淺析氣吸式花生精密播種機(jī)

李冰冰

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451150）

0 引言

我國(guó)很早就開始種植花生，花生也是我國(guó)當(dāng)下最主要的油料作物之一。我國(guó)花生的總產(chǎn)、單產(chǎn)、出口量，都位居世界前列，2022年我國(guó)花生種植面積達(dá)到5 077萬畝。因此，花生是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作物，應(yīng)該在農(nóng)機(jī)化普及和設(shè)計(jì)上下功夫。

目前，我國(guó)花生農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)水平相比農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距正在縮小，然而機(jī)械化覆蓋率依然不足，特別是農(nóng)機(jī)分散化、局域性的問題導(dǎo)致我國(guó)花生產(chǎn)能提高緩慢。而在保持花生播種面積的前提下，要提高產(chǎn)能，降低成本，增加種植經(jīng)濟(jì)效益，就需要精密播種技術(shù)。

國(guó)內(nèi)對(duì)氣吸式花生精密播種機(jī)的研究工作主要集中在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上，張?zhí)鹛鸬萚1]改良排種器機(jī)構(gòu)，降低工序時(shí)間；王萍等[2]將土地含水率等影響因素考慮在內(nèi)，發(fā)明了區(qū)別于傳統(tǒng)的穴播器。針對(duì)花生機(jī)械化技術(shù)，劉昊等[3]分析對(duì)比了單行精播機(jī)、膜下播種機(jī)、膜上播種機(jī)，免耕播種機(jī)等關(guān)鍵部件，分析對(duì)比排種器不同樣式的效果，總結(jié)探討改進(jìn)方向；陳付東等[4]針對(duì)氣吸式花生排種器吸種時(shí)種孔接觸不充分、易漏播的問題，改良創(chuàng)新；孟杰等[5]改良播種機(jī)電路，提高排種效率；張春艷等[6]分析精量播種機(jī)化肥噴施過程，改良播種機(jī)化肥部件。

1 氣吸式花生精密播種機(jī)

1.1 工作原理

氣吸式花生精密播種機(jī)作業(yè)需要做到起壟、開溝、施肥、排種、覆土、覆膜、覆土壓膜。氣吸式精密播種機(jī)的特點(diǎn)就是，用過風(fēng)機(jī)將真空室空氣抽出，形成負(fù)壓，利用排種盤的孔吸住種子箱內(nèi)的種子，使用地輪傳導(dǎo)動(dòng)力給垂直排種盤，帶動(dòng)排種盤種子轉(zhuǎn)動(dòng)，到負(fù)壓釋放區(qū)，種子脫落完成作業(yè)[7]。這種負(fù)壓排種的優(yōu)點(diǎn)在于，種子完整率很高，播種精度高，出苗率高。精量播種讓生產(chǎn)成本降低，作業(yè)效率提高。

1）真空度。真空度和排種盤吸種能力緊密相關(guān)，真空度越大，吸種能力越強(qiáng)，空穴情況越不易發(fā)生；但是單孔捕獲多粒種子的可能性越大，重播率越高。

2）孔徑。吸孔孔徑越大，對(duì)種子吸力越大，空穴率越小，重播率越高。

3）刮種器。為了降低重播率，刮種器的設(shè)計(jì)就是將多余的種子刮去，但是設(shè)計(jì)不好的話，特別是農(nóng)機(jī)運(yùn)作時(shí)十分容易產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)干擾，直接導(dǎo)致刮種器和排種盤的距離發(fā)生變化，容易導(dǎo)致種子破碎，達(dá)不到刮種目的。刮種器和排種盤之間的距離小于種子直徑的一半，才能防止刮種器運(yùn)作時(shí)導(dǎo)致種子在排種盤和刮種器之間的空隙中堆積，導(dǎo)致故障。

4）風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)是氣吸式精量播種器的負(fù)壓來源，通過高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)風(fēng)機(jī)故障，產(chǎn)生風(fēng)管漏氣、葉輪破損、風(fēng)管直徑小等情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力降低，真空度下降，吸種能力極大減弱。

1.2 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

圖1為氣吸式花生精密播種機(jī)。氣吸式排種器需要設(shè)計(jì)好孔徑大小、型孔排列方式、孔數(shù)量、風(fēng)壓、真空室的參數(shù)。

圖1 氣吸式花生精量播種機(jī)

1.2.1孔徑大小和真空度關(guān)聯(lián)

孔徑大小和真空度有著直接相關(guān)關(guān)系，真空度越高，吸種能力越強(qiáng)，在保持真空度不變的情況下，排種盤上孔徑越小，每孔吸取單粒種子的情況越多，播種精度越高。在孔徑不變的情況下，真空度越高，孔吸種能力越強(qiáng)。因此，提高風(fēng)壓，縮小孔徑可以提高播種精度[8]。表1為保持孔數(shù)不變的情況下，孔徑和風(fēng)壓適宜參數(shù)。

表1 孔徑與風(fēng)壓適宜參數(shù)表

1.2.2 排種器線速度和播種精度關(guān)聯(lián)

排種盤線速度和播種精度存在關(guān)系。在保持風(fēng)壓不變情況下，隨著排種盤線速度提高，吸種時(shí)間越短，種子消耗越快，精確度下降，空穴增加。在維持風(fēng)壓不變的情況下，需要調(diào)整降低排種盤線速度，適配播種精度，消除空穴情況[9]。

然而，排種盤線速度受制于機(jī)組作業(yè)速度，即便出于時(shí)間成本的考量，也要維持在一定程度。在表1風(fēng)壓條件下，排種盤線速度在0.2 m/s～0.5 m/s比較適宜。當(dāng)超過0.5 m/s時(shí)，空穴情況明顯增加，播種精度降低。

1.2.3 孔組排列

在孔組排列上，通常是采用半徑方向排列方式或者延遲角度排列方式。因此吸種孔捕獲種子是單孔進(jìn)種，所以當(dāng)吸種機(jī)會(huì)多時(shí)，種子補(bǔ)充情況良好。延遲角度排列方式中投種孔的水平距離較大，成穴性越差，適用于單粒播種，半徑呈現(xiàn)方向排列時(shí)，投種孔水平距離小，成穴率高，適用于多粒播種。

1.2.4 孔組數(shù)量和真空室截面積關(guān)聯(lián)

排種盤上孔組數(shù)量和真空室截面積、真空室負(fù)壓存在關(guān)聯(lián)。真空室依靠風(fēng)壓形成負(fù)壓，壓力呈現(xiàn)不均勻的特點(diǎn)，在風(fēng)嘴處壓力最高，距離風(fēng)嘴越遠(yuǎn)，壓力越小。播種精確度和壓力有顯著關(guān)聯(lián)。壓力越均勻，吸種越牢靠，播種才能越精準(zhǔn)。和壓力均勻性相關(guān)的是真空室截面積，截面積越大，真空室內(nèi)的壓力越均勻。同時(shí)，孔組是真空室和外界環(huán)境相連的部分，孔組數(shù)越多，壓力差就越大，導(dǎo)致壓力越小。

2 氣吸式花生精量播種機(jī)使用

普及、推廣氣吸式花生精量播種機(jī)，需要總結(jié)歸納精量播種機(jī)的使用和維護(hù)方法，幫助農(nóng)業(yè)從業(yè)者學(xué)習(xí)和掌握農(nóng)機(jī)使用方法。

2.1 常見故障

1）地輪出現(xiàn)較大滑移率。這種情況多是由于地輪位置過高，或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯，主梁不平導(dǎo)致的。維修時(shí)，檢查這三個(gè)部分即可。

2）不排種。此類現(xiàn)象常發(fā)生于吸氣管故障，排種器密封度降低，種子架空，傳動(dòng)失靈，刮種器異常時(shí)。維修時(shí)，檢查吸氣管有無堵塞、脫落情況，排查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、刮種器和排種器即可。

3）開溝器入土過淺。此種現(xiàn)象主要由于鎮(zhèn)壓輪深度調(diào)節(jié)板插銷位置不當(dāng)，或者開溝器伸縮桿彈簧故障。入土過深時(shí)，也需檢查這兩個(gè)位置，并檢查地輪高度[10]。

4）跳鏈或者掉鏈。此種現(xiàn)象主要由于鏈條不對(duì)中心位置，或者鏈條鏈輪接觸部位阻塞。

2.2 注意事項(xiàng)

2.2.1 作業(yè)前

1）在作業(yè)前，需要做好準(zhǔn)備工作，防止播種效果不如預(yù)期，導(dǎo)致收成時(shí)虧損。

2）在機(jī)組起步前需要接合風(fēng)機(jī)，并確保拖拉機(jī)燃油存量，特別在田間轉(zhuǎn)彎時(shí)要降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保排種器內(nèi)吸附的種子不要掉落。

3）在啟動(dòng)播種機(jī)時(shí)，要緩慢下落播種機(jī)，不能過快入土作業(yè)，避免常見入土工作部件受到過大應(yīng)力破損問題發(fā)生。

4）種子要精選，預(yù)處理出大小、形狀基本一致的種子，去除不良種子和雜質(zhì)，做到純凈度高，發(fā)芽率高。精量播種對(duì)種子的要求十分嚴(yán)格，除了機(jī)器精選外，還需要人工檢查，選用籽粒飽滿、大小一致的種子，控制破籽率在3%以下，發(fā)芽率在96%以上。

5）在播種前，先要整地，要求種植用地土粒細(xì)碎，表面松軟平整，深度適當(dāng)。使得田地達(dá)到齊平、松墑、碎凈標(biāo)準(zhǔn)，人工輔助清理地表的殘?jiān)埬ぁ?/p>

6）化肥根據(jù)農(nóng)藝規(guī)范選用適用化肥，確保其在保質(zhì)期內(nèi)、無雜質(zhì)。

7）調(diào)整機(jī)具正確組裝調(diào)試，進(jìn)行試播，調(diào)整機(jī)具行距。

8）氣吸式精密播種籽率高，種植初期，發(fā)芽出苗較慢，抗逆能力較差，需要選擇適合的播種期間，嚴(yán)格把控播種質(zhì)量，覆土要均勻一致，不要過厚，特別要杜絕錯(cuò)誤和膜孔打不透的情況發(fā)生。檢查穴播器，避免空穴。

9）在播種前，要檢查播種機(jī)和拖拉機(jī)的掛接以及調(diào)整。檢查拖拉機(jī)機(jī)上拉桿和播種機(jī)機(jī)架是否處于水平狀態(tài)。調(diào)整下懸掛臂限位螺桿，使播種機(jī)橫向中心線重合于縱向中心線。檢查懸掛下拉桿銷軸位置，液壓系統(tǒng)分配器狀態(tài)。

2.2.2 作業(yè)中

1）在作業(yè)過程中，注意種子和肥料需要在播種地塊后再轉(zhuǎn)入種箱、肥箱，不能在田間轉(zhuǎn)移或者出發(fā)前加入。常見提早加入種子、肥料導(dǎo)致機(jī)組重心后移，在震動(dòng)中種子發(fā)生破損、肥料夯實(shí)，排出困難。此外還要注意種箱、肥箱中的雜物清理。

2）常見在田間作業(yè)時(shí)，播種機(jī)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致田間故障，不利于精量播種控制，導(dǎo)致播種均勻性不一，產(chǎn)能降低。因此在正式作業(yè)前，需要試播調(diào)試播種機(jī)，隨時(shí)注意各個(gè)部件的工作情況，觀察各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況，各個(gè)鏈條和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否正常，檢測(cè)播種的深度、行距、株距。以農(nóng)藝要求為標(biāo)準(zhǔn)。

3）在播種機(jī)工作時(shí)，作業(yè)人員大多在前方，需要通過傳動(dòng)部件聲音來確保運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，傳動(dòng)產(chǎn)生異響，需要及時(shí)停機(jī)檢查排除故障。

4）在作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)不能急轉(zhuǎn)彎和倒車，避免過大應(yīng)力損傷播種機(jī)。

5）播種機(jī)作業(yè)每3 h，需要停機(jī)檢查開溝部件形狀，螺栓有無松動(dòng)。避免作業(yè)過程中機(jī)械抖動(dòng)使得播種機(jī)作業(yè)異常。

6）風(fēng)機(jī)要確保每作業(yè)12 h注入潤(rùn)滑油，避免軸承燒壞故障。

2.3 作業(yè)期間氣吸式精量播種機(jī)調(diào)整

2.3.1 機(jī)架

機(jī)架高度問題要在田間作業(yè)前仔細(xì)檢查。調(diào)整好機(jī)架高度，才能讓播種單體的仿形機(jī)構(gòu)留存上仿形量，避免播種單體承擔(dān)過重的力，導(dǎo)致播種深度過深或者部件損壞。調(diào)整時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)支撐輪調(diào)節(jié)螺桿，使得機(jī)架上升或者下降，確保施肥部件的施肥深度適宜。

2.3.2 播種

1）播種行距上，一般花生精量播種機(jī)行距設(shè)置在60 cm～70 cm。調(diào)整時(shí)，需要設(shè)定基準(zhǔn)線為播種機(jī)梁架中心線，向左向右對(duì)稱串動(dòng)播種單體和施肥開溝部分，調(diào)整支撐輪、排肥箱和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別要注意將移動(dòng)過的零部件擰緊。

2）播種株距調(diào)整，主要通過播種機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，大多數(shù)播種機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是通過鏈條傳動(dòng)完成的，尤其要注意對(duì)應(yīng)的鏈輪張緊程度。

3）播種深度調(diào)整上，需要讓播種單體限深指示針處于同一刻度。由此讓整機(jī)播種深度一致，然而在播種作業(yè)的實(shí)際操作中，要根據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整。

4）排種盤的調(diào)整，需要檢查對(duì)應(yīng)部件完整性，并試運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3.3 施肥

1）施肥量上，根據(jù)選用的花生品種、壟距和株距結(jié)合土地肥力參考施肥，以支撐輪轉(zhuǎn)動(dòng)10圈為基準(zhǔn)，檢查施肥量，滑移率以10%計(jì)算畝施肥量。

2）施肥深度除了依靠支撐輪調(diào)整機(jī)架高度來調(diào)整外，還可以串動(dòng)施肥開溝器柄端和加壓彈簧調(diào)節(jié)施肥開溝器深度。

2.3.4 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)問題上，需要檢查風(fēng)機(jī)和播種機(jī)架是否牢靠，皮帶張緊要處于適宜狀態(tài)，不能過松或過緊。將固定大皮帶輪鎖緊螺母松開，調(diào)整張緊絲杠長(zhǎng)度。

3 結(jié)論

綜上所述，花生是我國(guó)主要的油料作物之一，和民眾生活息息相關(guān)，針對(duì)氣吸式花生精密播種機(jī)的研究探索，可以幫助農(nóng)業(yè)發(fā)展確定未來發(fā)展方向。目前，氣吸式花生精密播種機(jī)主要問題在于農(nóng)機(jī)存在分散化、局域性的問題，缺乏普及和推廣，農(nóng)業(yè)從業(yè)者需要掌握氣吸式精密播種機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，才能創(chuàng)新發(fā)展，加速花生等特色經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械化的發(fā)展，助推鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施。