2BQM系列玉米免耕精量播種機的研究與設(shè)計

梁玉成等

摘要：玉米免耕精量播種技術(shù)是保護性耕作技術(shù)主要內(nèi)容之一，2BQM系列玉米免耕精量播種機是實施該技術(shù)的理想載體。闡述2BQM系列玉米免耕精量播種機的設(shè)計思路，介紹整機及關(guān)鍵作業(yè)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理，并通過生產(chǎn)試驗驗證該系列播種機的性能與效益。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；保護性耕作；玉米免耕播種機；研究；設(shè)計

中圖分類號：S223.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）06-0039-04

保護性耕作技術(shù)作為可持續(xù)農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中。玉米免耕栽培技術(shù)是針對玉米種植普遍存在的耕地水土流失嚴重、生產(chǎn)勞動強度過大、玉米單產(chǎn)水平偏低等實際問題，在未經(jīng)翻耕犁耙的玉米地上進行播種和栽培的保護性耕作方法，是近幾年應(yīng)用最為廣泛的一項集除草、免耕、節(jié)水保墑、秸稈還田為一體的節(jié)水增效型栽培技術(shù)。與傳統(tǒng)耕作技術(shù)相比，免耕栽培技術(shù)有利于土壤有機質(zhì)的積累和團粒結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。2BQM系列玉米免耕精量播種機可一次進地完成缺口圓盤開溝側(cè)深施肥、波紋圓盤破茬清障、雙圓盤仿形開溝精播、V型覆土鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)工序，其農(nóng)藝技術(shù)先進，適用性強，通用性廣。

1 2BQM系列玉米免耕精量播種機設(shè)計思路

1.1 設(shè)計依據(jù)

2BQM系列玉米免耕精量播種機是針對黑龍江省推進現(xiàn)代化農(nóng)機專業(yè)合作社發(fā)展而設(shè)計制造的一款玉米免耕播種作業(yè)機具，主要是為了解決農(nóng)村勞動力不足、人力成本高等問題，以擴大玉米種植面積，提高玉米生產(chǎn)機械化水平，提高土壤有機質(zhì)含量，為玉米產(chǎn)量的提高提供裝備支持。

1.2 研究內(nèi)容

一是研究適合黑龍江省不同耕作區(qū)域、土壤條件及作物輪作的少免耕精量播種技術(shù)并進行優(yōu)化組裝，形成可用于指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)范或技術(shù)模式。二是研究適合少免耕作業(yè)技術(shù)要求的側(cè)深施肥、精量播種及適合不同耕作要求的圓盤開溝器等關(guān)鍵部件，解決機具入土、播深一致性、拖堆堵塞等關(guān)鍵技術(shù)難題。三是研制與29.4～88.2 kW拖拉機配套的能在未耕地或有作物殘茬覆蓋的地表上一次完成側(cè)深施肥、破茬、開溝精播、覆土鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)的壟作免耕精量播種機。

1.3 技術(shù)參數(shù)

2BQM系列玉米免耕精量播種機的技術(shù)參數(shù)見表1。

2 整機設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)農(nóng)機與農(nóng)藝對玉米免耕播種機結(jié)構(gòu)配置、動力、運輸?shù)确矫娴囊螅摍C采用牽引式掛接方式，配備液壓泵驅(qū)動的負壓風(fēng)機及液壓升降地輪、排種電子監(jiān)控等裝置。

2.2 工作原理

拖拉機前進時將牽引力通過機具牽引架傳遞給播種機，通過調(diào)節(jié)地輪高度和施肥圓盤深度，使機具保持與地面水平，以達到最佳播種深度，然后進行開溝施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓作業(yè)，一次進地即可完成全部耕種作業(yè)。該機主要特點是：田間適應(yīng)性強、通過性能好、可靠性高、播種質(zhì)量好、株距均勻、播深一致、鎮(zhèn)壓緊實、抗旱保墑、苗齊苗壯，是保護性耕作的理想配套機具，適用于我國北方旱田作物區(qū)。

2.3 總體參數(shù)

1） 配套動力。播種機工作阻力主要來自施肥圓盤、播種開溝圓盤等部件入土后的土壤阻力、傳動阻力和機具自身質(zhì)量。參考以往試驗數(shù)據(jù)，2～5行播種機可與29.4～88.2 kW拖拉機配套，實現(xiàn)在未耕地上精量播種作業(yè)，是實施免耕精量播種技術(shù)的有效載體。

2） 作業(yè)幅寬?？紤]拖拉機輪距、機具作業(yè)效果、行駛速度、防止拖堆堵塞等因素，暫定配置 2行、4行、5行這3種機型。行間距可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為60～70 cm。作業(yè)幅寬分別為1.50 m，3.00 m，3.75 m。

3） 作業(yè)速度。應(yīng)在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求、確保播種深度和最佳作業(yè)效果的前提下，盡可能降低功率消耗，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。參考其他機具并經(jīng)試驗測定：作業(yè)速度在6～8 km/h時，機具作業(yè)綜合指標最好；當作業(yè)速度低于6 km/h時，播種作業(yè)效率低，機具能耗大；當作業(yè)速度高于8 km/h時，播種機震動加大，播種作業(yè)質(zhì)量下降，油耗增大，機具磨損嚴重。

4） 整體結(jié)構(gòu)。播種機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是本研究的關(guān)鍵。整體配制要求科學(xué)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、技術(shù)先進，能理想實施免耕精量播種技術(shù)。需要解決的核心技術(shù)問題：一是設(shè)計成模塊式組合結(jié)構(gòu)，部裝構(gòu)件可多機型通用；二是實現(xiàn)多種工作部件的合理配置，解決傳統(tǒng)免耕播種機田間通過性能差、施肥播種深度不夠、入土部件磨損嚴重等難題。

2BQM系列玉米免耕精量播種機主要由肥箱總成裝配、播種單體裝配、支承輪裝配、傳動總成、施肥部件裝配、機架總成裝配、風(fēng)機總成、劃印器總成等部分組成，實現(xiàn)了多種工作部件的合理布局，提高了機具的適應(yīng)性和工作性能。圖1為2BQM-5型玉米免耕精量播種機的結(jié)構(gòu)示意圖。

3 主要工作部件設(shè)計

3.1 肥箱總成裝配

肥箱的功能是容納肥料并按農(nóng)藝要求的施肥量進行均勻排肥。2BQM-2型玉米免耕精量播種機的肥箱總成為1個，2BQM-4型、2BQM-5型玉米免耕精量播種機的肥箱總成為2個。肥箱總成主要由肥箱蓋、箱體、排肥傳動軸、排肥盒、肥量調(diào)節(jié)桿、肥量調(diào)節(jié)手柄等部件組成（如圖2所示）。

該播種機宜選用尿素、硫酸銨、復(fù)合肥等顆粒肥，粉狀肥易結(jié)塊、流動性差，會影響施肥效果。播種前必須對顆粒肥進行檢查以去除結(jié)塊，防止堵塞排肥管。施肥量一般為5～10 kg/667 m2，也可根據(jù)不同地區(qū)情況確定適宜的施肥量。

3.2 播種單體裝配

播種單體是玉米免耕播種機的核心部件，可完成除障、開溝、播種、限深、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序。播種單體總成主要由四桿仿形機構(gòu)、除障器、單體支架焊合、開溝圓盤、氣吸式排種器、種箱、播種限深部件、覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)等部件組成（如圖3所示）。

3.3 支承輪裝配

支承輪裝配分左右兩組，由橡膠輪、地輪支臂焊合、雙作用擺動油缸、地輪固定架焊合等組成（如圖4所示）。支承輪一級傳動采用“自動離合技術(shù)”，即：當播種機處于運輸狀態(tài)時，地輪落下，傳動部件中的離合裝置處于分離狀態(tài)；當播種機處于播種作業(yè)狀態(tài)時，地輪抬起，傳動部件處于結(jié)合狀態(tài)。

3.4 傳動總成

以2BQM-5型玉米免耕精量播種機為例，其傳動系統(tǒng)分為左右對稱兩組，由地輪驅(qū)動，通過傳動系統(tǒng)將扭矩傳遞給排種器、排肥器。可通過調(diào)整傳動系統(tǒng)的傳動比來實現(xiàn)對排種量和排肥量的調(diào)整，以達到與作業(yè)速度同步，排種、排肥均勻的效果。傳動系統(tǒng)由施肥傳動裝配和播種傳動裝配構(gòu)成，其組件包括鏈輪、鏈條、軸承、六方軸、塔輪、張緊機構(gòu)、錐齒輪和萬向節(jié)（如圖5所示）。播種為六級傳動，施肥為三級傳動。

3.5 施肥部件裝配

施肥部件裝配分左右兩組，由缺口圓盤、刮泥板、施肥柄、施肥彈簧、下肥口、支座等部件組成（如圖6所示）。

3.6 機架總成裝配

機架總成由牽引架部裝、支腿部裝、連接架焊合、主梁等部件組成（如圖7所示）。

3.7 風(fēng)機總成

風(fēng)機的功能是由拖拉機動力輸出軸驅(qū)動（或由液壓馬達驅(qū)動）其葉片高速旋轉(zhuǎn)，并通過吸氣管使排種器吸氣室內(nèi)形成負壓，為吸種和排種創(chuàng)造條件。風(fēng)機主要由風(fēng)機皮帶輪罩、風(fēng)機皮帶輪、軸承座焊合、軸承蓋、風(fēng)機傳動軸、張緊螺栓、吸風(fēng)口、風(fēng)機主軸、間套、風(fēng)機殼體焊合、風(fēng)機葉片等部件組成（如圖8所示）。

3.8 劃印器總成

劃印器的功能是為機組往返作業(yè)時劃出導(dǎo)向印痕，以保證臨界行距的準確性。該總成分左右對稱兩組，由劃印圓盤裝配、劃印器盤軸桿套、劃印器上支臂焊合、劃印器下支臂焊合、劃印器油缸、劃印器連接座焊合、劃印器固定卡等部件組成（如圖9所示）。

4 試驗情況

1） 產(chǎn)品以整機形式出廠，使用前按實際情況對機具進行了調(diào)整。經(jīng)大面積多點試驗和多地域適應(yīng)性試驗證明：該播種機各項技術(shù)指標均達到設(shè)計要求，理想地實現(xiàn)了少免耕播種技術(shù)的應(yīng)用效果，符合我國農(nóng)機具市場的需求，值得大面積推廣應(yīng)用。

2） 生產(chǎn)實踐表明：該播種機不僅技術(shù)先進，而且具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。與傳統(tǒng)玉米免耕播種機相比省工省力、節(jié)支增收，利于搶季節(jié)、保水土，增強避災(zāi)減災(zāi)能力，保護土壤耕層結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境。

3） 該播種機在整機配置設(shè)計和關(guān)鍵工作部件研究方面取得了多項創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)免耕播種機作業(yè)時易拖堆堵塞、工作阻力大、能耗高、工作部件易變形損壞等技術(shù)難題。與國內(nèi)外同類機具相比，其具有田間通過性能好、土壤條件適應(yīng)性強、播種作業(yè)速度快、工作性能可靠等優(yōu)點，在技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)先進性方面達到了國內(nèi)先進水平。

參考文獻

[1] 孫福輝，封俊，宋衛(wèi)堂，等.2BDY-12單體仿形壓輪式播種機的性能試驗研究[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，1998，8（29）：31-34.

[2] 劉福來，劉國平，陳治文，等.保護性耕作技術(shù)及其機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機化研究，2009（7）：47-49.

[3] 賈延明，尚長青，張振國.保護性耕作適應(yīng)性試驗及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002，18（1）：78-82.

[4] 李洪文，陳君達，鄧健，等.旱地玉米機械化保護性耕作技術(shù)及機具研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，5（4）：68-72.

Research and Design of Maize No-tillage Precision Seeder of System 2BQM

LIANG Yucheng， LIU Guoping， XIE Yufeng， HAO Jianying， MAO Li

（Heilongjiang Institute of Agricultural Mechanical Engineering Science， Harbin 150081， China）

Abstract： The technique of maize no-tillage precision seeding is one of main contents in the technology of conservation tillage； system 2BQM maize no-tillage precision seeder is an ideal carrier for implementing the technique. In the article， it expounded the design thoughts of the seeder， introduced the structure and operation principle of the whole machine and its key working parts， and proved the performance and benefit of the seeder by production tests.

Key words： agricultural machinery； conservation tillage； maize no-tillage seeder； research； design