精量播種機性能影響因素與失效形式分析

李 東

(綏濱縣農業機械服務中心，黑龍江 綏濱 156200)

0 引言

在農業機械化生產實施過程中，播種機的工作性能與可靠性對農作物的田間分布及最終產量都有很大的影響，隨著農民經濟能力的提高，對于先進播種機的需求量也不斷提升，尤其是在種子精選技術不斷提升的支持下，種子的品質得到了有效的保證，這為播種機性能的優化創造了良好的條件。與傳統的播種機技術相比，精量播種機與高質量的種子配套使用能夠達到更加高效和優質的作業效果，從而更好地保證農業播種作業的農時與農藝要求，但在精量播種機實際應用過程中，可能因為很多因素影響機具的性能發揮，或因為機械故障問題引起功能失效，這都會導致作業效率的下降，需要駕駛員在使用過程中加以注意。

1 我國精量播種機技術現狀

現階段來看，我國的播種機技術研發主要以條播技術為主，還包含穴播、撒播等多種技術。一直以來，農村地區采用的機械化播種方式以小馬力拖拉機配套小型播種機為主，作業的實際效果、工作效率和可靠性只是基本上能保證使用需求，存在著明顯的機型配置不合理、能源浪費、種子利用率低等問題。自20世紀70年代我國針對精量播種機展開研究，現階段已經取得了較為明顯的成果，針對于玉米、黃豆等規則的大顆粒種子，基本上能實現可靠的精量機械化播種作業，而對于小麥、水稻的播種技術也基本上達到了精少量播種的要求。隨著氣力式播種機技術的試驗和應用，機械化播種的效率得到了幾何倍數的提升，且播種質量也得到了更好的保證。近年來，我國自主生產的很多精量播種機產品投入市場，為農民的購機提供了更多可選性。圖1為福田雷沃公司生產的12行氣吸式播種機，能可靠的完成多種作物的播種作業需求。相對于國際水平，我國自主精量播種機技術已經顯著縮小了性能差距，但是總體上講，在作業效率、可靠性、機械結構、電子技術應用等方面仍存在一定差距，且受到國內農機企業制造和裝配能力的影響，播種機生產的精細化程度、傳動效率、產品外觀等方面還有較大的提升空間。我國的大多數精量播種機產品還停留在單純的機械技術層面，缺少機電技術及先進電子技術的應用，使用過程中的自動控制、故障檢測等功能相對缺失，整機自動化程度仍需提升[1]。

圖1 雷沃12行氣吸式播種機

2 精量播種機性能影響因素

2.1 排種器技術產生的影響

排種器是播種機中最重要的機械總成，負責取排種的重要工作，排種器性能的先進性對播種機的實際工作能力影響很大。傳統的排種器技術采用單一的機械結構，對于取種可靠性、種子保護等方面的研究相對較少，隨著高速排種器技術的研究和應用，現階段的排種器在工作性能方面有了顯著的提高。相對而言氣力式排種器比機械式排種器更有利于提高種子獲取的成功率，使漏播問題大幅降低，更高的取種成功率有利于排種器運轉速度的進一步提高，使氣力式排種器比機械式排種器的工作效率提高了1倍以上。且隨著技術的進步，針對小粒種子的取排種方式也在不斷創新，靜電吸附、磁吸附等技術也在不斷研發與應用之中，使傳統生產難于機械化播種的種子也能利用新技術實現高效機械化播種作業[2]。

2.2 輸種裝置產生的影響

輸種裝置的結構對于種子運動狀態和落入到種溝的位置影響很大，由于種子在排種器中被排出后具有一定的初速度，在輸種裝置運輸并最終排出后仍會保持一定的初速度，此時，輸種裝置的種子輸出角度、種子釋放高度、機具運行速度、種子脫離速度都會對最終的播種效果產生影響。不合理的結構設計會導致種子落入種溝后產生跳動和位移，這種隨機的跳動會造成播種不均勻問題，而輸種裝置的合理設計能最大程度減少種子落入種溝時的跳動問題，使種子實際位置與預期位置維持在合理的范圍內。

2.3 種子品質產生的影響

種子的品質對于播種機的實際工作效果影響很大，主要包括以下幾個方面，一是種子均勻度不良，會造成體積較大的種子無法進入型孔，并阻礙較小的種子進入型孔而造成取種失敗問題，導致漏播，或出現一個型孔內進入多粒種子，造成排種浪費。此外，直徑過小的種子還容易堵塞氣吸式播種機的型孔，導致該型孔后期取種陸續失效的問題；二是種子含雜率過高，種子中的雜質會進入型孔而被當成種子釋放，造成漏播問題；三是種子萌發率不符合要求，造成播種后實際的萌發量和作物最終產量的下降。

2.4 駕駛技術產生的影響

播種機的使用和調整方法對于播種的質量影響很大，播種機的設計過程通常對機具的行駛速度范圍和機具的轉速等進行了合理的匹配，以保證排種器在適當的轉速下有效獲取和釋放種子。而在實際的播種作業過程中，很多駕駛員為提高工作效率而高速駕駛播種機進行作業，由于排種器的轉速明顯提高導致取種過程更多的種子沒有足夠時間進入型孔，同時，排種過程部分種子來不及排放又被排種器帶回，造成嚴重的漏播和播種不均勻問題。此外，機具行駛的直線度、往返行駛之間的間距也需要按規定實施，否則也會造成重播漏播等問題。

2.5 機械故障產生的影響

精量播種機的故障率對于機械性能的影響也很大，由于精量播種機的結構更加復雜，應用的電控、監測、氣泵等裝置的可靠性對于播種工作的實際效果會產生較大的影響，若裝置常出現故障問題，會直接造成工作效率的降低；若氣泵、監測等功能達不到播種機要求，就可能造成取排種能力下降，漏播問題不能被及時發現，從而導致播種質量出現不合格的問題。

3 精量播種機的失效形式

1)播種量不均勻問題。播種量不均勻會造成農作物生長密度不合理(圖2)，播種過密部位養分供給不足，稀疏部位產量不高，整體上造成產量下降問題。這種問題的原因有很多種，主要包括氣力式播種機氣泵性能不穩定；種子的均勻度不好；排種器型孔尺寸選擇不當；播量調節手柄松動等。因此首先應檢查種子的均勻度，選擇精選種子進行作業，同時查看氣泵工作狀態，確保氣泵具有良好的工作性能，根據種子尺寸合理選擇配套型孔，檢查播種量調節手柄，使其固定在合理的位置[3]。

圖2 播種不均勻造成的減產問題

2)覆土質量不合格，主要表現在覆土量不均勻，種子沒有被有效覆蓋等。這主要是由于覆土器角度調整不當導致的，因此，駕駛員應合理對覆土器的角度進行重新調節，確保種子覆蓋的均勻性，若覆土器過輕可考慮適當增加配重，以保證覆土質量。

3)輸種裝置不排種。這多是由于沒有及時進行保養、維修，導致輸種管出現變形或局部堵塞，造成輸種管排種不均勻，播種量忽多忽少，甚至出現不排種問題。此時應檢查輸種裝置各個部位的工作狀態，及時排除堵塞的雜物，并對變形的輸種管進行校修或更換，保證播種口的暢通，使播種機維持正常工作狀態[4]。

4 技術提升途徑

4.1 加強智能控制及監測技術應用

我國自主生產的精量播種機在研發過程中過于重視機械結構的優化，在新產品的生產研發過程中缺乏傳統播種技術與現代計算機、電氣控制、傳感器等技術的結合，導致播種過程中出現重播、漏播、種子損傷、播量不均勻等問題，難以在第一時間被發現。為進一步提高我國精量播種機在農業生產過程中的適用性，應從提高智能控制的角度出發進行技術升級，從而轉變單純依靠機械結構提升播種質量的傳統思維。例如通過電機輔助控制排種器的轉速，當控制系統檢測到播種量不合理時，能自動控制排種器的增速或減速，實現播種過程中的播種量實時調整，有效提高播種的精確性。

4.2 提高排種器的適應能力

現階段來看，無論是機械式精量排種器還是氣力式精量排種器，其使用過程中都存在一定的不適用問題：一是對于種子品質的要求較高，大多數排種器對于優選種子具有良好的播種能力，但對于質量稍差的種子受到含雜率、種子均勻性等因素的影響，常導致播種質量的降低；二是機械式排種器普遍存在傷種和漏播的問題，氣力式排種器則存在氣孔堵塞、取種失效等問題。因此，應從現階段排種器技術的實際應用出發，對排種器的工作性能進一步優化，引進現代化的靜電取種、磁力取種、漏播補種等技術，實現播種機核心技術的有效提升。

4.3 開溝、播種、鎮壓機構的配套性優化

目前來講，我國精量播種機的技術研發重點集中于排種器技術的提升，但在農業生產實際使用的過程中很多新產品配套了技術十分先進的精量排種器，但在高效率生產的過程中仍出現了播種位置不準確、播種量不合理、種子覆蓋質量不佳等問題，這主要是由于先進的排種器技術沒有與開溝器、輸種管、鎮壓裝置形成有效配套，產品研發與設計的過程各個功能部件分開設計，在一定程度上影響了整機的性能。因此，我國精量播種機產品未來的技術研發應重視主要功能部件的配套性，不局限于單個零部件的技術升級，應實現產品質量的整體提升。

4.4 覆土鎮壓性能的升級

在精量播種機產品研發的過程中，覆土鎮壓裝置的性能是最容易被忽視的設計點。但在實際生產應用的過程中，播種機在完成開溝和精量播種工作后，常因為覆土鎮壓的質量不合格，導致種子的萌發率降低，甚至影響農作物后期的生長狀態，這主要是由于覆土鎮壓裝置在設計的過程中缺乏創新，沒有充分考慮其鎮壓過程中的碎土和覆土能力，導致種子沒有完全被土壤覆蓋，或因土塊過大不能與土壤實現充分接觸。因此，覆土鎮壓裝置的優化設計也應做為未來精量播種機設計的重點，利用紋理優化、仿生設計等先進的設計手段實現覆土鎮壓質量的有效提升。

5 結語

綜上所述，播種技術對于農業生產的高效、合理開展意義重大，更是農業生產的基礎工作，只有播種工作以最科學的形式開展，農業機械化的中耕、植保、灌溉、收獲等技術才能更好的發揮優勢。尤其在農業生產逐漸向大規模連片化發展的情況下，農業機械化生產對于播種效率和播種質量的要求進一步提高，精量播種機作為生產中能夠應用的最先進播種設備，其技術推廣與農民的規范操作同樣重要，只有先進的精量播種機在正確的使用、維修、保養支持下，才能發揮出其真正的優勢，進而更好地保證農業機械化生產的順利實施。