新型正反旋開溝播種機的研究

陳士浩，賀在利，張榮成，王 輝，黃 亮

(江蘇省農墾農業發展股份有限公司淮海分公司，江蘇 鹽城 224354)

0 引言

雙軸正反旋開溝播種機能有效解決爛地播種質量差的問題。播種后畦面平整、土壤細碎、同時埋茬效果好、溝壁光滑。但因主機配套動力大(國產147.10 kW、進口121.36 kW以上)、購機成本高、播種深度不一致，未能得到全面推廣，農具廠商紛紛對其優化。江蘇省農墾農業發展股份有限公司淮海分公司也展開了大量的研究，歷經6年，研制一款新型正反旋開溝播種機，同比具有配套動力小、油耗低、播種深度一致性好、出苗塊、出苗帶寬寬等優點，種肥同施設計滿足農藝需求。公司累計制作近30臺，播種大麥、小麥6666.67 hm2以上，是江蘇農墾認定和推廣沙土地大麥、小麥播種機型。本文重點介紹主要部件設計和研究方案。

1 工作原理和基本結構參數

1.1 工作原理(圖1)

1.圓切盤；2.正旋刀軸；3.藥箱；4.種箱；5.種肥箱；6.鎮壓器；7.噴桿；8.反旋刀軸；9.擠壓式開溝器

該播種機為開溝播種一次性作業機械，采用排種管結構遇爛地不易堵塞，爛地作業有明顯優勢。

作業過程：拖拉機牽引播種機作業，圓切刀入土切斷田間秸稈，避免纏繞開溝器而堵土。豎溝經擠壓式開溝器一次性擠壓成型。正旋刀軸上的旋耕刀及時輸送并進行旋耕平整開溝器擠壓出的土塊。種子和肥料由排種(肥)器排至輸種(肥)管自由落下。反旋刀軸上的旋耕刀依次取土、拋土完成蓋種和蓋肥作業。鎮壓器進行播后壓實保墑，完成全部作業。藥箱和噴桿為可選裝置，根據需要可用于播后同步化除封閉作業。

1.2 播種機基本參數

配套動力102.97 kW；作業幅寬3.6 m，播種行數18行，行距18.5 cm；豎溝深度大于20 cm、寬度30 cm；標準作業速度5～6 km·h-1，理論純作業效率2 hm2·h-1；播種深度標準為：設定值±1 cm；落種帶寬7～8 cm。

2 主要部件設計

2.1 主要設計內容

通過縮短前后軸距和功能分工(前軸平整碎土，后軸蓋種)減輕后軸動力消耗；通過單螺旋變螺距前刀軸設計有效解決輪胎壓痕；通過弧型輸種管設計及時清理雜物，保證覆土均勻；通過后軸高度可調設計，滿足農藝播種深度要求；通過準全量蓋土解決種子深度分層問題。

2.2 前軸正旋刀軸設計(圖2)

圖2 正旋刀軸旋刀排布圖

(1)正旋刀軸部分采用195旋耕刀，旋耕深度8～10 cm，呈單螺旋線變螺距排布。主要功能：前段大螺距實現擠壓式開溝器擠出的土塊快速分流，后段小螺距碎土。安裝時，拖拉機輪胎印內側旋耕刀正向安裝(俗稱正刀)，快速推土和碎土。輪胎印外側旋耕刀反向安裝(俗稱反刀 )，降低推土速度，既能保證輪胎壓痕填平，又能防止畦面接壟處土量過多和垡塊過整。在實際使用中可根據土壤墑情和輪胎壓痕深淺調整反刀數量，能保證較好的平整度。

(2)正旋刀軸輪廓線與正旋弧形板、平土板之間的間隙最小化。該設計目的主要有兩方面：一是減少弧形板上的泥土堆積過多而增加刀軸的負荷；二是及時清除平土板上的纏草，保證了畦面平整度。

2.3 后軸反旋刀軸設計

(1)反旋刀軸部分采用195加密旋耕刀雙螺旋線布置，常規安裝方法，旋耕深度5±2.5 cm可調，主要起到碎土、拋土蓋種的目的。

(2)反旋刀軸輪廓線與正旋弧形板、平土板之間的間隙最小化。該設計目的同樣是兩方面：一是減少弧形板上的泥土堆積過多而增加刀軸的負荷；二是及時清除平土板上的纏草，保證了畦面平整度。為均勻蓋種提供保證。

(3)反旋刀具有優良的埋茬功能，能及時清理豎溝壁上的秸稈，作業后溝壁光滑，畦面平整秸稈少。

(4)前后刀軸軸距最小化設計可減少兩軸之間土塊和反復作業，有效降低作業負荷。

2.4 排種管設計

(1)排種管采用圓管制成，前半部采用直管，與整機成60°斜角安裝(圖3)，減少連接排種軟管的彎曲度，提高落種的平順度和均勻性，降低堵塞幾率。

(2)排種管后半部采用彎管，與旋耕刀回轉輪廓預留10 mm間隙。該方式可有效利用旋耕刀的回轉清理排種管上堆積的雜草和土塊，并將種子送至旋耕刀取土后拋土覆蓋前的位置，理論上可實現播種深度一致。

(3)圓管出口處安裝散種裝置，排種管落下的種子撞擊后散開，從而實現帶狀播種，根據農藝要求帶寬可達7～8 cm。

(4)排種管安裝在隨反旋刀軸弧形板上，與刀軸同步上下調節，保證了相對關系，可準確控制調整前后落籽深度同步性。

2.5 反旋刀軸轉速可調設計

反旋傳動部分和正旋傳動部分之間采用鏈輪鏈條箱傳動，通過調整主從動鏈輪齒數進行反旋刀軸轉速調整。輸入軸設計轉速為540 r·min-1，前軸轉速為230 r·min-1，后軸根據土壤墑情進行調整，在300～400 r·min-1之間有級調整。

2.6 反旋刀軸高度可調設計

如圖4所示，該款播種機的播種深度控制主要依靠調節反旋刀軸高度，反旋刀軸高度決定取土量和蓋土量。調整時，保持播種機其他工作狀態不變，通過滑槽結構，可實現同步快速調整。該方式可實現播種深度1～5 cm調節。

3 播種試驗和出苗效果對比

3.1 油耗和播種深度對比

數據為2020年三秋播種作業中不同土壤類型和不同墑情實測數據(表1)。

表1 與常規正反旋播種機對比實驗數據 2020年11月

3.2 出苗對比

同一進水溝相鄰條田出苗情況對比。左邊為新型正反旋播種機，右邊為常規正反旋播種機(圖5)。

圖5 同日播種出苗情況對比

3.3 對比結論

通過數據和圖片對比，該款播種機調整了前后軸的功能，有效降低了配套功率，同比油耗降低30%，弧形排種管的設計自帶清理功能，實現了播種深度精準控制。因播種深度一致，落種帶寬寬，出苗快且一致性好，發苗快。經農業部門跟蹤統計，同比普通播種機出苗快2～3天，同樣基本苗可以節約5%～8%用種量。

4 結論

該播種機在設計上采用傳動箱分箱設計，減輕了因故障拆裝負荷，降低了修理強度。且反旋刀軸高度靈活可調，前后軸、刮土板及弧形板及圓弧排種管的組合設計大大提升了播種質量，同時降低了油耗。使用中可根據土壤墑情、刀具磨損狀況、農藝要求進行播種深度調節。因旋轉過程中部分土塊掉落、旋耕刀回土、后軸切削面非等高等影響，最終播種精度只能達到±1 cm，這種精度同比還是很高的，達到農藝要求。該機帶種肥設計并留有升級位置，可裝藥箱或基肥箱，實現種肥與基肥同施或同步封閉化除功能。盡管播種細碎度較普通雙軸正反選略粗，該款播種機目前仍是江蘇農墾沙土地理想的播種機型。