2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播種機的設計

孫 濤，孫 毅，李會榮，李一松，徐 峰，安龍哲

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

黑龍江省現有丘陵山坡耕地面積較大，主要種植玉米和大豆。免耕播種技術，因減少了機組下地作業次數，緩解了土壤被壓實的程度，保持了土壤自然狀態，保護了土壤團粒結構，增強了土壤活力，具有節本增效、環保等優點，因此免耕播種技術已成為國內外土壤耕作技術的發展方向。現有免耕播種機械對山坡丘陵耕地作業適應性及作業質量滿足不了農藝要求，因此，針對黑龍江省丘陵山坡耕地自然條件、耕作特點及經濟條件，結合免耕施肥播種農業技術要求，黑龍江省農業機械工程科學研究院牡丹江分院設計了2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播種機(以下稱播種機)，該機可在丘陵山坡未耕地上一次完成滅茬破秸、開溝、施肥、播種、覆土、鎮壓等復式作業，減少了耕作環節、節省了人工、降低了作業成本，具有較好的經濟效益和社會效益。

1 總體結構

2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播種機(圖1)主要由牽引架總成、調偏裝置、機架總成、施肥開溝器裝置、圓盤刀破茬總成、分茬器總成、行走輪、排種開溝器裝置、鎮壓器總成、種箱總成、肥箱總成和電動風機等組成。

該機主要技術參數，外形尺寸(運輸狀態)(長×寬×高)1 980 mm×1 340 mm×118 mm，配套動力35.3～51.5 kW，播種行數2行，結構重量380 kg，壟距65 cm，播種深度3～8 cm，排肥器為電動排肥器，施肥深度種下3～8 cm，種箱容積13.3 L×2，肥箱容積64.83 L×2，排種器為配裝直流無刷式風機精量播種器，生產效率1.0～1.8 hm2·h-1，適應播種速度5.7～9.7 km·h-1，播種缺穴率≤1%，種子破碎率≤1%。

2 工作原理

播種機與拖拉機通過牽引架總成連接組成機組，機組在丘陵山坡地作業時，帶動播種機行走輪向前運動，播種機行走輪產生動力驅動種箱總成中配裝直流無刷式風機的雙行精量播種器工作；調偏裝置安裝在機架上，其功能是使播種、施肥、鎮壓、覆土工作部件在同一條壟上作業，保證了播種機的作業質量；機組作業時，圓盤刀破茬總成將未耕地中的玉米根茬切割、切碎，再由分茬器總成將破碎的根茬向左、右兩側分開，此時，施肥開溝器裝置和排種開溝器裝置開出肥溝和種溝。肥箱總成中的排肥器由小型電機驅動，將排出的肥料通過肥管施入肥溝內，完成施肥作業；種箱總成中的排種開溝器裝置在肥溝的側部將根茬切割并開出一條種溝，將輸種管內的種子排入種溝內，完成播種作業；由鎮壓器總成完成肥溝和種溝覆土和鎮壓作業，鎮壓器總成通過平行四連桿仿形機構安裝在機架上，可隨丘陵山坡地進行仿形作業，保證覆土厚度和鎮壓力度的均勻性。機組作業一次即可完成滅茬破秸、開溝、施肥、播種、覆土、鎮壓等復式作業，減少了耕種環節，具有作業質量好、性能可靠及經濟效益高等優點。

3 關鍵工作部件的設計

3.1 雙行精量播種裝置的設計

雙行精量播種裝置(圖2)配裝直流無刷式風機，主要由動力輸入軸、變速箱、直流無刷式風機、雙行播種器、播種盤、播種導流槽、擾種裝置、梳種裝置和動力齒輪組等幾部分構成。

1.動力輸入軸；2.變速箱；3.直流無刷式風機；4.雙行播種器；5.播種盤；6.播種導流槽；7.擾種裝置；8.梳種裝置；9.動力齒輪組圖2 雙行精量播種裝置結構示意圖

變速箱(圖3)主要由變速箱體、惰輪、塔型齒輪組、動力齒輪組、播種盤齒輪、播種盤傳動軸、聯接吊耳、動力輸入軸和變速控制裝置等組成。變速箱是播種器的骨架和傳動系統的核心部件，主要功用是傳遞動力和控制播種速度。變速箱中的塔型齒輪組設計有五個直徑不等的直齒輪，按從小到大的順序安裝在傳動軸上，傳動軸兩端通過軸承固定在箱體兩端。變速箱底部設計有動力傳動齒輪，該齒輪與播種盤軸上的播種盤齒輪嚙合，將來自于變速箱中的動力傳遞到播種盤上，使其進行播種作業；變速箱上方設計安裝有變速控制裝置，用于調節排種器的播種速度。

1.變速箱體；2.惰輪；3.塔型齒輪組；4.動力齒輪組；5.播種盤齒輪；6.播種盤傳動軸；7.聯接吊耳；8.動力輸入軸；9.變速控制裝置圖3 播種器的變速箱結構示意圖

雙行播種器主要由播種盤傳動軸、播種盤齒輪、雙播殼體、播種盤、擾種裝置、梳種裝置、直流無刷式風機及播種器罩殼等組成。

雙行播種器的功用是將種箱中的種子，按農藝要求播入耕地中，是播種機的播種工作部件。雙行播種器設計有雙播殼體，雙播殼體中的密閉吸風通道與直流無刷式風機連接，殼體上部與變速箱連接、下部設計有播種導流槽；播種盤傳動軸通過軸承固定于雙播殼體兩端；兩播種盤安裝在傳動軸上；播種盤上設計有以環形陣列布置的多個凹孔；播種盤上設計有擾種裝置；播種盤罩殼與雙播殼體固定連接，并同輸種管相通；罩殼底部設計了出料口，與播種導流槽對正；播種盤罩殼內部安裝了梳種器，對多余種子進行梳理，保證一孔一籽；雙播殼體、播種盤、播種盤罩殼形成播種弧形吸風腔體，位于播種盤內側，播種盤部分凹孔與播種腔弧形吸風腔體相通。

雙行播種器上的直流無刷式風機進風口與弧形吸風腔體相通，風機對播種盤上的凹孔產生負壓吸力，將播種盤罩殼內的種子吸到播種凹孔上，當播種盤轉動到下方無弧形吸風腔體時，播種盤凹孔負壓吸力消失，此時播種盤凹孔上的種子沿播種導流槽落進播種溝中，完成了播種器的播種作業。

3.2 播種(施肥)開溝器設計

播種(施肥)開溝器(圖4)主要由左右對稱的兩個圓盤刀、兩個圓盤安裝座焊合、兩個圓盤護板和兩個圓盤刮泥刀等組成。其主要作用是在丘陵山地未耕地上開出肥溝和種溝，排肥器和排種器排出的肥料和種子落入開出的肥溝和種溝中；肥溝和種溝的深度可調，調整范圍是3～8 cm ；護板起到保護圓盤開溝器的作用；刮泥刀可將圓盤刀上的泥土掛掉，防止泥土淤積過多影響正常作業；左右對稱的兩個圓盤刀安裝后頂部夾角設計為11.5°，利于圓盤刀入土開溝作業。

1.圓盤刀；2.圓盤安裝座焊合；3.圓盤刮泥刀；4.圓盤護板 圖4 播種(施肥)開溝器結構示意圖

3.3 調偏裝置的設計

調偏裝置(圖5)主要由調偏裝置、調正裝置、調偏液壓油缸和機架主梁等組成。其功能是控制播種機的機架進行角度調節，使播種、施肥、鎮壓、覆土工作部件在一條壟上作業，保證作業質量。設計的調偏裝置采用液壓控制，操作便捷、省時省力。調偏裝置安裝在機架總成的橫梁上，液壓油缸安裝在主梁長度方向的中心處，液壓油缸的最大行程為400 mm。

1.調偏裝置；2.調正裝置；3.調偏液壓油缸；4.機架主梁圖5 調偏裝置結構示意圖

4 性能試驗

播種機的性能試驗參照JB/T6274.1—2001《谷物播種機技術條件》的規定進行。主要測試播種機的各項性能指標是否達到設計要求、是否符合有關標準。試驗時間2022年4月30日；試驗地點黑龍江省穆棱縣八面通鎮；配套動力東方紅-654輪式拖拉機；性能試驗結果如表1所示。

表1 性能試驗結果表

5 創新點

1)設計了液壓控制調偏裝置，解決了機組在丘陵山坡地作業時，由于地勢的影響使播種機上的各個工作部件產生的偏置問題，保證了機組的作業質量，提高機組的工作效率。

2)設計了配置直流無刷式風機的雙行精量播種器，播種器中設計安裝有兩個播種盤，可實現雙行播種作業；播種盤上的凹孔設計為環形陣列布置，梳種器可保證播種盤上的凹孔只有一粒種子，實現了玉米、大豆精量播種作業；播種器配裝的直流無刷式風機，通過產生負壓原理，使種子吸附到播種盤的凹孔上，對種子沒有傷害，減少了種子的破碎率，提高了播種質量。

6 結論

1 ) 研發了一款2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播種機，適用于山地、丘陵地區。該機可實現山坡地及丘陵地玉米機械免耕精密播種，機組下地一次即可完成滅茬破秸、開溝、施肥、播種、覆土、鎮壓等復式作業，減少了機組下地次數、提高了作業效率、保證了作業質量、降低了作業成本、保護了土壤環境，具有較好的經濟效益和社會效益。

2)經田間試驗可知，該機具有設計結構合理、性能穩定可靠、適應能力強、調整方便及工作效率高等特點，各項性能指標均達到了設計要求，滿足丘陵山地玉米免耕施肥播種的農藝要求。