自吸式精密排种器研究及展望

刘忠泽　周伟艳　高红军　王宏亮　曹兴乔　孟欣

摘要：为提高气吸式排种器的稳定性，研发将排种器和风机融合在一起的自吸式精密排种器，为高速精密播种提供适用机具。概述气吸式排种器的工作原理和存在的不足，总结自吸式排种器的研发和应用进展，为相关设计和研究提供理论借鉴。

关键词：精密排种器;自吸式;工作原理;稳定性

中图分类号：S223.2    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）02-0052-02

与传统播种机械相比，精密播种机能够精确控制深度和播种量，使种子按农艺要求精确分布，大大节省播种量与间苗劳力，是现代播种技术的主要特征和主要发展方向。目前，气吸式精密排种器均需要配置风机来提供负压，在田间复杂的作业环境条件下容易作业质量下降，造成排种不均匀。为提高气吸式排种器的稳定性，诸多科研工作者研发将排种器和风机融合在一起的自吸式精密排种器，为田间复杂环境下的高速精密播种提供适用机具。概述气吸式排种器的工作原理和存在的不足，总结自吸式排种器的研究和应用进展，为相关设计和研究提供理论借鉴。

1 气吸式精密排种技术概述

1.1 精密排种器的类型

目前，精密播种机现已成为现代播种技术的主要特征和主要发展方向，其作业质量主要取决于精密排种器的性能。精密排种器分机械式和气力式两种，其中气力式排种器是目前的研究重点和主要发展趋势，具体种类见图1。

1.2 气吸式精密排种器的原理

气力式排种器中的气吸式排种器靠负压所形成的压差完成吸种、运种和排种，具有种子适应性好、抗干扰能力强、伤种率低和排种频率高等诸多优点，被广泛应用于高速精密播种机械。传统的气吸式排種器需配置辅助装置风机，排种器和风机通常分开布置，排种器由机具地轮机构驱动，风机由拖拉发动机的动力驱动。目前，国内外对气吸式排种器的性能研究主要集中在排种器的结构参数和工作参数方面，致力于提高排种器的种子拾取和卸放能力，进而提高排种器的播种质量。

1.3 气吸式精密排种器的不足

气吸式精密播种机存在整机重量大、需要配套大功能拖拉机的缺点。气吸式排种器的负压稳定性对排种性能有重要影响。在田间复杂的作业环境条件下，拖拉发动机转速发生变化，风机转速产生波动导致负压不稳，排种器作业质量下降，造成排种不均匀，易出现严重的重播和漏播现象。同时，在拖拉机地头掉头或转向时，播种机的风机转速骤降，也会造成重播和漏播现象。另外，在拖拉机起步或停车时，由不同动力驱动的排种器和风机不同步，也会出现严重的漏播和漏种问题。因此，提高气吸式排种器的稳定性，是当下亟需解决的问题，也是进一步提高气吸式精密排种器作业性能的关键。

2 自吸式精密排种器研究进展

目前国内外气吸式精播机应用的气吸式精密排种器均需要配置风机来提供负压，但将排种器和风机融合的结构设计研究较少。研制应用将排种器和风机融合在一起的自吸式精密排种器，由机具的地轮或拖拉机动力驱动排种器，使其既具有气吸式排种器的优点，又无需单独配置风机提供工作负压，有利于实现在田间复杂的作业环境下的高速精密播种作业。

我国学者采用不同研究方法，设计将排种器和风机融合起来的结构，应用于排种器后取得良好的效果。

强学礼等设计一种容积气吸式精密播种器（见图2），由能够压缩拉伸的皮碗沿导杆座滑道作往复运动，使气吸室内形成正负压差交变，从而实现负压囊种、正压投种，为与畜力和小型动力配套的播种机提供了一种可精播谷、糜、油菜等小籽粒作物，结构简单，造价低，耗能少的排种器。

张亚新等针对我国北方玉米播种垄作区内一些使用人工半自动化播种器材普遍存在的漏播、种子破损和重复播种等问题，设计一种可安装在脚踏式玉米播种机上的踩踏气吸式微型玉米排种器，通过人工踩踏产生空气压力，并在气压、重力及震动的作用下实现玉米精量排种。

贾洪雷等为满足丘陵坡地精密播种作业的需求，降低排种器左右倾斜状态对充种性能的影响，设计一种自吸式绿豆精密排种器。通过分析种子受力状态与计算吸附单粒种子的真空度，确定勺式型孔与往复式吸气装置的主要结构参数。

任玲等在排种器中设置偏心轴活塞机构，利用小功率拖拉机自身动力带动转动导杆机构，使活塞往复运动交替产生负压、正压，实现吸种排种。这种设计可以节约大量种子，减少利用风机产生负压需要的较大动力输出，从而整体上降低能耗，使得播种机的经济实用性得到提升。

颜丙新等设计一种风压自给式排种器，通过带动扇叶组和排种盘转动，从而在吸种型孔靠近扇叶组的一侧形成负压，将种子吸附到排种盘上并随种盘转动。该风压自给式排种器具有结构简单和风压损失小的优点。

沈阳市实丰农业机械厂生产的自吸式排种器不用外接风机，利用播种机地轮传动驱动气吸排种器上的往复吸气装置产生负压，来实现排种器对种子的吸种、运种和排种，并可用无极变速装置调整播种株距。

3 结语

近年来，自吸式精密排种器的研究侧重于结构设计和结构参数分析，尽管一些研究成果逐渐应用于实际生产，但从结构方面探究自吸式精密排种器工作机理的研究较少，对自吸工作条件下的排种器工作机理和过程还不十分清楚。今后，分析自吸工作条件下的工作机理，优化排种器结构，提高其稳定性、适应性、通用性，应是自吸式精密排种器的重点研究方向。

参考文献

[1] 陈爽.气吸式播种机的发展现状与功能特点[J].农机使用与维修，2018（8）：100.

[2] 尹海燕.国内外气力式排种器发展研究[J].农业科技与装备，2013（8）：19-20.

[3] 张亚新，邢丽华，张玉梅，等.踩踏气吸式微型玉米排种器的设计与试验[J].农机化研究，2018（6）：108-111.

[4] 贾洪雷，张胜伟，陈天佑，等候.丘陵坡地自吸式绿豆精密排种器设计与试验[J].农业机械学报，2020，51（3）：51-60.

Research and Prospect of Self-suction Precision Seed-metering Device

LIU Zhongze1， ZHOU Weiyan2， GAO Hongjun1， WANG Hongliang1， CAO Xingqiao1， MENG Xin1

（1. Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China; 2. Liaoning Agricultural Development Service Center， Shenyang 110034， China）

Abstract： In order to improve the stability of the air-suction seeder， a self-suction precision seeder which combines the seeder and the fan is developed to provide suitable tools for high-speed precision seeder. This paper summarizes the working principle and shortcomings of the air-suction seeder， summarizes the research and development and application progress of the self-suction seeder， and provides theoretical reference for the related design and research.

Key words： precision seed-metering device; self-priming; working principle; stability