0 引言

播种是农业生产中的重要环节，播种质量的好坏直接影响农业生产质量。受自然条件约束，以及对种子质量的高要求，一些地区仍然大面积采取条播的播种方式。钉轮组合式排种器是用于条播机的一种排种器，其具有排种通用性好、播量调节方便、特别是对小粒种子（如苜蓿、谷子、油菜籽等）小播量时精度高等优点。

由于钉轮组合式排种器是强制运动和拖带运动两种运动混合进行排种的，播种大粒种子时存在播种断条偏高和排种不均匀等问题，根本原因是槽型不适合带来的脉动性和不均匀性。通过改变打定了齿形结构，降低拖带层从而实现减少拖带运动对排种器工作性能的影响。

1.1大钉轮的结构分析

钉轮组合式排种器主要由大小钉轮本、排种上盒、接接种漏斗、插板和连接销组成。课题主要研究的是钉轮组合式排种器排大粒种子时的排种性能，由于小钉轮的钉齿间隙过小不足以囊取种子，此时只有大钉轮起作用，因此以大钉轮作为研究对象。

大钉轮是钉轮组合式排种器的一个工作部件，由两排交错齿组成，其中每排12个齿共24个齿，其结构如图2所示，钉齿的左右距离称为钉齿宽度t，前后齿之间的距离称为钉齿间隙L，前后齿之间的空间称为钉齿间隙容积。

1.2 大钉轮钉齿间隙容积

经过实际测量原结构得出大钉轮轮齿间隙尺寸如下：A₁B₁=A₂B₂=4mm，C₁D₁=C₂D₂=4.5mm，A₁D₁=A₂D₂=12.2mm，B₁C₁= B₂C₂=8.9mm。

在Pro/E中分别建立大小钉轮轮齿间隙模型（图3），利用“分析模型”工具中的“计算体积”选项计数大钉轮轮齿间隙的容积，得出大钉轮轮齿间隙容积为1.52×10²mm³。

1.3  工作原理

钉轮组合式排种器是按混合原理工作的。钉轮组合式排种器内的种子运动形式分为三种形式：自由运动、强制运动、拖带运动。

排种盒内的种子通过钉轮作强制运动和拖带作用进行排种。如图4所示，在第一象限内，种子箱内的种子通过重力在排种盒内自由流动，在钉轮转动的第一象限内钉轮处于空转状态，既不充种也不排种；在第二象限钉轮由空转逐渐进入充种阶段，种子在第二象限种子的自由运动和钉轮的强制运动同时发生；在第三象限内钉轮的脉动作用已经影响到种子的自由流动，种子的运动是由于钉轮的转动引起的强制运动和拖带运动的混合运动；第四象限内种子也同时存在强制作用和拖带作用。

钉轮组合式排种器的播种断条和不均匀的原因是钉齿的结构参数不合理，加之种子流动时内摩擦力大，流动性急经常在喂入口上面产生架空，造成排种间断，引起断条；拖带作用导致排种脉动性、不均匀等问题。

2拖带层研究

2.1  拖带层理论分析

由于钉轮组合式排种器是强制运动和拖带运动两种运动混合进行排种的，钉轮组合式排种器的总排量由强制排种和拖带排种两部分组成。因此排种时存在脉动性和不均匀性，通过降低拖带层既可减少拖带运动对排种器工作性能的影响。

排种器拖带运动主要来源于种子的内摩擦，拖带层种子由于内摩擦力引起种子微微突起、翻转、滚动和滑动等复杂的运动，加上拖带层厚度方向上种子受力不同，因此，研究基于摩擦传递的拖带层运动规律就比较复杂。

为方便计算排种器的工作容积，我们假设：排种器周围的种子运动除由大钉轮强制作用引起的，其余种子运动均由大钉轮拖带作用引起的，小钉轮周围没有拖带层；大轮的两排钉齿间大轮轮毂不带动种子；由大钉轮引起的厚度均匀拖带层。
（1）

式中：V—排种器工作容积,mm3；V1—大钉轮工作一周时一排钉齿带动种子包括钉齿体积在内的总体积,mm3；V2—钉齿容积,mm3；d—每排钉齿左右距离t-0.25，mm；δ—拖带层厚度，mm；n—钉齿齿数，个。

排种器排种量在理论上应该和排种器工作容积内的种子量相等；排种器在排种子时，有下式成立：
（2）

式中：a—种子的充种系数，（a玉米=0.75、a向日葵=0.7、a大豆=0.8）；V—排种器工作容积,mm3；γ—种子的容重（γ向日葵=0.00028004、γ玉米=0.000710026、γ大豆=0.000720964），g/ mm3；Q—排种轮工作一周的排种量，g。

因为通过试验无法直接测得拖带层厚度，所以根据排量试验结果，结合公式（1）、公式（2）计算出拖带层厚度。因为排种器拖带层受转速影响不大，因此将每种种子不同转速下的拖带层求平均值再进行极差分析和方差分析。

3  试验方法

3．1试验方法

试验采用正交试验设计方法，选取可变参数为：大钉轮齿数N、排种器齿厚L和齿形S，选用正交表，试验用种为哲单七号玉米种子，千粒重为255.8g。在试验工况条件稳定情况下，手工测量、记录落在沙床上种子数量。同一播量下测定10次，每次测定长度为1米。以下数据是排种器转速为7.24r/min时的排种情况。