單體仿形雙行綠豆播種機的設計與試驗

林在隆，魏云山，周學超

(赤峰市農牧科學研究院，內蒙古 赤峰 024031)

0 引言

我國北方綠豆主要種植在旱坡丘陵地，存在生產條件差、耕作粗放、種植技術不規范[1-2]及機械化程度低等主要問題。綠豆以等行距種植為主，由于氣候干旱造成田間綠豆植株矮小，加快了水分蒸發；因種植密度較高、株距過窄，影響了植株生長，造成平均產量水平較低，生產效益不高。近年來，大壟雙行栽培技術因其保墑、抗旱，以及可提高光合、水肥利用率，特別是提高田間覆蓋率，增產優勢明顯[3-6]，已成為越來越受農民歡迎的實用新技術。目前，農業生產中雙行播種機應用較多[7-22],但還缺少相應的能夠較好滿足綠豆農藝要求的配套播種機具。因此，為了更好地促進北方綠豆生產發展，特別是解決旱坡丘陵地種植綠豆缺苗斷壟的問題，需要研制一種能夠適應旱坡丘陵地、可精量播種的大壟雙行播種機。

1 整機設計及工作原理

1.1 整機設計

單體仿形雙行綠豆播種機結構如圖1所示。在懸掛架的橫梁后側通過仿形連接裝置連接多個單體施肥播種機，單體施肥播種機包括殼體，殼體的的上方安裝種子化肥箱；殼體的前端設置前犁柱套筒，前犁柱套筒內安裝施肥開溝犁，殼體的后部設置后左犁柱套筒和后右犁柱套筒，后左犁柱套筒內安裝左播種開溝犁，后右犁柱套筒內安裝右播種開溝犁；在左播種開溝犁和右播種開溝犁的后部連接覆土器，覆土器的后部設置連接在殼體后部的彈性鎮壓器；殼體內前部是排肥腔，排肥腔內設置排肥槽輪，排肥腔下部連接排肥斗和連通施肥開溝犁的排肥管；殼體內后部是排種腔，排種腔內設置雙行排種孔輪，雙行排種孔輪下部的排種腔由隔種板分割為左側下排種腔和右側下排種腔，排種腔下部連接排種斗和連通播種開溝犁的排種管；在殼體的一側設置齒輪箱，齒輪箱內部設有相互嚙合的主動齒輪、驅動排肥槽輪旋轉的排肥齒輪和驅動雙行排種孔輪旋轉的排種齒輪，主動齒輪由貫穿殼體和齒輪箱的主軸和主軸兩端的抓地輪驅動。

1.懸掛架 2.仿形連接裝置 3.單體施肥播種機 4.殼體 5.前犁柱套筒 6.肥料箱 7.種子箱 8.彈性鎮壓滾 9.覆土器 10.播種開溝器 11.主軸 12.抓地輪 13.施肥開溝器

1.2 整機工作原理及工作過程

播種機與拖拉機三點懸掛連接,拖拉機通過仿形連接裝置牽引單體施肥播種機，帶動抓地輪運動；抓地輪轉動后通過齒輪驅動排種器和排肥器運動，種子和肥料分別經排種管和排肥管落入由播種開溝器和施肥開溝器所開溝內；播下的種子經覆土器覆土、鎮壓器鎮壓后，使同一壟內的2行種子固定在原位，雙行效果明顯，并使種子與土壤充分接觸，保墑效果好，有利于種子出苗。

1.3 播種機的主要特點

1)播種機在懸掛架的橫梁后側連接多個單體施肥播種機，它機動靈活，可以根據拖拉機的牽引動力情況配置單體施肥播種機的個數，適應不同型號拖拉機的作業要求。

2)每個單體施肥播種機都通過仿形連接裝置與懸掛架相連接，具有很好的仿形功能，適應和滿足在坡耕地或者地表不平整土地上的播種作業要求，具有播種深度一致、作業質量好、適應能力強、故障少及使用安全可靠的特點。

3)采用了一體化設計方案，在一個殼體內設置排肥腔和排種腔，排肥腔內設置排肥槽輪，排種腔設置雙行排種孔輪，一個單體施肥播種機可以單行播肥或雙行播種，能夠滿足大壟雙行的農田作業要求。

4)在殼體的一側設置齒輪箱，齒輪箱內部設有主動齒輪、排肥齒輪和排種齒輪，主動齒輪抓地輪驅動，傳動機構結構緊湊，運行穩定，克服了鏈條傳動存在的各種缺陷。

5)單體施肥播種機在殼體的前端安裝施肥開溝犁，在殼體的后部安裝兩個播種開溝犁，整體設計結構緊湊合理，故障率低，運行穩定可靠。

1.4 主要技術參數

單體仿形雙行綠豆播種機主要參數如表1所示。

表1 主要參數

2 關鍵部件的設計

2.1 播種機殼體設計

殼體是播種機的關鍵結構，關系到整機實用性，如圖2所示。殼體的前端安裝有施肥開溝器，殼體的后部安裝左、右播種開溝器，兩個播種犁垂直距離為0～80mm，水平距離為80～100mm，通過垂直和水平間距的調節，可保證作業時機具通過流暢性。殼體內前部是排肥腔，后部是排種腔，排種腔內設置雙行排種輪。為有效隔離排種輪種子，雙行排種輪下部的排種腔由隔種板分割為左側下排種腔和右側下排種腔，保證了雙行播種的均勻度。在殼體的一側設置齒輪箱，齒輪箱內部設有相互嚙合主動齒輪、排肥齒輪和排種齒輪，主動齒輪固定在主軸上。

1.排肥腔 2.排肥槽輪 3.排種腔 4.雙行排種孔輪 5.隔種板 6.齒輪箱

2.2 雙行排種器和排肥器的設計

雙行排種器與排肥器是播種機的關鍵部件之一，其性能關系到整機作業質量。本機設計了雙行槽輪式排種器，播種量大小與齒槽數量、排種器轉速、齒槽大小有直接關系。排種輪包括定輥、動輥和調節旋鈕，如圖3所示。通過調節旋鈕，可以調節定輥和動輥的軸向間距，從而可同步調節雙行種槽的大小。由于綠豆子粒較小，該排種器設計為24齒型槽輪，通過減小齒槽深度、縮小凹槽直徑，使單個齒槽的容積變小，每個齒槽可撥出單粒或雙粒種子，從而做到精量播種；通過間隔長短齒槽，形成雙排齒槽排種，達到錯位雙行播種效果。同時，采用毛刷刷種，增加了排種均勻性，減少了種子破損率。排肥器為槽輪式，與排種器設計原理一致，采用14齒槽設計，齒槽長度可調，以保證各排肥器排肥量均勻一致。

圖3 播種輪結構簡圖

2.3 開溝器的選擇

施肥開溝器采用寬度為80 mm 的翼鏟式開溝器，可將表層干土翻開，開溝翻土寬度可達到10～15 cm，除了具有開溝施肥功能以外，還具有滅茬、除草和松土作用[12]，如圖4所示。排種開溝器采用寬度為35 mm 的刀式開溝器，翻土量小，可保證種子落入適宜深度的濕土層，種子落入溝內之后可實現自動覆土。播種開溝器位于施肥開溝器后方兩側，水平距離為80～100mm，在同一壟溝內進行雙行播種。

1.施肥開溝器 2.播種開溝器

3 綠豆單體雙行播種機的試驗及結果分析

3.1 試驗田間

2016年6月, 該機在內蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗天山鎮和松山區城子鄉山旱地進行了田間試驗，主要測試了播種質量。試驗地為一年一熟的壟作地，前茬作物為谷子，成熟后人工收貨。土壤質地為沙壤土, 含水率為13.0%(0～50mm)、16.5%(50～100mm)，前茬作物行距為450mm，壟臺平均高度為65m、配套動力為22.1kW。該機穴距和行距均能調整, 此試驗預設的穴距為150mm，行距為80mm。

3.2 試驗結果與分析

3.2.1 測試方法

測定該機的性能參數[23-31], 主要對穴距和種子穴粒數，種子和化肥深度、間距等進行了測量。

1)種肥深度、間距測量:拖拉機以正常作業速度(5～7km/h)播種后, 機具穩定作業100m往返作業1次，作業共6行； 每行在50m內隨機取10個點，人工扒開土層進行播種和施肥深度的測量。種肥間距30～60mm 為合格。

2)穴距和穴粒數測量:拖拉機以正常作業速度，開溝器不入土作業，將種子播在較松軟的地表以防止種子彈起，作業6行，每行取5m進行粒距測量。

3.2.2 結果分析

測定結果如表2所示。據測量結果分析, 參數均符合設計要求，覆土均勻，無明顯缺陷。

1)試驗過程中，播種平均深度33.8mm，施肥平均深度65.8mm ，種肥間距為45.6mm，合格率為90.8%，變異系數為11.05%，符合在種肥隔離的農藝要求。

2)播種深度與施肥深度的變異系數分別為4.30%、10.58%，說明機具采用單體仿形效果較好。

3)機具采用雙行槽式排種器，平均粒距為147mm ，合格率為95.5%，說明排種器排種穩定。

4)機具在作業過程中, 沒有發生堵塞現象, 通過性較好。

表2 田間試驗測定結果

4 結論

1)本機可根據拖拉機的牽引動力情況配置單體施肥播種機的個數，適應不同型號拖拉機作業要求。

2)每個單體施肥播種機通過仿形連接裝置與懸掛架相連接，能夠在旱坡丘陵地實現均勻播種,具有播種深度一致、作業質量好及適應能力強的特點，機具進地一次能夠完成施肥、播種、鎮壓，作業質量符合農藝要求。

3)單體仿形雙行綠豆播種機的雙行播種結構能夠穩定作業，設計的雙行排種器排種均勻，滿足大壟雙行的農田作業要求。采用精量播種、種肥隔離設計，田間試驗測定結果為：粒距平均值為147mm, 種肥間距平均值為45.6mm ,符合農藝要求。粒距、種肥間距系數分別為6.66%和11.05%, 符合設計要求。