2BJT-2條耕精量播種機的設(shè)計與研究

梁玉成，孫士明，謝宇峰，靳曉燕，許劍平

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

“十三五”以來，黑龍江省始終大力實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，據(jù)《黑龍江省黑土地保護性耕作行動方案(2020—2025年)》，黑龍江省將以玉米生產(chǎn)為重點，兼顧大豆等作物生產(chǎn)，到2025年，全省實施保護性耕作面積力爭達到346.66萬hm2，占到適宜區(qū)域耕地總面積的70%左右，形成較為完善的保護性耕作體系，保護性耕作將成為黑龍江省適宜區(qū)域農(nóng)業(yè)主流耕作技術(shù)。要實施、推廣這一耕作技術(shù)，首先就應(yīng)把握好免耕播種這一最重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。2BJT-2型條耕精量播種機農(nóng)藝技術(shù)先進，適用性強，一次進地即可完成破茬清障、側(cè)深施肥、開溝播種、覆土鎮(zhèn)壓作業(yè)，可有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量，對推動黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展有重要作用[1]。

1 設(shè)計依據(jù)及主要參數(shù)

1.1 設(shè)計依據(jù)

2BJT-2型條耕精量播種機是針對黑龍江省推進保護性耕作行動和現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況設(shè)計研制的一款玉米條耕精量播種作業(yè)機具，可解決現(xiàn)階段黑龍江省農(nóng)村勞動力短缺、耕作成本逐年升高等問題。對擴大玉米種植面積、提升農(nóng)業(yè)機械化水平、改善黑土成分，提高糧食產(chǎn)量等方面能起到重要作用。

1.2 設(shè)計內(nèi)容和參數(shù)

根據(jù)黑龍江省自然條件和耕作區(qū)的黑土特性，依照黑龍江省相關(guān)耕作技術(shù)標準的要求，對現(xiàn)有播種機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化整合，設(shè)計了一款2BJT-2型條耕精量播種機[2]。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 2BJT-2型條耕精量播種機主要技術(shù)參數(shù)表

機具與17.6～29.4 kW拖拉機牽引配套使用，在原茬未耕地或有作物秸稈殘茬覆蓋的地表上，一次完成破茬清障、側(cè)深施肥、開溝播種、覆土鎮(zhèn)壓多項作業(yè)的一款壟作條耕精量播種機。該機主要適合于我國北方黑土旱田作物區(qū)使用，具有通過性能好、可靠性高、株距均勻、播深一致性好、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便等特點。

2 機具的結(jié)構(gòu)特點

根據(jù)黑龍江省農(nóng)機、農(nóng)藝技術(shù)相關(guān)要求的規(guī)定，對2BJT-2型條耕精量播種機的結(jié)構(gòu)布局、匹配動力等多方面參數(shù)進行了合理優(yōu)化配置，該機的掛接形式為牽引式，機具前端配置有破茬清障裝置，可有效清理整備待播區(qū)域，為后續(xù)的精量播種創(chuàng)造優(yōu)良的環(huán)境[3]。機具同時還配備有液壓升降地輪與種肥監(jiān)測裝置，可有效提高播種效率和保證播種精度。

3 總體結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)的設(shè)定

3.1 總體結(jié)構(gòu)

播種機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、單體結(jié)構(gòu)和排種器是研究的技術(shù)關(guān)鍵，整體配制要科學(xué)合理，形式上結(jié)構(gòu)緊湊，關(guān)鍵技術(shù)先進可靠，能理想地實施精量播種作業(yè)[4]。機具解決的核心技術(shù)是各個部件均為模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)機型的擴展延伸；設(shè)計了主動破茬清障裝置，可以高效清理待播種床。

2BJT-2型條耕精量播種機主要是由機架、破茬清障裝置、施肥總成、肥箱總成、支承輪總成、傳動總成、播種單體總成組成(圖1)，實現(xiàn)了多種工作單元的合理布局，有效提升了播種機的作業(yè)性能。

1.機架；2.破茬清障裝置；3.施肥總成；4.肥箱總成；5.支承輪總成；6.傳動總成；7.播種單體總成

3.2 配套動力選擇

該播種機的動力消耗主要來源于兩個部分。一是傳動軸為破茬清障裝置提供動力過程的消耗，二是機具作業(yè)時消耗的牽引力，主要來自圓盤等入土部件產(chǎn)生的阻力、傳動機構(gòu)帶來的阻力和機具自身造成的阻力。根據(jù)設(shè)計的機型，暫定與25.7～40.5 kW拖拉機配套，即可實現(xiàn)玉米條耕精量播種作業(yè)。

3.3 作業(yè)幅寬和作業(yè)速度的設(shè)定

2BJT-2型條耕精量播種機根據(jù)黑龍江省不同區(qū)域的玉米種植行距要求，設(shè)計的播種單體間距為60～70 cm可調(diào)，整機的作業(yè)幅寬即為1.2～1.4 m。在滿足黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的前提下，根據(jù)該機具的結(jié)構(gòu)特點，其作業(yè)速度暫定為4～6 km·h-1，可實現(xiàn)最佳的清障效果，保證播種質(zhì)量，達到最理想的作業(yè)狀態(tài)。

4 工作部件的設(shè)計

4.1 機架

2BJT-2型條耕精量播種機的機架為拼裝結(jié)構(gòu)，播種機的其余工作單元都連接固定在機架上(圖2)。

1.牽引梁；2.支腿；3.連接架；4.主梁

4.2 破茬清障裝置

該播種機的破茬清障裝置，采用的是高速旋轉(zhuǎn)的滅茬刀形式，其入土淺，動力消耗少，具有清除表層的秸稈和破碎玉米根茬上端的作用，在原壟體上形成有效待播區(qū)，為后續(xù)精量播種提供優(yōu)良種床環(huán)境(圖3)。

1.固定架；2.刀軸焊；3.滅茬刀

4.3 施肥部件總成

2BJT-2型條耕精量播種機的施肥部件總成是帶有彈簧預(yù)緊力的單缺口圓盤施肥結(jié)構(gòu)，在保證作業(yè)通過性的同時，還可增加施肥深度(圖4)。

1.缺口圓盤；2.預(yù)緊彈簧；3.支座；4.施肥柄

4.4 肥箱總成

該播種機肥箱的功能是收納待播的顆粒肥料，并按照農(nóng)藝技術(shù)的要求進行排肥。2BJT-2型條耕精量播種機的肥箱采用不銹鋼和有機玻璃組合式安裝，具有耐腐蝕、便于觀察肥箱中的剩余肥量的優(yōu)點。肥盒采用大尺寸臥式硬質(zhì)斜槽輪肥盒，單個肥盒施肥量大，整體肥量調(diào)節(jié)方便，能滿足不同地區(qū)玉米播種的肥量需求(圖5)。

1.箱體；2.肥盒總成；3.肥箱支架

4.5 支承輪總成

2BJT-2型條耕精量播種機的支承輪總成分左右兩組，對稱安裝，由輪胎、支臂焊合、油缸、固定架焊合等部件組成(圖6)。

1.輪胎；2.支臂焊合；3.油缸；4.固定架焊焊合

4.6 傳動總成

2BJT-2型條耕精量播種機的傳動是采用雙側(cè)傳動，兩側(cè)的支承輪上都帶有單向軸承，為機具的運轉(zhuǎn)提供了一套保險。機具作業(yè)時通過支承輪驅(qū)動，將動力傳遞給排種器和排肥器。排種器是通過中間變速箱進行株距調(diào)節(jié)，排肥器是通過2組塔輪和排肥盒總成自帶的調(diào)節(jié)機構(gòu)來控制施肥量(圖7)。

1.塔輪；2.傳動軸；3.變速箱；4.固定座

4.7 播種單體總成

播種單體是播種機最重要的核心工作單元，其功能是完成開溝限深播種和覆土鎮(zhèn)壓作業(yè)工序。2BJT-2型條耕精量播種機的排種器采用進口指夾式排種器，可以滿足我國玉米播種的相關(guān)要求。播種單體總成主要由仿形四桿、開溝圓盤、種箱和排種器、限深輪、單體架、覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)組成(圖8)。

1.仿形四桿；2.開溝圓盤；3.種箱和排種器；4.限深輪；5.單體架；6.覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)

5 試驗情況及結(jié)論

2BJT-2型條耕精量播種機在整機的配置設(shè)計和關(guān)鍵工作部件的研究方面均取得了多項創(chuàng)新，實現(xiàn)了玉米條帶免耕精量播種，為玉米免耕播種增添了一種新的種植設(shè)備，經(jīng)過田間試驗和小面積的生產(chǎn)性考核，該機具的田間通過性好、耕作區(qū)地表環(huán)境適應(yīng)性強、使用調(diào)整維修方便，可進一步深入設(shè)計研究后進行市場推廣。