便攜板式自動播種機的研究及應用

□陳全 冒偉 劉小譚 陳燕英

/1.西昌新葉農業(yè)科技有限公司 2.四川省農業(yè)機械研究設計院

0 引言

目前，我國穴盤播種育苗根據生產規(guī)模大小，主要選用滾筒式、氣吸式和板式播種技術。滾筒式和氣吸式播種機已具備現自動播種功能，市場上已有覆土、轉運、播種一體化設備。通過對上述設備使用者調查發(fā)現，滾筒式和氣吸式播種設備存在效率不高、設備笨重、結構復雜、價格昂貴等缺點。相對而言，板式播種器操作簡單、物美價廉，符合現階段農業(yè)生產規(guī)模和農村經濟發(fā)展水平。傳統(tǒng)板式播種器的上種、播種全部為手動操作，播種效率、播種質量以及便攜性方面有待改進提升。在借鑒、吸收國內外滾筒、氣吸和板式播種技術和設備的基礎上，結合我國穴盤育苗的生產現狀，筆者對板式穴盤播種技術開展了深入研究、創(chuàng)新優(yōu)化了操作工藝，應用自動控制技術改進了產品結構，實現了播種自動化；減少了播種過程中的重復勞動，提高了穴盤播種速度和播種精度，改善了播種機械的安全性和便攜性，擴大了板式自動播種技術的適用范圍。

1 便攜板式自動播種機的結構及工作原理

1.1 播種機的結構

便攜板式自動播種機的結構主要由機架、穴盤軌道、播種盤、動板、電動推桿、控制器箱等構成。其下層導磁定板上分布有落種孔、中間動板上有播種孔、上層蓋板上設置有與落種孔錯開的儲種孔，蓋板上均布磁鐵（見圖1）。

圖 1 播種機結構圖

1.2 播種機的工作原理

在便攜板式自動播種機蓋板儲種孔內裝滿種子，上電開機后，動板自動回到供種工位，即動板上的播種孔與蓋板上的儲種孔中心線處于完全重合狀態(tài)，儲種孔內的種子進入播種孔內，完成充種準備，當育苗盤沿導軌被推送至導軌的尾端規(guī)定位置時，光電感應裝置檢測到育苗盤已經到位，發(fā)出信號，啟動電動推桿，帶動動板移動至播種工位，即動板上的播種孔與導磁定板上的落種孔中心線完全重合，播種孔內的種子經過落種孔進入穴盤基質穴孔內，完成播種。當穴盤被從導軌中取出后，光感應裝置檢測到穴盤已經離開，再次發(fā)出信號，啟動電動推桿反向運動，并推拉動板至充種工位再次充種，等待穴盤的再次進入。通過穴盤的不斷進出、循環(huán)往復，實現板式播種機的自動充種、連續(xù)播種（如圖2所示）。

圖 2 播種機原理圖

2 主要部件參數及工藝設計

1）便攜式播種機的板層結構共三層，導磁定板、動板、蓋板依次自下而上重疊，導磁定板與邊框連接。蓋板和動板使用透明PMMA塑性輕質材料，導磁定板選用具有磁性的金屬板材，蓋板上均布的磁鐵吸附下層導磁定板，磁鐵的數量和磁場強度可根據板層間無縫隙的原則確定。透明結構設計不僅有利于對播種狀態(tài)進行實時觀察，而且減輕了整機重量，易于攜帶。

2）在板式播種機邊框四角下部設計固定機架，保持播種機相對固定并平穩(wěn)放置，固定機架內側左、右兩邊各安裝一根穴盤導軌，對穴盤與播種機的相對位置進行限定，引導穴盤在播種機下方進、出，導軌支撐面與播種機落種孔之間的垂直高度應大于穴盤的厚度，左、右導軌立面之間的距離與穴盤寬度基本相等。

3）在穴盤導軌的尾端機架上安裝一組光感應裝置，在機架一側安裝與動板滑動方向一致的電動推桿，電動推桿為永磁直流電機，其額定功率0.03 kW，額定電壓DC12 V，推進速度10 mm/s，最大推力400 N·m。電動推桿通過固定在動板一端的夾持件與動板緊固聯(lián)接。電動推桿內置有往復行程開關，推桿行程與儲種孔和落種孔之間的距離相對應，通過光感應裝置對穴盤位置變化的檢測，控制電動推桿的運動。

4）整機電源選擇220 V交流電源和12 V直流電源雙接口設計，可通過當地農用車、拖拉機等12 V蓄電池電源進行供電，該裝置針對潮濕環(huán)境，提高了安全設計標準，采用密封型電氣裝置，選用安全、可靠的電氣元器件，電氣設備的絕緣電阻大于0.5 MΩ，接地電阻不大于4 Ω，確保電氣產品符合規(guī)定、安全可靠。

5）由于類圓形的植物種子在直徑上存在大小差異，為提高播種精度、減少種子破損率，對動板的厚度及播種孔形狀進行優(yōu)化設計。單穴單粒種子的播種，可根據種子的大小選擇厚度大于種子直徑10%～30%的亞克力板材料作為動板，動板上設置的播種孔內徑大于種子直徑20%～40%，為減少直徑差值，可用檢查篩進行直徑統(tǒng)計；如果單穴多粒播種，其播種孔型可根據播種數量的要求調整為雙孔、長條孔等，通過更換相應孔型動板來實現。播種孔采用“直孔上部倒角”設計，上部倒角位于播種孔靠近儲種孔一側。

3 性能試驗

該機經四川省農機產品及車輛配件質量監(jiān)督檢驗站檢測，檢測報告數據顯示：該機重量7.80 kg，功率30 W，種子破損率 ≤0.04%，播種合格率≥97.10%，空穴率≤1.60%，生產效率≥563盤/h，功耗0.027 5 kW·h。播種性能指標均優(yōu)于《溫室蔬菜穴盤精密播種機技術條件NY/1823-2009》規(guī)定，實際生產效率：單人操作550～600盤/h，雙人操作750～800盤/h。

4 結論

通過對傳統(tǒng)手動板式播種技術和設備的深入研究和改進，應用自動控制技術減少了人工操作及耗時，開發(fā)出新一代的便攜式自動播種機，使板式播種機實現了自動播種；同時，具有低功耗、高效率、工況穩(wěn)定等優(yōu)點，減輕了勞動強度，提升了播種質量，節(jié)約了種子，降低了生產成本；特別是低電壓安全電源模式的設計，避免了操作者的觸電風險，非常適合農村缺電或電力不穩(wěn)的作業(yè)環(huán)境，能夠隨時保證育苗生產正常進行，可廣泛應用于各種山地、平原、大棚等穴盤育苗播種作業(yè)。目前，500余臺（套）便攜板式自動播種機已在川內宜賓、瀘州、攀枝花、涼山州等市州推廣，獲得用戶好評。