某系列免耕播種機結構設計

李 妍

（錦州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務中心，遼寧錦州 121000）

0 引言

我國東北地區(qū)糧食年產(chǎn)量占全國的1/4，糧食調出量占全國的1/3。作為重要經(jīng)濟作物的玉米，產(chǎn)量占全國的33%，種植面積達3億hm2，東北三省、內(nèi)蒙古的玉米種植面積就有1.44億hm2。近兩年來，耕地由一家一戶的種植，向種植大戶、農(nóng)業(yè)種植合作社集中耕種。以往老傳統(tǒng)種植玉米翻、耕、耙、種等都是單一的農(nóng)機器具，作業(yè)時間長，使部分玉米播種錯過最佳播種期，經(jīng)濟效益不高。另外，我國北方地區(qū)春播季節(jié)時易旱，實行免耕播種保護性耕作技術迫在眉睫。提高玉米出苗率，不只是季節(jié)地表溫度和濕度的問題，提出一種切實可行的保護性耕作技術迫在眉睫。經(jīng)過60多年的長期摸索，我國總結形成了以秸稈覆蓋少/免耕為特點的保護性耕作技術，主要包括免耕技術、條耕技術、秸稈覆蓋壟作少耕技術，以及覆蓋耕作與垂直耕作等主要技術模式。在供給側改革的背景下，隨著我國農(nóng)業(yè)機械化的不斷發(fā)展，玉米免耕播種技術在提升農(nóng)業(yè)耕種效率上起到了巨大的助推作用。2019年，我國免耕播種面積為822萬hm2，2020年為1 667萬hm2，2021年為1 780萬hm2，2022年計劃面積為1 893萬hm2。

免耕播種作為我國農(nóng)業(yè)機械化技術的重要領域之一，播種機根據(jù)播種方式的不同，也細分為撒播型、條播型、穴播型、精密性和聯(lián)合性五種。播種機發(fā)展經(jīng)歷了由20世紀50～60年代，以小型柴油發(fā)動機和帶有劃線器及種子儲存裝置的播種機為代表的動力化階段，到20世紀90年代，以種子點播、整合深松機和翻轉器的現(xiàn)代播種機的發(fā)展階段。近年來，我國播種機械行業(yè)取得了巨大進步，根據(jù)2020年的數(shù)據(jù)，我國播種機補貼銷量已達到159 211臺（套），播種機補貼銷售額達24.52億，免耕播總計保有量達106.9萬臺，同比增長3.4%，精量播種機寶藥量達413.4萬臺，同比增長0.9%。

目前，免耕播種機的主要發(fā)展趨勢包括：自動化、智能化。免耕播種機將具備自主導航、定位、避障、智能翻地、植株識別等多種功能，操作更為便捷高效。一是功能集成化。現(xiàn)代免耕播種機除了具備傳統(tǒng)的播種、施肥、翻地等功能外，還將形成涵蓋作物保護、捕食害蟲、采摘、低空滴灌等多種功能的一機多能復合機型，達到資源整合、降低生產(chǎn)成本的目的。二是環(huán)保化。降低廢氣排放量，減少能耗及負擔等，從而提高免耕機在環(huán)境保護方面的貢獻。三是提供多元化解決方案。針對不同農(nóng)作物和不同地域、環(huán)境、土壤等特殊需求，免耕機需要制定不同的解決方案。發(fā)展多元化解決方案，對于適應不同的生態(tài)環(huán)境、增強產(chǎn)品適應性和提高綜合農(nóng)業(yè)生態(tài)效益，具有非常重要的意義。

針對以上問題，經(jīng)過兩年的研制，項目提出了某系列免耕精量播種機，該播種機能一次性完成免耕滅茬、播種施肥、保墑等作業(yè)。還能改變田間的微地形，增加了對太陽能的吸收量，增大太陽光照射與空氣進行熱交換的面積，提高了土壤的溫度。另外，能夠促使有機質濃度的增加。經(jīng)測量，約有1 200～1 500 kg/667m2的干物質作物根茬完全還田。

1 設計原理

為了適應土地集中耕種，實現(xiàn)玉米種植作業(yè)中省力、省錢、增產(chǎn)，增加經(jīng)濟收入，并針對傳統(tǒng)玉米播種作業(yè)中，翻、耕、耙、種等作業(yè)工序重復使用的問題，免耕播種機通過旋耕刀，將未處理的秸稈和作物根部切斷，將排出的種子和肥料通過開溝器落入溝槽中。之后，由后部的鎮(zhèn)壓輪或鎮(zhèn)壓輥通過自身重量和摩擦力將松開的土壤壓實。它是重點圍繞免耕滅茬、播種施肥、保土保墑等作業(yè)于一體的聯(lián)合作業(yè)方式。在設計過程中，對機具壟數(shù)、壟距、傳動鏈、旋耕滅茬總成等部件數(shù)據(jù)進行了改進改造，并開展了作業(yè)機具應用與示范。

免耕滅茬播種機是由主軸箱，免耕滅茬組合，播種、施肥、限深、土、鎮(zhèn)壓組合等幾個部分組成（圖1）。該機適用于2壟、4壟（兩種模式進行切換）玉米播種，并可根據(jù)用戶的需要定做5行以上播種。技術規(guī)格與性能參數(shù)（表1）。

表1 技術規(guī)格與性能參數(shù)

圖1 免耕精量播種機結構示意圖

2 重要部件設計

2.1 旋耕滅茬總成結構

滅茬總成是通過拖拉機的后輸出軸的動力，經(jīng)過側面圓錐齒輪和側邊齒輪嚙合帶動，經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳遞給主軸箱，經(jīng)過半軸傳遞給邊箱總成。邊箱總成的法蘭與旋刀軸的連接刀軸與刀盤焊合，1片刀盤安裝6個滅茬刀片，通過旋轉實現(xiàn)根粉茬根粉碎。旋耕滅茬機與拖拉機采用三點懸掛鏈接，作業(yè)時，需保障萬向傳動軸偏置角度不得大于15°，田間旋刀離地高度在150～250 mm范圍內(nèi)。待作業(yè)完成后，旋耕滅茬機旋刀段恢復250 mm以上離地高度。

旋耕刀片上采用多區(qū)段雙螺旋線形排列，從根本上克服了傳統(tǒng)旋耕刀具在常規(guī)排列下出現(xiàn)的，滅茬耕地后地表高度不平、土壤分布不均的缺點。滅茬刀片在排列上采用全刀盤結構，壟體部分采用8把滅茬刀片，非壟體部分采用4把滅茬刀片。這樣既可以達到作物根茬粉碎率高、留茬率低的效果，并且滅茬刀與旋耕刀的排列為中心對稱排列，也保證了作業(yè)中的受力均勻。由于本旋耕滅茬總成在結構上采用了側邊傳動，體現(xiàn)出結構接單，通過單獨拆下側面錐形齒輪，可以達到變速的目的。刀具旋轉轉速控制在270～300 r/min較為合適，有利于土壤的細碎和均勻混合。

2.2 播種、施肥、限深、覆土、鎮(zhèn)壓總成

播種、限深、覆土、鎮(zhèn)壓總成主要由排種前支架、排種器調節(jié)支架、前犁固定座、后犁固定支架、排種器總成、肥料箱、覆土盤、壓地輪等組成。排種器前支架用U型卡絲與主梁連接，前支架與排種器調節(jié)支架中間裝有兩個活動軸左右移動用來調節(jié)壟距，調節(jié)支架前方的前犁固定座來固定開溝器，開溝器通過螺栓孔的位置，調節(jié)深施的深度。調節(jié)支撐架采用四連桿裝置，中間裝有限深板，運行平穩(wěn)，確保在凸凹不平地帶深度一致。調節(jié)支架后，可連接排種器，后犁固定支架固定播種開溝器，同時施肥。播種器的后端連接覆土器支架，覆土器支架上裝有覆土器、壓輪，壓輪上有定位絲桿，可以在不用限深板的情況下調節(jié)播種的深度（圖2）。

圖2 播種、施肥、限深、覆土、鎮(zhèn)壓總成

2.3 其他部件改型升級

在液壓風機選用上，采用液壓馬達驅動風機，可有效避免地頭掉種，風壓更穩(wěn)定。排種方式上，采用高性能的氣吸式排種器，無調整項，可播種多種作物，播種精度高，作業(yè)速度快。采用平行四連桿同步仿形機構，保證了播種深度一致性。在上置傳動機構設計中，采用上置雙側同步傳動機構，有效防止了秸稈、塵土進入傳動系統(tǒng)而影響工作。

設計獨特結構的秸稈清理部件，即使全部秸稈覆蓋地表，也能將苗帶秸稈清理徹底，具有切斷、清理秸稈和碎土三重作用，苗帶秸稈清理徹底。增設可施口肥裝置，增設的施口肥裝置，實現(xiàn)了底肥、口肥一次施入，簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)。智能化程度提升。采用六位一體監(jiān)控器，具有作業(yè)速度監(jiān)測、底肥堵肥和缺肥報警、漏播報警、播種粒數(shù)統(tǒng)計、作業(yè)面積統(tǒng)計、口肥監(jiān)控六大功能。電子監(jiān)控，無后顧之憂，可進行漏播報警，并計算行播種株數(shù)。

3 結論

本文介紹了某系列免耕精良播種機在設計原理、重要創(chuàng)新部件方面的設計方案。在推廣應用中，該整地機作業(yè)質量較好，可以一次性完成滅茬、旋耕、播種、施肥、保墑等作業(yè)，提高土壤含水量，防止風蝕，培肥地力，節(jié)約作業(yè)成本。碎土率達92%以上，其碎土率和破茬率都高于多次耕作機械，分層顯著，透氣性好，并且不擾亂土層，滿足農(nóng)藝要求。同時，節(jié)省能耗，在同等作業(yè)面積上，節(jié)耗率達16.7%，有效減少了農(nóng)機投入，降低了作業(yè)成本。