機(jī)械裝備 37 Mechanized Equipment2018 年 5 月下基于氣吹供種的盤吸式辣椒排種器排種機(jī)理初探李 凝 , 王芳莉 , 緒 言 , 張 明（貴州省山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，貴州 貴陽(yáng) 550000）摘 要： 結(jié)合辣椒排種問(wèn)題，本文對(duì)基于氣吹供種的盤吸式辣椒排種器的結(jié)構(gòu)和工作原理展開(kāi)了分析，然后分別對(duì)氣吹供種、吸附排種兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析，從而對(duì)該種特殊排種器的排種機(jī)理展開(kāi)研究。關(guān)鍵詞： 氣吹供種；盤吸式辣椒排種器；排種機(jī)理中圖分類號(hào)： S223.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1672-3872（2018）10-0037-01 作者簡(jiǎn)介： 李凝(1986-)，女，河南泰康人，工程師，碩士，研究方向：山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究。張明（1964-），男，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，研究方向：山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究（通訊作者）。1 基于氣吹供種的盤吸式辣椒排種器的結(jié)構(gòu)與原理1.1 結(jié)構(gòu)結(jié)合辣椒排種問(wèn)題，還要采用基于氣吹供種的盤吸收排種器進(jìn)行辣椒取種。從結(jié)構(gòu)物上來(lái)看，排種器由供氣管、板式吸種室、旋風(fēng)泵、滑軌、輸種裝置、穴盤等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。從總體上來(lái)看，排種器可以被劃分為四個(gè)部分，即機(jī)架、供氣部分、輸種部分和吸種部分。在機(jī)架上方，安設(shè)吸種裝置，其下安設(shè)輸種裝置和供氣裝置，二者通過(guò)供氣管道連接。1.2 原理在工作過(guò)程中，穴盤位于播種工位，內(nèi)部帶有育苗基質(zhì)，能夠被夾具固定。而板式吸種室將移動(dòng)到左側(cè)，使吸種孔與倒“V”型輸種管連接。將種箱的調(diào)節(jié)板打開(kāi)，使種子慢慢進(jìn)入輸種管。將液壓泵打開(kāi)，使輸種管左側(cè)閥門開(kāi)啟，右側(cè)關(guān)閉，然后將右側(cè)回收種管閥門打開(kāi)，左側(cè)關(guān)閉。做好準(zhǔn)備后，將旋風(fēng)泵正壓供氣管控氣開(kāi)關(guān)打開(kāi)，將將右側(cè)關(guān)閉，確認(rèn)種子是否達(dá)到懸浮狀態(tài)1。達(dá)到狀態(tài)后，將電源接通，吸種室將沿著滑軌向右移動(dòng)，完成整盤吸附。到達(dá)穴盤正上播種工位時(shí)，將負(fù)壓供氣管關(guān)閉，進(jìn)行正壓供氣管切換，同時(shí)進(jìn)行回收種閥門切換。伴隨著負(fù)壓消失，吸種室將向穴盤排種。2 基于氣吹供種的盤吸式辣椒排種器的排種機(jī)理2.1 氣吹供種機(jī)理分析結(jié)合排種器工作原理可知，氣吹供種環(huán)節(jié)，裝置將通過(guò)氣流與種子相互作用使種子顆粒群內(nèi)個(gè)體相互分離。而在這一過(guò)程中，需要進(jìn)行進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)，使種子處在懸浮狀態(tài)。此時(shí)，種子顆粒群可以被看成是特殊的流體，供種的過(guò)程則為種子在氣流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。輸送供種管道為斜向上管道，內(nèi)部辣椒種子處于懸浮狀態(tài)，將導(dǎo)致種子與輸送管壁碰撞，同時(shí)種子與種子將也將發(fā)生碰撞?？紤]到輸送氣流為湍流，還要假設(shè)種子顆粒群為直徑單一顆粒過(guò)程，內(nèi)部辣椒種子可以看做是均勻分布狀態(tài)，并視作一個(gè)特殊的整體，以便對(duì)分析過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化。由此，在分析辣椒種子受力時(shí)，可以將特殊流體運(yùn)動(dòng)看成是單一辣椒種子的平均運(yùn)動(dòng)，將在氣動(dòng)推力、輸送管壁阻力、自身重力三種力的相互作用下運(yùn)動(dòng)。只有保證氣動(dòng)推力大于管壁阻力和自身重力沿著管壁方向的反向疊加力，才能保證種子沿著管壁運(yùn)動(dòng)。而隨著種子向上運(yùn)動(dòng)，其受到的管壁阻力將增加，氣動(dòng)推力與管壁方向的反向疊加力相同，種子將以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)。在辣椒種子顆粒群到達(dá)傾斜管道頂端時(shí)，將進(jìn)入輸送供種彎管內(nèi)。此時(shí)，由于種子顆粒群已經(jīng)達(dá)到勻速狀態(tài)，所以能夠以一定速度在彎管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，與輸送氣流保持相對(duì)平衡。以彎管軸心線位置的辣椒種子為對(duì)象，對(duì)其受力展開(kāi)分析可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入彎管后種子將承受自身重力、離心力、氣流阻力。如果種子重力和氣體阻力合力能夠提供種子做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，種子在管道內(nèi)將做弧線運(yùn)動(dòng)。如果種子重力或其分力超出向心力，種子會(huì)落在彎管下壁面，并在氣體作用下向前滑動(dòng)2。如果向心力超出種子重力和氣流阻力合力，種子將在彎管上壁面滑動(dòng)。結(jié)合供種彎管頂端吸附取種需要，應(yīng)當(dāng)使種子重力與氣流阻力合力等于向心力，以保證種子在管道內(nèi)做弧線運(yùn)動(dòng)。2.2 吸附排種機(jī)理分析在吸附排種階段，吸種板與拱種室將構(gòu)成封閉的流場(chǎng)空間，種子在氣流作用下到達(dá)頂端后，將與吸種板吸嘴處產(chǎn)生的吸附流場(chǎng)發(fā)生作用，所以吸附排種過(guò)程為輸送流場(chǎng)與吸附流場(chǎng)相互作用的過(guò)程。對(duì)吸附取種過(guò)程進(jìn)行分析，還要假設(shè)工種室對(duì)應(yīng)的吸種盤的一列吸種孔擁有相同真空度，保證各孔吸附條件相同。而吸種板下端面與彎管頂端圓弧段相切，種子沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，各吸附孔的吸附流場(chǎng)以孔頂部為中心，呈放射線狀分布。對(duì)單一種子吸附力進(jìn)行計(jì)算，可以利用式（1）。式中，R為種子吸附力，Pi指的是真空度，di為吸附直徑，是阻力系數(shù)，H為吸種距離，C為阻力系數(shù)，dv為流場(chǎng)速度線。4242)cos1(256 HCpddRiiv=（1）在吸附的過(guò)程中，供種氣流擁有均勻分布的流場(chǎng)，吸附流場(chǎng)則則呈放射狀，可以看做流場(chǎng)速度線相互垂直。在壓力梯度的作用下，吸附場(chǎng)將產(chǎn)生壓力梯度力，其不受氣流流場(chǎng)的影響，與吸附真空度與吸附力成線性關(guān)系，將對(duì)取種產(chǎn)生重要影響。按照理想條件，應(yīng)使合力與種子重力相等，僅使吸附力在瞬間發(fā)揮引導(dǎo)作用。而吸附力的大小，取決于吸附孔的結(jié)構(gòu)、形式和真空度，因此還要綜合分析完成吸附孔的合理設(shè)計(jì)3。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)辣椒這類形狀不規(guī)則的小顆粒種子，還要采用基于氣吹供種的盤吸式排種器解決種子排種問(wèn)題，確保種子能夠得到均勻播撒。從排種機(jī)理上來(lái)看，通過(guò)氣吹供種，可以使種子以懸浮狀態(tài)得到均勻分布，然后通過(guò)均勻吸附達(dá)到精量排種。參考文獻(xiàn)：1 張歡 , 羅昕 , 馬亞朋，等 . 氣吹供種盤吸式排種器排種性能試驗(yàn)研究 J. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 ,2017(5):92-95.2 王曉東 , 王衛(wèi)兵 , 馬華永，等 . 垂直圓盤氣吸式排種器的理論分析與研究 J. 農(nóng)機(jī)化研究 ,2017,39(2):75-78+142.3 胡建平 , 柳召芹 , 左志宇 . 磁吸滾筒式穴盤播種器自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 ,2008(1):177-178.（收稿日期： 2018-5-3）