新型正反旋開溝播種機(jī)的研究

陳士浩，賀在利，張榮成，王 輝，黃 亮

(江蘇省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司淮海分公司，江蘇 鹽城 224354)

0 引言

雙軸正反旋開溝播種機(jī)能有效解決爛地播種質(zhì)量差的問題。播種后畦面平整、土壤細(xì)碎、同時(shí)埋茬效果好、溝壁光滑。但因主機(jī)配套動(dòng)力大(國(guó)產(chǎn)147.10 kW、進(jìn)口121.36 kW以上)、購(gòu)機(jī)成本高、播種深度不一致，未能得到全面推廣，農(nóng)具廠商紛紛對(duì)其優(yōu)化。江蘇省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司淮海分公司也展開了大量的研究，歷經(jīng)6年，研制一款新型正反旋開溝播種機(jī)，同比具有配套動(dòng)力小、油耗低、播種深度一致性好、出苗塊、出苗帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)，種肥同施設(shè)計(jì)滿足農(nóng)藝需求。公司累計(jì)制作近30臺(tái)，播種大麥、小麥6666.67 hm2以上，是江蘇農(nóng)墾認(rèn)定和推廣沙土地大麥、小麥播種機(jī)型。本文重點(diǎn)介紹主要部件設(shè)計(jì)和研究方案。

1 工作原理和基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.1 工作原理(圖1)

1.圓切盤；2.正旋刀軸；3.藥箱；4.種箱；5.種肥箱；6.鎮(zhèn)壓器；7.噴桿；8.反旋刀軸；9.擠壓式開溝器

該播種機(jī)為開溝播種一次性作業(yè)機(jī)械，采用排種管結(jié)構(gòu)遇爛地不易堵塞，爛地作業(yè)有明顯優(yōu)勢(shì)。

作業(yè)過程：拖拉機(jī)牽引播種機(jī)作業(yè)，圓切刀入土切斷田間秸稈，避免纏繞開溝器而堵土。豎溝經(jīng)擠壓式開溝器一次性擠壓成型。正旋刀軸上的旋耕刀及時(shí)輸送并進(jìn)行旋耕平整開溝器擠壓出的土塊。種子和肥料由排種(肥)器排至輸種(肥)管自由落下。反旋刀軸上的旋耕刀依次取土、拋土完成蓋種和蓋肥作業(yè)。鎮(zhèn)壓器進(jìn)行播后壓實(shí)保墑，完成全部作業(yè)。藥箱和噴桿為可選裝置，根據(jù)需要可用于播后同步化除封閉作業(yè)。

1.2 播種機(jī)基本參數(shù)

配套動(dòng)力102.97 kW；作業(yè)幅寬3.6 m，播種行數(shù)18行，行距18.5 cm；豎溝深度大于20 cm、寬度30 cm；標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)速度5～6 km·h-1，理論純作業(yè)效率2 hm2·h-1；播種深度標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)定值±1 cm；落種帶寬7～8 cm。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

通過縮短前后軸距和功能分工(前軸平整碎土，后軸蓋種)減輕后軸動(dòng)力消耗；通過單螺旋變螺距前刀軸設(shè)計(jì)有效解決輪胎壓痕；通過弧型輸種管設(shè)計(jì)及時(shí)清理雜物，保證覆土均勻；通過后軸高度可調(diào)設(shè)計(jì)，滿足農(nóng)藝播種深度要求；通過準(zhǔn)全量蓋土解決種子深度分層問題。

2.2 前軸正旋刀軸設(shè)計(jì)(圖2)

圖2 正旋刀軸旋刀排布圖

(1)正旋刀軸部分采用195旋耕刀，旋耕深度8～10 cm，呈單螺旋線變螺距排布。主要功能：前段大螺距實(shí)現(xiàn)擠壓式開溝器擠出的土塊快速分流，后段小螺距碎土。安裝時(shí)，拖拉機(jī)輪胎印內(nèi)側(cè)旋耕刀正向安裝(俗稱正刀)，快速推土和碎土。輪胎印外側(cè)旋耕刀反向安裝(俗稱反刀 )，降低推土速度，既能保證輪胎壓痕填平，又能防止畦面接壟處土量過多和垡塊過整。在實(shí)際使用中可根據(jù)土壤墑情和輪胎壓痕深淺調(diào)整反刀數(shù)量，能保證較好的平整度。

(2)正旋刀軸輪廓線與正旋弧形板、平土板之間的間隙最小化。該設(shè)計(jì)目的主要有兩方面：一是減少弧形板上的泥土堆積過多而增加刀軸的負(fù)荷；二是及時(shí)清除平土板上的纏草，保證了畦面平整度。

2.3 后軸反旋刀軸設(shè)計(jì)

(1)反旋刀軸部分采用195加密旋耕刀雙螺旋線布置，常規(guī)安裝方法，旋耕深度5±2.5 cm可調(diào)，主要起到碎土、拋土蓋種的目的。

(2)反旋刀軸輪廓線與正旋弧形板、平土板之間的間隙最小化。該設(shè)計(jì)目的同樣是兩方面：一是減少弧形板上的泥土堆積過多而增加刀軸的負(fù)荷；二是及時(shí)清除平土板上的纏草，保證了畦面平整度。為均勻蓋種提供保證。

(3)反旋刀具有優(yōu)良的埋茬功能，能及時(shí)清理豎溝壁上的秸稈，作業(yè)后溝壁光滑，畦面平整秸稈少。

(4)前后刀軸軸距最小化設(shè)計(jì)可減少兩軸之間土塊和反復(fù)作業(yè)，有效降低作業(yè)負(fù)荷。

2.4 排種管設(shè)計(jì)

(1)排種管采用圓管制成，前半部采用直管，與整機(jī)成60°斜角安裝(圖3)，減少連接排種軟管的彎曲度，提高落種的平順度和均勻性，降低堵塞幾率。

(2)排種管后半部采用彎管，與旋耕刀回轉(zhuǎn)輪廓預(yù)留10 mm間隙。該方式可有效利用旋耕刀的回轉(zhuǎn)清理排種管上堆積的雜草和土塊，并將種子送至旋耕刀取土后拋土覆蓋前的位置，理論上可實(shí)現(xiàn)播種深度一致。

(3)圓管出口處安裝散種裝置，排種管落下的種子撞擊后散開，從而實(shí)現(xiàn)帶狀播種，根據(jù)農(nóng)藝要求帶寬可達(dá)7～8 cm。

(4)排種管安裝在隨反旋刀軸弧形板上，與刀軸同步上下調(diào)節(jié)，保證了相對(duì)關(guān)系，可準(zhǔn)確控制調(diào)整前后落籽深度同步性。

2.5 反旋刀軸轉(zhuǎn)速可調(diào)設(shè)計(jì)

反旋傳動(dòng)部分和正旋傳動(dòng)部分之間采用鏈輪鏈條箱傳動(dòng)，通過調(diào)整主從動(dòng)鏈輪齒數(shù)進(jìn)行反旋刀軸轉(zhuǎn)速調(diào)整。輸入軸設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為540 r·min-1，前軸轉(zhuǎn)速為230 r·min-1，后軸根據(jù)土壤墑情進(jìn)行調(diào)整，在300～400 r·min-1之間有級(jí)調(diào)整。

2.6 反旋刀軸高度可調(diào)設(shè)計(jì)

如圖4所示，該款播種機(jī)的播種深度控制主要依靠調(diào)節(jié)反旋刀軸高度，反旋刀軸高度決定取土量和蓋土量。調(diào)整時(shí)，保持播種機(jī)其他工作狀態(tài)不變，通過滑槽結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)同步快速調(diào)整。該方式可實(shí)現(xiàn)播種深度1～5 cm調(diào)節(jié)。

3 播種試驗(yàn)和出苗效果對(duì)比

3.1 油耗和播種深度對(duì)比

數(shù)據(jù)為2020年三秋播種作業(yè)中不同土壤類型和不同墑情實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(表1)。

表1 與常規(guī)正反旋播種機(jī)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2020年11月

3.2 出苗對(duì)比

同一進(jìn)水溝相鄰條田出苗情況對(duì)比。左邊為新型正反旋播種機(jī)，右邊為常規(guī)正反旋播種機(jī)(圖5)。

圖5 同日播種出苗情況對(duì)比

3.3 對(duì)比結(jié)論

通過數(shù)據(jù)和圖片對(duì)比，該款播種機(jī)調(diào)整了前后軸的功能，有效降低了配套功率，同比油耗降低30%，弧形排種管的設(shè)計(jì)自帶清理功能，實(shí)現(xiàn)了播種深度精準(zhǔn)控制。因播種深度一致，落種帶寬寬，出苗快且一致性好，發(fā)苗快。經(jīng)農(nóng)業(yè)部門跟蹤統(tǒng)計(jì)，同比普通播種機(jī)出苗快2～3天，同樣基本苗可以節(jié)約5%～8%用種量。

4 結(jié)論

該播種機(jī)在設(shè)計(jì)上采用傳動(dòng)箱分箱設(shè)計(jì)，減輕了因故障拆裝負(fù)荷，降低了修理強(qiáng)度。且反旋刀軸高度靈活可調(diào)，前后軸、刮土板及弧形板及圓弧排種管的組合設(shè)計(jì)大大提升了播種質(zhì)量，同時(shí)降低了油耗。使用中可根據(jù)土壤墑情、刀具磨損狀況、農(nóng)藝要求進(jìn)行播種深度調(diào)節(jié)。因旋轉(zhuǎn)過程中部分土塊掉落、旋耕刀回土、后軸切削面非等高等影響，最終播種精度只能達(dá)到±1 cm，這種精度同比還是很高的，達(dá)到農(nóng)藝要求。該機(jī)帶種肥設(shè)計(jì)并留有升級(jí)位置，可裝藥箱或基肥箱，實(shí)現(xiàn)種肥與基肥同施或同步封閉化除功能。盡管播種細(xì)碎度較普通雙軸正反選略粗，該款播種機(jī)目前仍是江蘇農(nóng)墾沙土地理想的播種機(jī)型。