǒng)的水稻種植環(huán)節(jié)需耗費(fèi)大量的人力、物力。水稻機(jī)械化直播技術(shù)省卻了前期育秧等環(huán)節(jié)，減小了前期成本的投入，增加了總體的效益，是未來(lái)水稻機(jī)械化種植的發(fā)展方向之一。水稻品種較多，相比于常規(guī)稻，雜交稻具有分蘗能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、產(chǎn)量較高等特點(diǎn)，采用直播技術(shù)時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行精少量播種，普通雜交稻采用直播時(shí)需要3～5粒/穴，超級(jí)雜交稻僅需1～3粒/穴即可滿(mǎn)足農(nóng)藝種植要求[1-8]。

氣力式排種器是一種采用氣流對(duì)種子進(jìn)行運(yùn)輸與投放，對(duì)種子的損傷小，同時(shí)氣流與種子接觸時(shí)，可以更好的適應(yīng)種子的形狀，該類(lèi)排種器的適應(yīng)性與播種精度較高。Liao等[9]設(shè)計(jì)了一種油菜內(nèi)充種式集排滾筒排種器，明確了排種器的結(jié)構(gòu)、最佳工作參數(shù)，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)分析。Ismet等[10]研究了大豆和玉米氣力式排種器，分析了排種盤(pán)吸孔數(shù)對(duì)吸種效果的影響，理論分析了氣流流過(guò)吸孔時(shí)的狀態(tài)。Gaikwad等[11]為蔬菜育秧設(shè)計(jì)了一種低成本的氣力式排種器，采用振動(dòng)裝置使充種區(qū)的種子處于沸騰狀態(tài)，改善了種子推擠現(xiàn)象，結(jié)合針孔將種子吸附，同時(shí)利用電控將針孔移動(dòng)至秧盤(pán)中所對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行投種，有效的提升了蔬菜育秧的效率。Yasir[12]對(duì)小麥氣力式排種器的全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了理論分析，并優(yōu)化了氣力式排種器的各個(gè)部件，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，得到了最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)。Yazgi 等[13-14]以均勻播種為研究目標(biāo)，采用響應(yīng)曲面法對(duì)氣力式排種器的真空度、吸孔孔徑、吸孔數(shù)量以及排種盤(pán)轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了參數(shù)之間的關(guān)系方程。Jack等[15]設(shè)計(jì)了一種檀香氣力式排種器，研究了排種器的充種、攜種、排種過(guò)程，通過(guò)試驗(yàn)得到了最佳吸種負(fù)壓以及最佳吸孔直徑，為大顆粒氣力式排種器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。Karayel等[16-18]對(duì)不同作物的種子進(jìn)行了研究，并以此為依據(jù)優(yōu)化了排種盤(pán)吸孔等參數(shù)，建立了種子的物理特性與真空度之間的關(guān)系方程。Xing等[19-23]對(duì)水稻氣力式水稻排種器進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)，但該排種器無(wú)法對(duì)播量進(jìn)行調(diào)節(jié)，只能在一種播量下進(jìn)行作業(yè)，無(wú)法適應(yīng)多類(lèi)稻種。

以上所研究的氣力式排種器主要針對(duì)大豆、玉米、小麥等流動(dòng)性較好的作物，對(duì)于水稻這類(lèi)紡錘體形狀的種子，目前研究較少，且技術(shù)不成熟。針對(duì)播量可調(diào)節(jié)的氣力式排種器，目前所采用的方式主要為更換排種盤(pán)，步驟較為繁瑣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)方便快速的調(diào)節(jié)播量。

目前水稻播量可調(diào)節(jié)式排種器主要以機(jī)械式的水稻排種器為主。Maleki等[24]設(shè)計(jì)了直槽輪式排種器，通過(guò)螺旋機(jī)構(gòu)來(lái)控制槽輪的寬度，進(jìn)而調(diào)節(jié)播量，但無(wú)法對(duì)播量進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，且對(duì)不同種類(lèi)的種子調(diào)節(jié)方式存在差異。田立權(quán)等[25]設(shè)計(jì)了一種螺旋槽式水稻穴播排種器，該排種器通過(guò)對(duì)螺旋段長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，從而對(duì)播種量進(jìn)行控制，該排種器可實(shí)現(xiàn)成穴播種。但該排種器播種量大，播量精度控制不穩(wěn)定，同時(shí)傷種率高。張明華等[26-27]設(shè)計(jì)了一種組合型孔式排種器，該排種器通過(guò)改變型孔的大小進(jìn)行播量的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度低，調(diào)節(jié)過(guò)程繁瑣。機(jī)械式排種器在調(diào)節(jié)播量時(shí)，需要將充種室與排種器內(nèi)的稻種進(jìn)行清理，工序較多，專(zhuān)業(yè)性較高，且無(wú)法對(duì)播種精度進(jìn)行精量調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)排種器轉(zhuǎn)速調(diào)整播量，僅可以調(diào)節(jié)單位面積的整體播量，即改變了播種的穴距，無(wú)法針對(duì)每一穴的播種粒數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不利于后期農(nóng)藝的管理。

綜上所述，原有的氣力式排種器通過(guò)更換排種盤(pán)進(jìn)而改變播量，該方法無(wú)法做到方便、快捷的播量調(diào)節(jié)；而機(jī)械式排種器調(diào)節(jié)播量時(shí)，存在調(diào)節(jié)精度不高，工序繁多等缺陷，也無(wú)法將其應(yīng)用于超級(jí)雜交稻與雜交稻的田間播種應(yīng)用。因此需要研制一種適用于超級(jí)雜交稻和雜交稻的播量可調(diào)的水稻氣力式排種器，彌補(bǔ)以上排種器的缺陷。

1 水稻播量可調(diào)氣力式排種器總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 排種器總體結(jié)構(gòu)

水稻播量可調(diào)氣力式排種器[28]整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括種箱1，種箱連接件2，多流道氣吸殼體3，排種殼體4，清種裝置5，法蘭6，排種軸7，種刷8，排種盤(pán)9，排種管10和卸種裝置11。

1.種箱 2.種箱連接件 3.多流道氣吸殼體 4.排種殼體 5.清種裝置 6.法蘭 7.排種軸 8.種刷 9.排種盤(pán) 10.排種管 11.卸種裝置

該排種器工作時(shí)，種子由種箱1經(jīng)分層充種室2流入排種殼體4中的充種室內(nèi)，受多流道氣吸殼體3內(nèi)吸室負(fù)壓真空度作用，在充種室內(nèi)被吸附到排種盤(pán)9的吸孔上，排種盤(pán)通過(guò)螺絲安裝在法蘭6上，法蘭與排種軸7通過(guò)鍵連接同步轉(zhuǎn)動(dòng)，被吸附的稻種在清種區(qū)由清種裝置5將重吸附的種子清除；清種后排種盤(pán)上吸附的種子隨后進(jìn)入投種區(qū)，在正壓吹送作用下離開(kāi)排種盤(pán)9落入排種管10內(nèi)并落在播種溝內(nèi)，完成排種過(guò)程。當(dāng)結(jié)束播種作業(yè)后，通過(guò)卸種裝置11將剩余的稻種回收。

1.2 播量可調(diào)工作原理

多流道氣吸殼體示意圖如圖2所示，殼體內(nèi)部開(kāi)設(shè)了3個(gè)相互獨(dú)立的負(fù)壓流道2、4和5，每個(gè)負(fù)壓流道均有1個(gè)所對(duì)應(yīng)的負(fù)壓接口與之相連通。負(fù)壓接口1對(duì)應(yīng)負(fù)壓流道2；負(fù)壓接口3對(duì)應(yīng)負(fù)壓流道4；負(fù)壓接口6對(duì)應(yīng)負(fù)壓流道5，3個(gè)負(fù)壓接口分別通過(guò)各自的管路與風(fēng)機(jī)相連接，每一條管路均安設(shè)了閥門(mén)以控制各個(gè)流道內(nèi)部的壓強(qiáng)。如圖2所示，排種盤(pán)上分別開(kāi)設(shè)了3組吸孔，與3個(gè)負(fù)壓流道一一對(duì)應(yīng)，外側(cè)吸孔組9與負(fù)壓流道2對(duì)應(yīng)，中間吸孔組10與負(fù)壓流道5對(duì)應(yīng)，內(nèi)側(cè)吸孔組11與負(fù)壓流道4對(duì)應(yīng)，且吸孔分布數(shù)量為1-2-2。

1.負(fù)壓接口1 2.負(fù)壓流道1 3.負(fù)壓接口3 4.負(fù)壓流道3 5.負(fù)壓流道2 6.負(fù)壓接口2 7.正壓流道 8.種刷 9.吸種孔組1 10.吸種孔組2 11.吸種孔組3

當(dāng)排種器工作時(shí)，打開(kāi)負(fù)壓接口1關(guān)閉其他2個(gè)接口，此時(shí)僅負(fù)壓流道2內(nèi)具有一定的真空度，排種軸帶動(dòng)排種盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)吸種區(qū)，稻種受到負(fù)壓流道2的負(fù)壓作用，被吸附在吸種孔組9上，由于其他2組負(fù)壓流道內(nèi)部沒(méi)有負(fù)壓，故吸種孔組10、吸種孔組11上不會(huì)吸附稻種，吸種孔組9為單吸孔，此時(shí)以吸附1粒稻種為主。同理可得，當(dāng)僅開(kāi)負(fù)壓接口6時(shí)，中間的負(fù)壓流道內(nèi)產(chǎn)生真空度作用，此時(shí)僅吸種孔組10工作，由于吸種孔組10為2個(gè)吸孔，故吸附精度主要以2粒為主。由于可同時(shí)允許多個(gè)流道同時(shí)工作，故可對(duì)各個(gè)流道之間進(jìn)行組合，當(dāng)同時(shí)打開(kāi)負(fù)壓接口1、6，此時(shí)吸種孔組9、10將同時(shí)工作，此時(shí)的吸種精度以3粒為主。當(dāng)需要4個(gè)吸孔同時(shí)工作時(shí)，可將負(fù)壓接口3與6同時(shí)打開(kāi)，當(dāng)需要5個(gè)吸孔同時(shí)工作時(shí)，將全部的負(fù)壓接口打開(kāi)，即全部的吸種孔均將工作。該結(jié)構(gòu)通過(guò)改變負(fù)壓流道的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制吸種孔的工作數(shù)量，起到調(diào)節(jié)播量的目的。且可做到單個(gè)吸孔數(shù)量的增加，因此可以達(dá)到高精度播量控制的目的。實(shí)現(xiàn)小播量高精度調(diào)節(jié)目的。當(dāng)?shù)痉N隨排種盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)至正壓流道7時(shí)，該流道內(nèi)沒(méi)有負(fù)壓作用，吸種孔無(wú)法繼續(xù)吸附稻種，此時(shí)稻種受正壓和重力的作用將離開(kāi)排種盤(pán)，落入排種管內(nèi)，完成排種。由于稻種中存在雜質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間工作后吸孔會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，安裝2組種刷對(duì)投種后的排種盤(pán)進(jìn)行清理，防止吸孔的堵塞，以便排種器可以持續(xù)的正常工作。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

氣吸殼體內(nèi)部的流道是影響排種器氣壓分布的主要因素。氣流由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生經(jīng)由管路到達(dá)排種器流道內(nèi)部，與排種盤(pán)相互配合，使排種盤(pán)吸孔處產(chǎn)生壓差進(jìn)行吸種作業(yè)，故氣壓的穩(wěn)定對(duì)吸種的效果起到?jīng)Q定性的作用。如圖2a中2、4、5所示，三排流道相互獨(dú)立，形狀均為U型，流道的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為流道的寬度、深入和負(fù)壓流道接口的位置，為了研究這3個(gè)因素對(duì)流道氣壓分布的影響規(guī)律，采用ANSYS-FLUENT軟件對(duì)流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。流道總弧長(zhǎng)為210°，由于流道結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，僅需對(duì)負(fù)壓接口位置設(shè)置在流道的一側(cè)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。選取負(fù)壓結(jié)構(gòu)位置為25°、65°和105°。由于流道總長(zhǎng)度有限，所有吸孔不能同時(shí)處于流道內(nèi)部，僅9組吸孔可同時(shí)位于流道內(nèi)部，建立流道模型，如圖3所示。根據(jù)原有排種器結(jié)構(gòu)[20]，流道厚度過(guò)大會(huì)增加排種器的整體體積，參考原有排種器流道寬度與厚度，設(shè)定仿真試驗(yàn)流道寬度與厚度如表1所示。仿真試驗(yàn)因素水平如表1所示。由前期單流道排種器試驗(yàn)可知[20]，最佳吸種負(fù)壓在1.6 kPa，故設(shè)置負(fù)壓接口壓力為1.6 kPa，分析步長(zhǎng)為2 000步。

1.吸孔 2.負(fù)壓接口 3.負(fù)壓流道

1.Sucking hole 2.Negative pressure interface location 3. Negative flow-path

注：為負(fù)壓流道的厚度，mm；為負(fù)壓流道的寬度，mm。

Note:is width of negative flow-path, mm;is thickness of negative flow-path, mm.

圖3 負(fù)壓流道結(jié)構(gòu)模型

Fig.3 Structure model of negative pressure flow-path

表1 仿真試驗(yàn)因素水平

仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖4a所示，其變異系數(shù)如圖4b所示，由試驗(yàn)結(jié)果可知：1負(fù)壓接口位置越接近中間，負(fù)壓越大，變異系數(shù)越小，但整體相差不大。9組吸孔之間的變異系數(shù)呈減小趨勢(shì)，但均遠(yuǎn)小于5%，比較穩(wěn)定；2隨負(fù)壓流道厚度的增加負(fù)壓隨之增加，變異系數(shù)隨著減小，主要原因?yàn)?，?fù)壓流道的厚度增加，增大了流體的流動(dòng)空間，由流體力學(xué)可知，流體在較小的空間內(nèi)流動(dòng)損失較大，故增大流道的厚度有利于減小負(fù)壓的損失，且更能穩(wěn)定的分配負(fù)壓，但由于本身流道結(jié)構(gòu)尺寸較小，故負(fù)壓增大的效果不明顯；3流道寬度對(duì)負(fù)壓損失的影響較小，沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，主要原因?yàn)椋毫鞯缹挾染h(yuǎn)大于吸孔之間的間距，有利于氣流流動(dòng)，故在這一范圍內(nèi)流道的寬度對(duì)吸孔負(fù)壓的影響較小。

通過(guò)以上仿真結(jié)果可知，負(fù)壓結(jié)構(gòu)越接近中間位置，流道結(jié)構(gòu)尺寸越大有利于減小氣壓的損失與更均勻的分配氣壓，但由于吸孔距離有限，當(dāng)尺寸大于一定值時(shí)，對(duì)吸孔負(fù)壓影響較小，同時(shí)由于排種器的結(jié)構(gòu)空間限制，以及裝配工藝限制，不能無(wú)限的增大排種器結(jié)構(gòu)，故需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行排種器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。故將流道厚度設(shè)定為20 mm，寬度設(shè)定在14 mm，即可以保證氣壓的分布，又可以滿(mǎn)足排種器空間結(jié)構(gòu)要求。

圖4 不同負(fù)壓接口位置下的仿真試驗(yàn)結(jié)果和變異系數(shù)

2.2 排種盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排種盤(pán)與氣壓流道相互配合，形成腔體結(jié)構(gòu)，在排種盤(pán)吸孔上產(chǎn)生壓差，對(duì)種子進(jìn)行吸附。如圖2b所示，排種盤(pán)的外徑與氣吸殼體內(nèi)槽直徑相等，保證氣流的密閉性，排種盤(pán)外徑為：210 mm。為了配合三排流道結(jié)構(gòu)，在排種盤(pán)上開(kāi)設(shè)了3排吸孔，為了滿(mǎn)足播量調(diào)節(jié)的要求，將3排吸孔數(shù)量分別設(shè)置為：1，2，2，由于流道的寬度為14 mm，由流體力學(xué)可知，流道邊界的氣流穩(wěn)定性差，故將吸孔位置設(shè)置在流道的中心位置，由文獻(xiàn)[21]可知，吸孔之間需要安裝攪種裝置，攪種裝置的寬度為5 mm，故2吸孔中心之間的間距為5 mm。由于兩流道之間相互獨(dú)立，故流道之間通過(guò)流道壁相互隔開(kāi)，流道壁厚度為5 mm，故兩排吸孔之間的距離為12.5 mm。為了保證投種的同步性，故排種盤(pán)上的吸孔按線(xiàn)性分布。

根據(jù)水稻種子的參數(shù)特征可知，水稻種子類(lèi)似于橢球體，長(zhǎng)軸較長(zhǎng)，寬度與厚度尺寸比較接近，本文采用的稻種為雜交稻，長(zhǎng)度約為9 mm，寬度與厚度約為2 mm，氣吸式排種器吸孔尺寸如式（1）所示[29]，按照寬度計(jì)算可得，吸孔直徑為1.28～1.32 mm之間，但由于水稻圓球度較低，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此而了減小空穴率，將吸孔直徑設(shè)置在1.5 mm。且通過(guò)前期試驗(yàn)可知[20]，當(dāng)吸孔直徑為1.5 mm時(shí)，播種效果較好。

1=(0.64～0.66)（1）

式中1為吸孔直徑，mm；為種子平均寬度，mm。

2.3 正壓投種區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水稻種子被吸種孔吸附，經(jīng)過(guò)攜種區(qū)到達(dá)投種區(qū)后受到正壓作用離開(kāi)排種盤(pán)，完成投種。正壓投種區(qū)的結(jié)構(gòu)將會(huì)影響稻種的投種效果，由于負(fù)壓流道末端位置位移排種盤(pán)中線(xiàn)的水平位置，因此，正壓投種區(qū)需要與負(fù)壓流道相互靠近，采用流道壁將正壓投種區(qū)與負(fù)壓流道相互隔開(kāi)，防止負(fù)壓氣流進(jìn)入正壓投種區(qū)，影響投種。隨排種盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的稻種離開(kāi)負(fù)壓流道區(qū)域后，將不再受到吸種負(fù)壓作用，此時(shí)稻種僅受重力作用，但由于吸附姿態(tài)的不同，稻種與吸孔之間的配合也不同，將會(huì)影響投種的同步性，因此，正壓投種區(qū)與負(fù)壓流道之間的間距不易過(guò)大，間距為5 mm，稻種剛離開(kāi)負(fù)壓區(qū)域后，立即進(jìn)入正壓投種區(qū)，受正壓作用，離開(kāi)排種盤(pán)，由于采用正壓吹送稻種，增加了稻種的投種同步性，提升了投種效果。由文獻(xiàn)[22]可知，由于稻種隨排種盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)離開(kāi)排種盤(pán)時(shí)，會(huì)具有離開(kāi)點(diǎn)位置相應(yīng)的初速度V，初速度的方向?yàn)殡x開(kāi)點(diǎn)的切線(xiàn)方向，如圖6b所示，將初速度V分解為水平與豎直2個(gè)方向的速度V與V，因此正壓投種點(diǎn)越接近水平位置，水平分量就越小，即稻種的水平位移也越小，可提高稻種的成穴性。因此，正壓投種區(qū)為水平位置0～20°。

2.4　清種毛刷與卸種裝置設(shè)計(jì)

水稻種子中含有較多的雜質(zhì)，排種器長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)對(duì)吸孔造成堵塞。為了防止吸孔堵塞，如圖2與圖5a所示，在氣吸殼體內(nèi)安裝了2個(gè)清種毛刷，在排種殼體內(nèi)安裝了1個(gè)清種毛刷，通過(guò)3個(gè)毛刷對(duì)排種盤(pán)的兩面清潔，可清除吸孔內(nèi)部的雜質(zhì)，保證排種器的正常工作。

排種器完成播種作業(yè)后，需要將排種器內(nèi)剩余的稻種清除，如圖5a所示，卸種裝置2安裝在充種區(qū)域下面。由于稻種堆積在排種殼體的充種區(qū)域1中，待排種器完成播種作業(yè)后，打開(kāi)卸種裝置，稻種將流出排種器，完成卸種。

1.充種區(qū)域 2.卸種裝置 3.清種毛刷 4.排種殼體

1.Seed filling area 2.Seed unloading device 3.Seed brush 4.Seed chamber shell

注：為投種點(diǎn)，V為離開(kāi)排種盤(pán)的初速度，m·s-1；V為初速度的水平分量，m·s-1；V為初速度的豎直分量，m·s-1。

Note:is the seed-throwing point,Vis the initial velocity of leaving the seed plate, m·s-1;Vis the horizontal component of initial velocity, m·s-1;Vis the vertical component of initial velocity, m·s-1.

圖5 清種毛刷、卸種裝置和投種區(qū)域示意圖

Fig.5 Schematic diagram of seed brush, seed unloading device and seed throwing area

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)材料

為了確定水稻播量可調(diào)氣力式排種器的播種精度，對(duì)該排種器進(jìn)行了臺(tái)架播種精度試驗(yàn)。

選取超級(jí)雜交稻“Y-2優(yōu)”為試驗(yàn)對(duì)象，種子的平均外形尺寸（長(zhǎng)度×寬度×厚度）為 8.90 mm×2.20 mm× 1.84 mm；每千粒質(zhì)量為23.8 g。種子經(jīng)清水清洗，濾除雜質(zhì)與秕谷，浸泡24 h晾干后使用，試驗(yàn)前測(cè)定平均含水率為24.3%。

3.2 試驗(yàn)裝置

在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室JPS-12播種試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了試驗(yàn)。排種器試驗(yàn)時(shí)，稻種將會(huì)下落至該試驗(yàn)臺(tái)的種床帶上，種床帶在循環(huán)工作時(shí)會(huì)鋪上一層粘度較大的齒輪油，稻種下落后與齒輪油接觸，不會(huì)發(fā)生彈跳，從而可以準(zhǔn)確的記錄排種器的播種精度。為了準(zhǔn)確的測(cè)量壓強(qiáng)，本文采用水平壓力計(jì)對(duì)氣壓進(jìn)行測(cè)量，首先在氣吸殼體上開(kāi)設(shè)螺紋孔，安裝螺紋接頭，并在螺紋處纏繞上防水膠帶，防止螺紋孔處漏氣，采用橡皮膠管將接頭與水平U型壓力計(jì)連接，測(cè)量氣壓。為了清楚的觀察排種器在播量調(diào)節(jié)時(shí)的稻種吸附狀態(tài)，以及觀察關(guān)閉負(fù)壓接口后是否仍會(huì)有稻種被吸附，將排種殼體開(kāi)設(shè)一窗口，以觀察吸種情況，試驗(yàn)裝置如圖6所示。

1.播種試驗(yàn)臺(tái) 2.排種器 3.負(fù)壓管路 4.正壓管路

3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

影響氣力式排種器工作的主要參數(shù)為吸種負(fù)壓、排種盤(pán)轉(zhuǎn)速和吸孔組數(shù)，由于3個(gè)流道之間相互獨(dú)立，故測(cè)量氣壓時(shí)僅對(duì)工作流道的氣壓進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)前期預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)壓為0.4 kPa時(shí)，排種器吸種困難，通過(guò)排種效果觀察，空穴率較高，當(dāng)負(fù)壓為2.0 kPa時(shí)，吸種過(guò)多，重吸附率過(guò)高，故將試驗(yàn)負(fù)壓的水平定在0.8～1.6 kPa之間，根據(jù)田間作業(yè)效率要求，水田作業(yè)機(jī)具的行走速度一般在0.5～1 m/s，對(duì)應(yīng)排種器轉(zhuǎn)速在20～40 r/min之間，故排種盤(pán)轉(zhuǎn)速選取20，30，40 r/min；原有的排種器吸孔一般均為8組，增加排種盤(pán)吸孔組數(shù)可在相同的轉(zhuǎn)速下獲得更高的機(jī)具作業(yè)速度，由于4組吸孔數(shù)量過(guò)小，故排種盤(pán)吸孔組數(shù)選取8，12，16。水稻種子為紡錘體，長(zhǎng)軸一般為10 mm左右，當(dāng)吸孔組數(shù)過(guò)多時(shí)，吸孔排布過(guò)于密集，相鄰2組吸孔之間的距離將會(huì)小于10 mm，會(huì)影響吸孔正常工作。根據(jù)以上原因，采用全因素試驗(yàn)制定因素水平表2。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了驗(yàn)證水稻播量可調(diào)氣力式排種器的工作性能，按照上述試驗(yàn)方法，對(duì)排種器的播種精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-T 6973-2005 規(guī)定[30]，連續(xù)記錄排種器排出的每穴種子量，每250穴為1組，共計(jì)3組。由于播量可從1孔調(diào)節(jié)至5孔，故需統(tǒng)計(jì)不同孔數(shù)條件下的播種精度。當(dāng)僅1孔工作時(shí)，容易出現(xiàn)空穴，故合格率以1～2粒/穴為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)2孔工作時(shí)，以1～3（即2±1）粒為合格指標(biāo)，其余各孔以此類(lèi)推，以（±1）為合格指標(biāo)（為孔數(shù)）。

表2 試驗(yàn)因素水平

Table 2 Factors and levels in experiments

4 結(jié)果與分析

通過(guò)排種器上的窗口觀察，當(dāng)調(diào)節(jié)播量時(shí)，關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的負(fù)壓接口，則對(duì)應(yīng)的吸種孔無(wú)稻種被吸附，可實(shí)現(xiàn)播量的調(diào)節(jié)。平均播種粒數(shù)試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，由試驗(yàn)結(jié)果可知，排種盤(pán)吸孔組數(shù)對(duì)平均粒數(shù)影響不大，無(wú)明顯變化趨勢(shì)。由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著吸種負(fù)壓和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速的提升空穴率減小，主要原因?yàn)椋何N負(fù)壓的增加，提升了吸孔的吸附力，增大了吸種率，因此，空穴率減小。但過(guò)大的負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致重吸附概率的發(fā)生，也會(huì)降低播種精度，故不宜采用過(guò)大的負(fù)壓進(jìn)行吸種；排種器轉(zhuǎn)速的提高導(dǎo)致了吸孔在吸種區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)的時(shí)間變短，吸種時(shí)間不夠充分，且轉(zhuǎn)速的提高會(huì)增加已吸附稻種的離心力，增加了被吸附稻種的不穩(wěn)定性，故造成空穴率的增加。但由于實(shí)際應(yīng)用中需要保證一定的播種效率，不能過(guò)分的降低排種盤(pán)轉(zhuǎn)速，從試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)排種盤(pán)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，可采用增加吸種負(fù)壓的方式來(lái)彌補(bǔ)吸種時(shí)間不足與離心力增加的劣勢(shì)，吸種負(fù)壓的提高增大了吸孔吸力，吸力的增加可有效的提高吸種穩(wěn)定性，故增加排種盤(pán)轉(zhuǎn)速的同時(shí)增加吸種負(fù)壓可保證播種精度。

圖7 不同條件下的平均粒數(shù)

播種合格率試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，由試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，1孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為82.41%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為40 r/min時(shí)，2孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為96.36%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，3孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為92.79%；當(dāng)吸孔組數(shù)為16、吸種負(fù)壓為1.2 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，4孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為91.93%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為30 r/min時(shí)，5孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為87.88%。由表3試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)比8、12、16組吸孔的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)吸孔組數(shù)為8時(shí)，合格率最低，均要低于吸孔組數(shù)12與16。在2孔與3孔工作時(shí)，吸孔組數(shù)12與吸孔組數(shù)16合格率較為接近，但在1孔、4孔和5孔工作時(shí)，12組吸孔的合格率要高于16組吸孔的合格率，故在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)選取吸孔組數(shù)為12。

由1孔試驗(yàn)結(jié)果可知，空穴率均大于17%，呈現(xiàn)了較高的空穴率，主要原因?yàn)椋核痉N子由于表面帶芒、圓球度不高，單個(gè)吸孔吸種時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較多的不能吸附狀態(tài)。但根據(jù)水稻農(nóng)藝要求，以及水稻的田間發(fā)芽率，一般情況下不宜采用單粒播種。

由2孔試驗(yàn)結(jié)果可知，相比于1孔試驗(yàn)結(jié)果，空穴率大幅度減小，主要原因?yàn)椋和瑫r(shí)存在2個(gè)吸孔工作，且2個(gè)吸孔同時(shí)不吸種的概率較低，故大幅度的降低了空穴率。

由3、4、5孔試驗(yàn)結(jié)果可知，空穴率進(jìn)一步減小，播種量也隨之增加，但總體播種合格率相比于2孔有所下降，主要原因?yàn)椋好恳谎ǖ奈N精度由吸孔個(gè)數(shù)所決定，當(dāng)吸孔個(gè)數(shù)增加時(shí)，對(duì)于每一個(gè)吸孔的吸種精度都存在一定的范圍，吸孔精度范圍的疊加，導(dǎo)致了精度變化的可能性增加，從而降低了吸種合格率。

對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表4所示。由1孔的方差結(jié)果可知，負(fù)壓與排種盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)空穴率與1～2粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響（<0.01）；吸孔組數(shù)對(duì)空穴率與1～2粒/穴率均產(chǎn)生了顯著影響（<0.05）。

由2孔方差分析結(jié)果可知，吸孔組數(shù)、負(fù)壓與排種盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)空穴率、1～3粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響（<0.01）。

由3孔方差分析結(jié)果可知，吸孔組數(shù)與負(fù)壓對(duì)空穴率與2～4粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響（<0.01）；排種盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)空穴率產(chǎn)生了顯著影響，對(duì)2～4粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響（<0.05）。

由4孔方差分析結(jié)果可知，吸孔組數(shù)與負(fù)壓對(duì)≤1粒/穴率、3～5粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響影響（<0.01）；排種盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)3～5粒/穴率產(chǎn)生了極顯著影響（<0.01）。

由5孔方差分析結(jié)果可知，吸孔組數(shù)對(duì)4～6粒/穴率產(chǎn)生了極顯著影響影響，對(duì)≤2粒/穴率產(chǎn)生顯著影響（<0.05）；負(fù)壓與排種盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)≤2粒/穴率與4～6粒/穴率均產(chǎn)生了極顯著影響（<0.01）。

表3 試驗(yàn)結(jié)果

表4 方差分析

注：**表示影響極顯著（<0.01）；*表示影響顯著（<0.05）。

Note: ** is important significant (<0.01); * is significant (<0.05).

5 討 論

本文主要針對(duì)水稻播量可調(diào)氣力式排種器進(jìn)行了研究，相比于原有的水稻氣力式排種器，該排種器可以對(duì)播種量進(jìn)行調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方式方便快捷，可同時(shí)滿(mǎn)足雜交稻不同品種之間不同播量的要求。同時(shí)該排種器在進(jìn)行2孔播種時(shí)，播種精度與原水稻氣力式排種器的播種精度基本相同，不影響超級(jí)雜交稻的播種。

由仿真結(jié)果可知，負(fù)壓流道接口處于中間位置較好，但由于該排種器流道較多，且為了與外部管路等結(jié)構(gòu)相互配合，故將中間流道與外側(cè)流道的負(fù)壓結(jié)構(gòu)設(shè)定在離端線(xiàn)65°處，從仿真結(jié)果可知，當(dāng)處于65°時(shí)與中間位置，吸孔負(fù)壓均值相差不大，故本文在設(shè)計(jì)排種器時(shí)，將中間流道與外側(cè)流道設(shè)定在偏離中心的位置。

本文在進(jìn)行仿真時(shí)僅采用在靜態(tài)的條件下，試驗(yàn)條件較為理想化，故各組試驗(yàn)結(jié)果相近，卻變異系數(shù)均較小，但實(shí)際工作中排種盤(pán)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，故本文對(duì)動(dòng)態(tài)的仿真分析缺乏研究，需要進(jìn)一步深入的研究動(dòng)態(tài)的排種盤(pán)對(duì)負(fù)壓分布與流動(dòng)的影響。

通過(guò)上述仿真分析可知，當(dāng)負(fù)壓接口位置處于中間，有利于減小氣壓的損失，但由于排種器結(jié)構(gòu)位置有限，負(fù)壓結(jié)構(gòu)不僅需要連接內(nèi)部流道，同時(shí)需要連接外部管路，故各個(gè)負(fù)壓結(jié)構(gòu)之間需要一定的空間位置，故在不影響排種器裝配工藝的條件下，盡可能的把負(fù)壓結(jié)構(gòu)位置設(shè)計(jì)于中間位置，故負(fù)壓流道接口沒(méi)有在同一位置分布，且吸孔的位置不會(huì)影響流道的長(zhǎng)度。流道的長(zhǎng)度主要是由于排種器流道成圓周分布，故隨著流道半徑的增加，流道長(zhǎng)度也隨著增加，為了使排種器實(shí)現(xiàn)同步吸種與同步投種，故需要將排種器的吸種與投種位置保持在同一直線(xiàn)上，故流道長(zhǎng)度不一致。但吸孔的結(jié)構(gòu)相同，且各個(gè)流道相互獨(dú)立，從試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)多排吸孔的合格率影響不大。

本文采用相互獨(dú)立的負(fù)壓流道對(duì)播種量進(jìn)行控制，理論上流道之間氣流相互不流通，但實(shí)際由于排種盤(pán)與氣吸殼體之間存在相互轉(zhuǎn)動(dòng)，故不能實(shí)現(xiàn)完全的絕對(duì)相互獨(dú)立不流通。由于采用較高的加工精度，使排種盤(pán)與氣吸殼體之間的縫隙極小，氣流流入流道后，主要從吸孔處吸取空氣，經(jīng)過(guò)縫隙流入其他流道內(nèi)的氣流極小，且采用的負(fù)壓較低，故流入其他流道的氣流不足以吸附水稻種子，因此對(duì)水稻播量可調(diào)氣力式排種器的工作不產(chǎn)生影響。但目前需要通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)閉進(jìn)行流道氣流的控制，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)整播種量，可針對(duì)該方面進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，加入電控閥門(mén)等對(duì)流道內(nèi)的氣流進(jìn)行控制，即控制播種量，提高自動(dòng)化播種技術(shù)。

根據(jù)水稻播種農(nóng)藝要求，播種穴徑為50 mm，但目前所采用的排種盤(pán)吸孔沿半徑方向呈線(xiàn)性分布，如果下落時(shí)不受任何干擾，各個(gè)吸孔上的種子會(huì)保留吸種孔之間原有的距離，即各個(gè)種子由于不在同一點(diǎn)下落，導(dǎo)致下落后后會(huì)出現(xiàn)距離差，影響落種的成穴性，但由于下落時(shí)會(huì)受到碰撞等干擾因素，使本身就有一定距離差的稻種之間的距離變得更大，破壞了落種的成穴性，故吸孔分布的位置之間的間距過(guò)大，會(huì)影響稻種的成穴性，同時(shí)由于流道厚度以及吸孔之間的距離所限，故吸孔不能分布太近，以免影響播種精度。目前所采用的排種盤(pán)最內(nèi)側(cè)吸孔與最外側(cè)吸孔中心距為38 mm，采用正壓同步投種，理論上穴徑應(yīng)小于50 mm，但由于吸附姿態(tài)的變化，以及下落時(shí)與排種器之間的碰撞，可能會(huì)造成穴徑的變化，導(dǎo)致穴徑大于 50 mm，影響播種的成穴性。為了改善這一現(xiàn)象，日后仍需進(jìn)行投種過(guò)程的研究，分析正壓對(duì)成穴性的影響，優(yōu)化吸孔空間分布等結(jié)構(gòu)，提高播種成穴性。

6 結(jié) 論

針對(duì)雜交水稻品種的多樣性，本文設(shè)計(jì)了一種水稻播量可調(diào)氣力式排種器，對(duì)關(guān)鍵部件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用ANSYS-FLUENT仿真軟件對(duì)流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，確定了最佳流道結(jié)構(gòu)，分析了流道結(jié)構(gòu)與吸孔壓強(qiáng)的關(guān)系；闡明了水稻播量可調(diào)氣力式排種器的工作原理，分析了多個(gè)負(fù)壓流道對(duì)吸種精度的控制過(guò)程。

選取超級(jí)雜交稻Y-2優(yōu)900為試驗(yàn)材料，對(duì)不同播量下的播種精度進(jìn)行試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，1孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為82.41%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為40 r/min時(shí)，2孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為96.36%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，3孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為92.79%；當(dāng)吸孔組數(shù)為16、吸種負(fù)壓為1.2 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí)，4孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為91.93%；當(dāng)吸孔組數(shù)為12、吸種負(fù)壓為1.6 kPa和排種盤(pán)轉(zhuǎn)速為30 r/min時(shí)，5孔播種達(dá)到最佳效果，合格率為87.88%。滿(mǎn)足了雜交水稻播量變化的要求，為水稻播量可調(diào)氣力式排種器的田間播種應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

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Design and parameter optimization of rice pneumatic seeding metering device with adjustable seeding rate

Xing He, Zang Ying※, Wang Zaiman, Luo Xiwen, Pei Juan, He Siyu, Xu Peng, Liu Shuncai

(1.,,,510642,; 2.,,510642,)

The rice mechanized planting level is low in China. The ordinary hybrid rice and the super hybrid rice of high yield population structure can be formed with only 3-5 and 1-3 seeds per hill,respectively. The pneumatic rice precision direct seeding technique is a combination of machinery and air flow. To meet the cultivation requirements of different varieties and seeding rate of hybrid rice, a rice pneumatic seeding metering device with adjustable seeding rate was designed in this study. The working principle of seed metering device was analyzed. This seed metering device adopted multiple independent negative pressure flow-path to control the accuracy of seed suction. The influence of independent negative pressure flow-path structure on suction hole negative pressure was analyzed by ANSYS-FLUENT software. The key components of seed metering device with adjustable seeding rate were designed. The method of adjusting seeding rate was explained. The super hybrid rice Y-2 You 900 was selected as the test object. The average size of the seed was 8.90 mm× 2.20 mm×1.84 mm (length × width × thickness), and the weight of 1 000 grains was 23.8 g. The seeds were washed by water to remove impurities and blighted grain. The dry seeds were soaked in clear water for 24 h. Then, they were moistened, filtered out and dried. The average moisture content was 24.3% (wet basis) before the test. The whole factor experiments were carried out under different negative pressures, rotational speeds of the suction plates, and group number of suction holes. The results showed that when the negative pressure was 1.6 kPa, the optimal group number of suction holes was 12, and rotational speed of the sucking plate was 20 r/min, the optimal qualified rate of 1 hole was 82.41%; when the negative pressure was 1.6 kPa, the optimal group number of suction holes was 12, and rotational speed of the sucking plate was 40 r/min, the optimal qualified rate of 2 holes was 96.36%; when the negative pressure was 1.6 kPa, the optimal group number of suction holes was 12, and rotational speed of the sucking plate was 20 r/min, the optimal qualified rate of 3 holes was 92.79% ; when the negative pressure was 1.2 kPa, the optimal group number of suction holes was 16, and rotational speed of the sucking plate was 20 r/min, the optimal qualified rate of 4 holes was 91.93% ; when the negative pressure was 1.6 kPa, the optimal group number of suction holes was 12, and rotational speed of the sucking plate was 30 r/min, the optimal qualified rate of 5 holes was 87.88%. It also showed that a rice pneumatic seeding metering device with adjustable seeding rate could meet the requirements of different seeding rate for hybrid rice in direct seeding. Compared with the original seed metering device, this seeding metering device is more suitable to rice diversity, which provides a certain reference for rice mechanized direct seeding technology.

mechanization; design; optimization; precision seeding; adjustable seeding rate; rice; pneumatic; seed metering device

邢 赫，臧 英，王在滿(mǎn)，羅錫文，裴 娟，何思禹，許 鵬，劉順財(cái). 水稻氣力式播量可調(diào)排種器設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(4)：20－28. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.003 http://www.tcsae.org

Xing He, Zang Ying, Wang Zaiman, Luo Xiwen, Pei Juan, He Siyu, Xu Peng, Liu Shuncai. Design and parameter optimization of rice pneumatic seeding metering device with adjustable seeding rate[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(4): 20－28. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.003 http://www.tcsae.org

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.003

S233.71

A

1002-6819(2019)-04-0020-09

2018-10-07

2019-02-10

國(guó)家自然科學(xué)基金（31871529）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD07000704）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（CARS-01-41）；廣東省自然科學(xué)基金（S2011010001948）

邢 赫，博士生，研究方向?yàn)樗旧a(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備。 Email：675974347@qq.com

臧 英，教授，博士，研究方向農(nóng)業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化。 Email：yingzang@scau.edu.cn。中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員：E041200443S