DMB-4200型免耕播種機播深調整設計分析

1、包頭輕工職業技術學院 劉百順2、中國農業科學院草原研究所/農業部草地資源與生態重點實驗室 萬其號

引言

免耕播種機是在有作物秸稈和殘茬覆蓋的免耕地上作業[1～3]，DMB-4200型免耕播種機是大型的免耕播種機，其主要有圖1所示的牽引架、肥箱、種箱、地輪、液壓系統、開溝器、棘輪部分、傳動鏈輪、鎮壓輪構成，DMB-4200免耕播種機的播種行數是20行，工作時最小行距是150mm，可根據行距的要求進行調整。由于該型免耕播種機采用整體式開溝系統，即將開溝單圓盤犁刀和播種用的錯開式雙圓盤犁刀固聯在同一個開溝器橫梁上，因此可利用液壓系統對播種深度和開溝深度同時進行調整。DMB-4200免耕播種機可適于播種大麥、小麥、牧草、苜蓿等，該機種肥分施功能保證種子和肥料之間有足夠的距離，且犁刀梁前后錯開，刀梁之間有限制距離的限位塊，保證了播種過程行距一致性。DMB-4200型免耕播種機的傳動系統主要以鏈輪傳動為主，可以大距離的傳輸。開溝器的調整可通過液壓系統及牽引系統進行調整，在調整過程中相對比較復雜些的可進行三維模擬調整。

1 播種深度的調整

DMB-4200免耕播種機的調整播深裝置是播種機關鍵部分，由于DMB-4200免耕播種機的開溝圓盤和播種圓盤是固定在同一犁刀梁上的，因此對開溝盤的調整和對播種盤的調整是同時進行的，如下圖2所示通過液壓系統EF及三桿機構ABD來控制免耕播種機的波紋盤犁開溝器的入土深度，作為整體式的免耕播種機，可同時調整圓盤犁刀開溝器和播種盤開溝器，調整裝置示意圖如圖2所示：調整裝置由一個三桿機構和一個四桿機構構成，其中通過調整三桿機構ABD中的CD螺旋桿的長度對前圓盤開溝器進行開溝深度及整機機架的深度進行調整，通過另一四桿結構EGJN對后犁刀入土深度進行調整，這一四桿機構中其HJ桿上套有彈簧，通過給彈簧一定預緊力來對播種盤開溝器的深度進行控制。由于播種盤開溝器和波紋盤開溝器同時固定在刀梁上，無論是ABCD三連桿還是EGJN四連桿都對犁刀開溝器的深度有一定的調整。A點為免耕播種機的牽引點，螺旋桿可在482.5mm＜L＜742.5mm的長度范圍內調整。

圖1 DMB免耕播種機結構圖

圖2 液壓控制調整機構

2 調整裝置位置關系

利用pro/e軟件建立DMB-4200免耕播種機的機構運動簡圖，加載運動約束、運動參數，并進行三維運動分析，分析完成后輸出牽引架牽引點的位置參數、螺旋桿的位置變化參數、活塞伸長量的變化、開溝盤、播種盤的位置變化參數。根據牽引架的牽引點和螺旋桿位置的變化，在excel表格中繪制出牽引架。

圖3為高度和螺旋桿伸長量的變化位置，并在位置圖中對兩變量進行了曲線的擬合，曲線擬合發現利用多項式擬合時R2=1，說明二次擬合曲線和實際數據的擬合成度很高，也就是表示知道牽引架高度的變化值就能算出螺旋桿長度的變化值。

圖3 牽引架高度與螺旋桿伸長圖

圖4 活塞伸長量與前后犁刀位置圖

圖4表示活塞長度對犁刀與地面距離的位置圖，通過對犁刀盤和活塞的位置進行分析，我們得到開溝波紋盤犁刀底部與地面距離的回歸方程，其相關系數為R2=1，自變量x表示活塞伸縮的長度，因變量y表示犁刀距地面的高度值。播種盤上一點與活塞長度的變化為y=0.0008x2-0.8869x-81.793，其回歸擬合度為R2=1，回歸方程與實際測量值的擬合度很高，如果知道活塞的伸長量就可以通過方程來判斷犁刀位置的伸長量，從而對犁刀梁進行調整。圖4顯示的是液壓油缸在回縮過程中，波紋盤開溝器和播種盤開溝器之間的與地面距離變化的曲線圖。通過曲線圖形，利用運動關系建立液壓油缸在回縮過程中的與開溝器之間的擬合曲線，在實際運動中，利用這種關系曲線我們只要知道液壓缸的伸長和回縮的具體數值就能計算出犁刀盤上升或下降的位置，在以后調整過程中可以根據液壓缸的位置變化來調整液壓缸的變化。

而在實際的工作過程中，由于在液壓缸回縮過程中，彈簧桿的HJ中的H并不是和桿固聯在一起的，當地面對犁刀盤的壓力大于彈簧的預緊力時，彈簧再次被壓縮，將犁刀壓入土壤中，直至彈簧的壓力和土壤與圓盤的作用力保持平衡，犁刀梁開始正常工作。如果犁刀梁在入土深度時的作用力不能大于犁刀梁上調整彈簧的預緊力，則犁刀梁的四桿機構EGJN的運動軌跡就是按照圖3的運動軌跡運動。

2013年5月在內蒙古海拉爾鄂溫克旗距伊敏鎮北60km的小谷山上進行試驗研究，播種面積達到5000畝，該地區屬于寒溫帶大陸性季風氣候，春季風多而干燥，天氣多變；夏季降雨集中，雨熱同季；秋季雨水較春季多，氣溫變化急劇，降溫快，霜凍早，全年無霜期平均103天。土壤為黑鈣土，年平均降雨量350mm，種植制度為一年一熟小麥或是牧草的輪換播種。本年度播種是披肩草和谷子的混播，殘茬是麥稈，配套動力是東方紅120拖拉機。由于今年氣候反常，在五月份至六月份下了三場大雨，播種地表干土層為2mm。

根據播種試驗的要求，每行測3點，測4行共測得12個點，開溝器的開溝深度是扒開覆土層，首先測量種子的播種深度，其次測得開溝的深度，DMB-4200免耕播種機在播種披肩草和谷子的混和時，播種要求開溝波紋盤的開溝深度為70mm，播種雙圓盤的播種深度為30mm，開溝深度均值為71.4mm，播種深度均值為26mm，完全滿足播種深度要求。

3 結論

3.1 利用計算機對DMB-4200免耕播種機調整裝置進行了分析，建立了牽引架高度和螺旋桿伸長量函數關系；開溝波紋盤犁刀與液壓缸活塞伸長量的回歸方程；播種盤與液壓缸伸長量的方程。

3.2 對DMB-4200免耕播種機的播深調整裝置進行了試驗，對播種的數據進行測量，開溝平均深度均值為71.4mm，播種深度的均值為26mm，試驗證明了播種能夠滿足要求。

[1]李洪文,陳君達,鄧鍵.旱地玉米機械化保護性耕作技術及機具研究[J].中國農業大學學報,2000,5(4):68～72.

[2]馬洪亮,高煥文,李洪文等.驅動圓盤刀切斷玉米秸稈和根茬的土槽試驗[J].農業機械學報,2007,38(5):47～50,54.

[3]王慶杰,何進,姚宗路等.驅動圓盤玉米壟作免耕播種機設計與試驗[J].農業機械學報,2008,39(6):68～72.

[4]谷物條播機試驗方法：中華人民共和國國家標準GB/T 9478-2005.

[5]牧草免耕播種機作業質量：中華人民共和國國家標準GB/T 9478-2005：NY/T1354-2007.