番茄是新疆主要的经济作物，市场需求量大，近3 a种植规模在11万hm2.番茄种子外形不规整、尺寸小、质量轻、流动性差，当前还没有满足“一穴一粒”番茄穴盘育苗精量排种器[1].现行的育苗播种方式主要以人工点播为主，生产效率低，劳动强度大，因此实现番茄育苗机械化播种成为必然之举[2].为实现“一穴一粒”的精量播种，需要依据番茄种子的特性以及种植要求对排种滚筒进行设计与试验.

国内外先进的排种器普遍采用气力式工作原理，主要因为气力式排种器具有对种子的形状和尺寸要求不严、适应高速作业、不易伤种等优点，在农作物精量播种中广泛应用[3-4].排种滚筒是精量育苗播种机的核心部件，因此，性能稳定、高效的排种滚筒是实现精量播种的关键[5].针对现有气吸式排种滚筒存在的加工制造工艺复杂、密封效果差、投种精度差、吸种孔容易堵塞等主要技术问题[6-7]，提出由负压取种和正压投种和清孔的双腔排种滚筒和半剖分式加工滚筒的新方案.本研究设计了一种适合番茄育苗的气吸式精量排种滚筒，对不同腔体的排种滚筒进行投种对比试验，寻找最佳腔体结构，并展开了负压、滚筒转速、正压对排种滚筒排种性能影响的试验研究，寻求上述因素的最佳参数组合，为气吸滚筒式精量排种器的结构设计提供参考.

瑞士的冬天，大雪封山长达数月，天气十分寒冷。为了抵御严寒，人们发明了奶酪火锅这种高热量的美食。将大块奶酪放入锅中，待其溶化后，加入一些白兰地酒或白葡萄酒，然后就可将整锅端上餐桌了。食用时用一个酒精炉小火加热保持锅中的温度，大家用叉子将小块面包伸入锅中裹上浓浓的奶酪食用，看着柔滑细腻的奶酪裹满面包然后拉出细长的奶丝，真是绝佳的享受。也有人用土豆和肉代替面包，甚至在某些地方还有“Fondue chinoise”（中国奶酪锅），是将各种蔬菜放到奶酪锅里烫熟后食用。对于瑞士的奶酪锅，有些人说难以下咽，但是对于喜爱奶酪的人来说却是极品美食。

1 排种滚筒的结构与工作原理

双腔排种滚筒主要有半剖分式加工的滚筒、正压腔体、正压空心轴、负压空心轴、链轮、关卡、O型密封圈等组成，如图1所示.

滚筒内部的正压腔体通过挂件与正、负压空心轴连接为一体结构，正压空心轴的滚筒内端密封并开有连接快速接头的通孔，正压腔体上方也开有连接快速接头的通孔，正压空心轴通过快速接头和塑料管与正压腔体内部连通，正压腔体下部通过橡胶条与滚筒内表面密封接触并将滚筒内部空间分成正压区和负压区.风机的正负压接口分别与正压空心轴和负压空心轴连接，风机启动后滚筒内部负压气室和正压腔体内部产生一定的吸力和吹力.排种器工作时，电机通过变频器调节转速并带动滚筒顺时针转动，当滚筒上的吸种孔转入充种区后，吸种孔附近的种子在内外压差的作用下被吸附在吸种孔上，并随滚筒一起转动.当种子转动到正压腔体下方时，种子失去了内外压差产生的吸附力，种子在正压气流和自身重力的作用下从吸孔中脱落，完成整个排种过程.

1：正压空心轴；2：关卡；3：滚筒；4：O型密封圈；5：吸种孔；6：定位凸台；7：密封垫圈；8：链轮螺栓；9：铁箍；10：负压空心轴；11;滚筒支架；12：链轮；13：正压腔体；14：快速接头；15：塑料管；16：挂件；17：橡胶条. 图1 双腔排种滚筒结构 Figure 1 Structure diagram of double - chamber seed drum

2 排种滚筒关键部件的结构设计

2.1 双腔设计

负压吸种，正压投种和清孔的总体设计方案和为了结构简单、加工装配容易、耗能低，选取单端负压进气方式.

2.1.1 传统腔体设计 传统负压腔体是一段开轴孔的空心轴，排种滚筒排种主要依靠种子的重力和离心力投种，对于番茄等尺寸小、质量轻、流动性差的种子投种精度差，并随着工作时间的延长，吸孔堵塞日益严重，排种精度(漏播率)极度恶化，不能满足此类种子的精量播种，其结构如图2.

辐射环境监测工作，在辐射环境影响评价的整个过程当中起到了至关重要的作用。现阶段，随着社会的不断发展，环境污染方面的问题也日益突出，在这种情况下，我们就更要充分的重视起环境监测方面的工作。为了辐射监测能够更好的应用于辐射环境影响评价当中，在接下来的时间里，我们应做好以下几个方面的工作：

第三起：南部某市有一只波斯猫因为地震从阳台上摔下来，瘸了右前腿，成了一只残疾猫。这是本次地震造成的最严重损失。

图2 传统腔体结构 Figure 2 Structure diagram of traditional cavity structure

1：负压空心轴；2：挂件；3：正压腔体 ；4：塑料管；5：快速接头；6：正压空心轴. 图3 单端负压出气双腔结构 Figure 3 Single-ended negative pressure outlet double-chamber structure

腔体结构的改变为保证流场的均匀性，采用CFD模拟不同出气方式条件下滚筒内部流场情况，模拟过程采用k-ε模型，设定边界为恒压力条件，选取滚筒上吸孔为压力进口，负压空心轴截面为压 力出口，壁面采用无滑移壁面条件(ui=0)，滚筒直径选取Φ160 mm，滚筒长度选取320 mm，吸孔直径取为Φ1.4 mm，图4为滚筒内部单端负压出气方式的压力和流场速度云图.

图4 滚筒单端出气方式的压力和流场速度云图 Figure 4 Drum single end air outlet pressure and flow velocity

2.1.3 双端负压出气双腔设计 双端负压出气与单端负压出气的区别为两段空心轴都与滚筒内部连通并通入负压气体，塑料管通过空心轴轴套和正压接头装配在空心轴中，正压接头连接风机的正压管，结构示意图如图5.

1：负压空心轴；2：挂件；3：正压腔体；4：塑料管；5：负压空心轴；6：空心轴轴套；7：正压接头. 图5 双端负压出气双腔结构 Figure 5 Two-chamber negative pressure outlet double-chamber structure

与单端负压出气相同条件下，采用CFD模拟双端负压进气方式条件下滚筒腔体内部流场情况，图6为滚筒内部双端负压出气方式的压力和流场速度云图.

在边界相同的条件下，双端出气方式比单端出气方式流场分布更加均匀，但是差异不大，综合考虑

图6 滚筒两端出气方式的压力和流场速度云图 Figure 6 The pressure and flow velocity of the outlet at both ends of the drum

双腔是气吸滚筒式排种器实现精量播种的核心部件，腔体的结构设计直接影响滚筒内部流场的均匀性，从而影响排种滚筒的排种性能.

2.2 滚筒结构设计

传统滚筒结构复杂，密封面多，装配要求高，综合考虑番茄种子物理特性以及双腔排种滚筒的实用性与加工制造的难易复杂程度等，采用半剖分式加工，选用3D打印的加工方法加工滚筒，滚筒材料选择PLA.

排种滚筒直径大小和滚筒转速决定了投种时种子线速度和种子所需要向心力等参数[8].建立滚筒直径对于影响滚筒取种的方程组

根据铁路视频特点，3天内占5%的数据是热数据，3～7天占15%的数据是温数据，7天前占80%的数据是冷数据。将这些访问频率极低的“冷”数据存储在一个高性能IPSAN存储设备上，其性价比不高。如果我们能把他们迁移到一个专为冷数据而设计的低成本存储层中，将能大幅降低功耗，从而延长存储设备的寿命，降低系统全寿命周期成本。

(1)

2.2.1 番茄种子几何特性 选取100粒新疆常用的里格尔87-5番茄种子，用三轴尺寸测量仪器SF-2000三按键电子数显游标卡尺对每粒种子的长、宽、高进行测量.同时对种子的三轴尺寸进行统计分析，确定种子平均直径分布情况[11].

由式(1)得出

如此，人的天性得以发挥，生命得以激扬，并且走向正确和正义的境界，走向天天向上的极致，教育也由此得到最充分的诠释。就像大自然可以让千花万树呈现至美的景致，教育也可以凭借大自然的力量，把人培养到极致。在学生进取的欢乐中，在我们如释重负的赞叹中，你会感到眼前一亮：教育原来可以这样美好！

3.3.1 投种对比试验 为了表明单端负压出气的双腔排种滚筒投种效果优于双端负压出气和传统腔体，设计了一组投种对比试验，在相同的试验条件下，对3种不同腔体的排种滚筒进行试验，以单粒率、多粒率、漏播率为评价指标，每组试验重复3次取平均值，试验参数表如表1.

分析可知，Φ160 mm流场速度分布更均匀，有利于提高排种性能.

图7 不同直径滚筒内部压力和流场速度云图 Figure 7 Flow chart of internal pressure and flow velocity of different diameter drum

2.2 吸种孔的设计

式中，T表示滚筒转过吸种区的时间，s； lq表示吸种区弧长，m；v表示滚筒线速度，m/s；d表示滚筒直径，m；n表示滚筒转速，r/min；φ表示吸种区弧度，rad.

通过测量番茄种子的三轴尺寸得出：种子三轴尺寸相互之间相差较大，各尺寸基本呈正态分布.种子长度大多数分布在3.13～3.62 mm之间，宽大多数分布在2.05～2.56 mm之间，高度大多数分布在0.67～0.81 mm之间，三轴尺寸长度平均值为3.44 mm，宽度平均值为2.27 mm，高度平均值为0.78 mm.

2.2.2 滚筒吸孔与吸孔位置的设计 吸孔直径大小对滚筒负压气室内外压差影响较大，吸孔大小直接影响排种器排种的合格率[12-13].参考吸种孔dk经验公式

dk=(0.6～0.7)D

(3)

试验，试验台配置有上海生产的型号为CHRH-440DEE的调频器、广州生产的型号为GLB1500S的涡旋气泵、青岛生产的型号为MS-130ST-M10015的电机、U型测压管.试验台结构如图8所示.

2.1.2 单端负压出气的双腔设计 此双腔是两段空心轴通过挂件与正压腔体焊接成为一体结构，挂件与正压腔体和空心轴垂直连接，并且两段空心轴的中心线和正压腔体的横向中心线在同一平面内.正压空心轴的滚筒内端密封并开有连接快速接头的通孔，正压腔体上方中心位置也开有连接快速接头通孔，正压空心轴通过快速接头和塑料管与正压腔内部连通，正压腔体下部装有橡胶条与滚筒内表面密封接触，负压空心轴与滚筒内部连通，结构如图3.

由于本设计为穴盘育苗排种器，所使用16 mm×8 mm黑色128孔PS标准穴盘，其外形尺寸为532×278×44 mm，两吸种孔中心距为32 mm，所以滚筒长度设计为320 mm，轴向吸孔的数量为8个.滚筒周向吸孔排数的多少直接会影响投种的频率和负压气室气流的稳定性[14]，为了较好验证排种滚筒的性能，滚筒周向排数设计16排.

3 排种性能试验

3.1 试验准备

试验所用种子为新疆应用最普遍的的‘里格尔87-5’番茄种子(纯度为96%、净度为98%、发芽率>85%、水分>7%)[15].试验在石河子大学机械电气工程学院兵团农业重点实验室进行，采用课题组研制的气吸滚筒式番茄育苗播种机试验样机上进行

式中，dk为吸种孔直径，D为种子平均宽度.有上述可知番茄种子的平均宽度2.27 mm，从式(3)中可以得出吸孔直径的数值范围为1.36～1.1.59 mm.所以本吸种孔直径设计为1.4 mm.

1：电机；2：调频器；3：输送带；4：种箱；5：供种板；6：吸种孔；7：吸种滚筒；8：滚筒机架；9：穴盘；10：机架；11：旋涡气泵；12：正压供气管；13：负压供气管. 图8 试验台结构 Figure 8 Test bench structure diagram

3.2 试验方法

以GB/T6973-2005《单粒(精密)播种机试验方法》及排种器排种性能试验为目标，以单粒率、多粒率、漏播率作为判定排种器排种性能指标[16].通过前期的试验观察和分析，影响排种器排种性能的主要因素为负压值、滚筒转速、正压值为主要试验因素.在试验过程中通过控制风机流量并用U型测压管测量负压值和正压值，调频器来控制滚筒的转速，在排种器运转稳定的情况下进行试验，每组试验重复3次取平均值.

3.3 试验及结果分析

由式(2)可知，滚筒转过吸种区的时间T只与滚筒转速n和吸种区弧度Φ有关，与滚筒直径无关[9].但在相同转速下，滚筒直径越大，滚筒吸孔中的种子线速度越大，将降低排种合格率；另外滚筒直径越大，相应的也增加了正负压气室空间，需要风机提供的正负压气体增加，其功率消耗也随之增加.目前，国内外气吸滚筒式排种器的滚筒直径多为140～260 mm[7]；选取滚筒直径为Φ160 mm，Φ180 mm，Φ200 mm，采用CFD模拟不同滚筒直径情况下流场均匀性情况，模拟过程采用k-ε模型，设定边界为恒压力条件，选取滚筒上吸孔为压力进口，负压空心轴截面为压力出口，壁面采用无滑移壁面条件(ui=0)，单端负压进气[10]，吸孔直径取Φ1.4 mm，滚筒长度选取320 mm进行模拟分析对比，图7为不同直径滚筒内部压力和流场速度云图.

表1 投种对比试验

Table 1 Pilot comparison test

类型负压/kPa滚筒转速/(r·min-1)正压/Pa单粒率/%多粒率/%漏播率/%传统腔体21080081.26.874.71单端出气21080089.755.324.08双端出气21080085.95.844.36

投种对比试验结果表明，单端负压出气双腔结构的排种滚筒以单粒率89.75%，多粒率5.32%，漏播率4.08%，排种效果最佳.此腔体结构简单，排种效果好，对播种外形不规整、尺寸小、质量轻、流动性差种子的气吸滚筒式精量排种器的设计提供参考.

3.3.2 正交试验 通过前期试验分析，确定滚筒转速的取值范围为8～12 r/min，滚筒负压气室负压值范围为1～3 kPa，正压气室正压值为600～800 Pa，为明确上述3个因素对排种性能的影响，选择三因素三水平的正交表L9(34)进行试验[17-18]，因素水平如表2所示，试验方案与结果如表3；对正交试验结果进行极差分析，如表4.

3.3.3 结果分析 根据表3试验结果分析可知，在负压值为2 kPa，滚筒转速为10 r/min，正压值 800Pa时单粒率89.75%、多粒率5.32%、漏播率4.08%排种效果最佳.说明该排种器满足对形状不规整、质量轻的小颗粒种子排种要求.试验数据统计相差不大，证明所设计的双腔排种滚筒的工作性能稳定.

图2显示，人民币汇率预期的一个单位标准差的正向冲击在第1期开始对资本账户跨境资金流出造成正向影响，在第2期达到峰值后开始回落，之后人民币汇率预期对资本账户跨境资金流出的影响逐渐减弱，并在第4期影响基本消失。

表2 试验因素及水平

Table 2 Factors and levels of experiment

水平因素A:负压/kPaB:滚筒转速/(r·min-1)C:正压/Pa11860022107003312800

根据表4试验结果分析可知，影响排种器单粒率、多粒率、漏播率的主次因素为负压值>滚筒转速>正压值，合格率的最优参数组合为A2B2C3.

课程考核方式也进行了改革，不再只是终结性考核，而是针对课程目标，对学生进行综合和全面的考核，考核过程突出能力考核，兼顾知识目标和素质目标。综合能力用综合项目考核，单项能力设计用单项目标进行考核，知识考核主要采用笔试和面试，过程考核中含素质目标的考核。[3]

表3 试验方案及结果

Table 3 Design and results of experiment

试验编号因素水平A:负压/kPaB:滚筒转速/(r·min-1)C:正压/Pa试验指标单粒率/%多粒率/%漏播率/%11860078.428.516.82211070079.897.848.67311280077.587.128.8242870084.646.464.93521080089.755.324.08621260085.925.855.5673880080.139.594.36831060080.878.864.59931270081.537.675.13

表4 分析结果

Table 4 Results of analysis %

分析项单粒率ABC多粒率ABC漏播率ABCK135.8943.1945.1223.4724.5623.2224.3116.1116.97K260.3150.5146.0617.6322.0221.9714.5717.3018.73K342.5345.0347.4626.1320.6422.0314.0819.4817.26R24.427.322.348.503.921.2510.233.371.76较优水平A2B2C3A3B1C1A1B3C2主次因素A2B2C3A3B1C1A1B3C2

4 结论

1) 设计了一种双腔排种滚筒，确定了双腔排种滚筒的工作原理及主要结构与性能参数.

［1］周则明,胡友彬,张鹏,等.面向对象程序设计教学实践中的问题探微[J].教育教学论坛,2016(8):209-210.

2) 通过CFD设计单因素数值模拟试验，对不同出气方式的双腔排种滚筒内部负压流场均匀性进行分析并通过投种对比试验选出单端负压进气的双腔结构为最佳.

3) 采用三因素三水平正交试验得出最佳参数组合为负压值2 kPa，滚筒转速10 r/min，正压值800 Pa，此时，单粒率89.75%，多粒率5.32%，漏播率4.08%.并分析得出影响排种性能因素的主次顺序为负压值，滚筒转速，正压值.

通过寻求对通信系统的主动变换，使该马尔可夫过程的一步传导转移过程元由A(tj)/A(tj-T0)变化为A′(tk+lT0)/A′[tk+(l-1)T0].一步传导转移概率由变化为初步满足了解决信号干扰问题的要求，为一类涉及通信系统信号干扰的矛盾问题解决提供了一个新思路和方法.

参考文献

[1] 杨文伟.气吹供种的滚筒式番茄育苗播种器的研究[D].石河子：石河子大学，2014.

[2] 韩豹，杨亚楠，孟繁超，等.气吸滚筒式自动清堵粳稻排种器的改进设计与性能试验[J].农业工程学报， 2016，32(19)：18-25.

[3] 高筱钧，周金华，赖庆辉，等.中草药三七气吸滚筒式精密排种器的设计与试验[J].农业工程学报，2016，32(2)：20-28.

[4] 陈进，李耀明.气吸振动式播种试验台内种子运动规律的研究[J].农业机械学报，2002，33(1)：47-50.

[5] 赖庆辉，高筱钧，张智泓.三七气吸滚筒式排种器充种性 能模拟与试验[J].农业机械学报，2016,47(5)：27-37.

[6] 张顺.气力滚筒式水稻精量排种器的研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

[7] 蹇兴东，彭嵩植.滚筒式小麦单粒精密排种器工作原理 研究[J].农业工程学报，1997，13(4)：86-90.

[8] 卢勇涛，李亚雄，陈学庚.气吸式棉花精量排种器的设计与试验[J].甘肃农业大学学报，2012，47(3)：129-133.

[9] 丛锦玲，廖庆喜，曹秀英，等.油菜小麦兼用排种盘的排种器充种性能[J].农业工程学报，2014，30(8)：30-39．

[10] 李兆东，李姗姗，曹秀英，等. 油菜精量气压式集排器排种性能试验[J].农业工程学报，2015，31(18)：17-25.

[11] 马亚朋，马振，胡斌，等.气吹供种的滚筒式排种器性能的试验研究[J].农机化研究，2016(12)：173-178.

[12] LI M,LIAO Q X,LIAO Y T,et al.Analysis on seeding process of pneumatic cylinder-type centralize rapeseed precision metering device[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2014,，30(23)：17-27.

[13] 赵湛，李耀明，陈进，等.气吸滚筒式排种器吸种过程的动力学分析[J].农业工程学报，2011，27(7)：112-116.

[14] 张静，李志伟，刘皞春，等.气力滚筒式排种器种子吸附边界模型及验证[J].农业工程学报，2016，32(23)：12-20.

[15] 陈永，王科杰，罗昕，等.气吹悬浮供种滚筒 式播种机吸附取种理论分析[J].农机化研究，2017(4)：21-26.

[16] 中华人民共和国国家质量监督检疫总局，国家标准化管理委会.GB6973-2005 单粒( 精密) 播种机试验方法[S]．北京： 标准出版社，2005．

[17] SINGH R C，SINGH G．SARASWAT D C．Optimization of design and operational parameters of a pneumatic seed metering device for planting cottonseed[J]． Biosystems Engineering，2005，92(4)：429-438．

[18] 张顺，夏俊芳，周勇.气力滚筒式水稻直播精量排种器的设计与实验[J].农业工程学报，2015，31(1)：11-19.