秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機應用與設(shè)計分析

陶德清

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院，江蘇 泰州 225300）

秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機具有生產(chǎn)效率高、工人勞動強度小等特點。秸稈覆蓋玉米免耕施肥裝置主要包括：限深輪，旋轉(zhuǎn)刀架，播種機機架，破茬開溝器，圓盤開溝器，鎮(zhèn)壓輪，地輪，傳動鏈條，種肥箱，連桿，液壓油缸，變速箱，粉碎裝置機架。其中，拖拉機的動力輸出軸將動力傳遞給變速箱，然后傳遞給秸稈粉碎裝置并帶動刀盤及刀片高速旋轉(zhuǎn)；工作時高速旋轉(zhuǎn)的刀盤、刀片將秸稈、雜草切割，粉碎成長度較短的秸稈，同時將其拋向開溝器兩側(cè)，達到秸稈粉碎還田和防堵的目的；在開溝器完成開溝施肥后，其后的播種覆土裝置在肥溝上二次開溝播種、覆土，實現(xiàn)種肥同溝垂直分施[1]。

1 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機的重要性

玉米秸稈覆蓋免耕播種技術(shù)采用玉米秸稈殘茬覆蓋地表，減少土壤風蝕、水蝕；實行免耕播種，減少土壤耕作，是一項提高土壤肥力和抗旱保墑的保護性耕作技術(shù)。農(nóng)業(yè)機械的使用可以保護土壤，具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的優(yōu)勢。此外，土壤保護具有廣泛的適應性，適用于土壤干旱、缺水、侵蝕和能源消耗嚴重的地區(qū)[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，機械化作業(yè)可以減少對土壤的損壞，可以起到保護土壤的作用。秸稈覆蓋主要有三種形式：1）秸稈全量覆蓋，玉米機收時將秸稈粉碎全量還田，覆蓋地表；2）秸稈半量覆蓋，利用秸稈撿拾機將50%的玉米秸稈打捆后移出大田，剩余的秸稈覆蓋在地表；3）高留茬覆蓋，留茬高度達到40 cm，保證秸稈還田量達到秸稈總量的30%～40%。

2 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機的優(yōu)點

玉米免耕施肥播種機具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點，可降低生產(chǎn)成本，減少能耗，利用玉米免耕播種機進行播種，不用對原有的土地進行翻新，極大地提高了玉米播種效率，減少了播種時的花費，極大地保證了玉米播種質(zhì)量。隨著玉米免耕施肥播種機的不斷發(fā)展，玉米免耕施肥播種機越來越精密，具有強大的工作能力，并且實用性比較強。傳統(tǒng)播種方式不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)需求，現(xiàn)在的生產(chǎn)量非常大，所以需要應用農(nóng)業(yè)機械。玉米農(nóng)作物抗倒伏性比較強，種植玉米使用玉米免耕播種機，可以保證根系在地表層大量生長，主根系能夠茁壯生長，極大地減少風蝕和水蝕對地表土壤的傷害，保持水土養(yǎng)分，促進玉米生長成熟[3]。使用玉米免耕播種機，還能夠減少其他農(nóng)機、農(nóng)具的使用，將對土壤的破壞降至最低，有效防止土地板結(jié)。

3 動力傳動裝置的確定

現(xiàn)有的保護性耕作機械存在作業(yè)單一，受到免耕地地表起伏較大和覆蓋秸稈堆積、分布不均勻的影響，播種深度合格率低，排量不穩(wěn)定，種子分布不均勻，缺苗斷行，機器易壅草堵塞，甚至無法正常作業(yè)等問題，影響了保護性耕作技術(shù)的實施應用。免耕播種施肥技術(shù)和秸稈殘茬與表土處理技術(shù)是機械化保護性耕作技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，要求免耕覆蓋施肥播種機除具有傳統(tǒng)播種機的功能外，還必須有清草排堵功能、破茬入土功能、種肥分施功能和地面仿形能力，以滿足免耕覆蓋地播種的特殊要求。為了提高秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機的實用性，需要考慮農(nóng)作物種植地區(qū)環(huán)境，如一些種植的地方有很多溝渠，在設(shè)計時應考慮到種植地區(qū)實際情況。動力傳動裝置是秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機的重要組成部分，可以滿足物體的傳送需求，讓整個耕種過程變得更方便。同時，動力傳動裝置還具有配電的效果，可以控制傳送速度，通過換檔來滿足不同需求。在動力傳動裝置中有兩種方式，其一是帶傳動，雖然帶傳動的成本比較低，但傳送中容易出現(xiàn)各種問題；其二是齒輪傳動，齒輪傳動適用于大型物體，但是容易產(chǎn)生噪聲。1）帶傳動。帶傳動的設(shè)計成本比較低，可以維持傳送過程的穩(wěn)定，維修、操作都比較方便，產(chǎn)生的噪聲也比較小。但是帶傳動容易傳送錯，往往會出現(xiàn)各種問題。由于傳送物體的尺寸與傳送帶的尺寸不一致，在傳送過程中就容易對傳送帶造成損壞，長此以往會影響傳送帶的使用壽命[4]。2）齒輪傳動。變速箱穩(wěn)定，傳動比較準確，運行可靠，效率高，使用壽命長，功率范圍大，速度快，體積大。如傳輸功率可以從很小到數(shù)萬千瓦；齒輪的直徑可能從幾毫米到幾厘米不等。但是，齒輪的生產(chǎn)需要特殊設(shè)備，傳輸會產(chǎn)生噪聲。

4 限深輪位置的確定

農(nóng)機具工作部件的耕作深度，取決于限深輪的位置。限深輪的位置是利用農(nóng)具上的調(diào)整機構(gòu)來進行調(diào)整的。有幾種方案可以運用到實際耕種中。其一，當限深輪置于機架兩側(cè)時，機架結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)相對簡單，抗堵塞能力相對較好。然而，由于留茬的田地不能被打破，犁溝不能被打開進行施肥和播種，因此不能進行栽培。其二，當限深輪置于機架后面時，機架設(shè)計相對簡單，且由于它位于碎茬裝置前面，其防堵塞能力非常好。同時，將限深輪置于懸掛框架的背面，靠近整機的中心，扭矩最小，有助于機器的整體結(jié)構(gòu)。其三，當限深輪置于機架前面時，機架結(jié)構(gòu)相對簡單，感應磁頭與地面邊緣之間沒有處理機制，抗阻塞能力較弱。此外，限深輪位于懸掛框架前面，遠離整機中心，扭矩大，需要增加整機結(jié)構(gòu)強度，不利于整機結(jié)構(gòu)[5]。

5 秸稈粉碎防堵裝置

作物播種機對覆蓋的土壤是否具有良好的抗堵塞效果，已成為影響農(nóng)作物播種機生產(chǎn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。機具在高茬、大秸稈覆蓋下作業(yè)時，容易造成壓在梁架上的草超載。這些因素決定了在不耕作的情況下，必須配備性能良好的防堵塞設(shè)備，以解決以前的秸稈作物和其他植被造成的機械和工具堵塞，確保作業(yè)和運行質(zhì)量。在設(shè)計秸稈粉碎防堵塞裝置時，應盡量簡化機器結(jié)構(gòu)，減少土壤擾動。選擇立軸式破碎機和刷式切割器，使用三組高速旋轉(zhuǎn)立式破碎機粉碎秸稈和雜草。在旋轉(zhuǎn)離心力和切割頭沖擊力的雙重作用下，壓碎的棒材均勻分布在表面，玉米秸稈一次返回田間。

6 免耕播種機開溝器的技術(shù)要求

玉米加工過程中，在無土、無肥的情況下，軸壓刀可將秸稈和雜草折斷，刀片轉(zhuǎn)動半徑可使鏟柄與槽的銳角被完全包裹，讓秸稈不被推入鏟柄；然而，為了確保種子和肥料分開使用，種子管和肥料管之間應該有一定的距離，這可能導致兩組相鄰的種子管在播種期間秸稈過載。如果地面上保持留茬覆蓋，沒有種植農(nóng)作物的溝渠必須具有很強的斷茬功能。在未開墾的耕地上播種時，由于土壤硬度高，要開辟無土溝渠開溝器必須具有強大的穿透和切割土壤的功能。免耕播種機的地溝水平和深度應進行一定程度的調(diào)整，以滿足不同作物播種深度的要求。機具溝槽的平整度和深度必須盡可能一致，而不干擾土層，并且必須具有自動回土的能力，以增加土壤適應性[6]。開溝器在設(shè)計時必須考慮是否具有良好的清草、排堵功能，能有效防止殘茬、秸稈堵塞機器。機器的溝槽設(shè)計還需要考慮到耐磨性高、設(shè)計簡單實用、工作阻力小、安裝維護方便等因素。

7 仿形地輪的設(shè)計

仿形地輪是一個地面摩擦驅(qū)動輪，配有裝載裝置。土壤仿形輪是實現(xiàn)無需耕作的主要部件之一。仿形輪驅(qū)動齒輪，并驅(qū)動施肥箱中的傳動系統(tǒng)進行種子喂入。種子通過加藥管和加藥槽進入土壤，化肥通過外槽輪和加藥管從肥料柜排入槽中，然后覆蓋土壤。機械中的磨盤是種子加藥和施肥的驅(qū)動輪，因此對磨盤有一些要求，要滿足硬度和強度等機械性能要求[7]。較低的滑移系數(shù)可以提高播種均勻性。具有表面仿形功能，可防止車輪在不平路面條件下行駛時種子和肥料移動。實心地輪是指使用地輪的播種機一般采用固定在機架兩端的兩個地輪來驅(qū)動種子和排肥。為了均勻播種，防止仿形地輪頂著而不轉(zhuǎn)動，在軸的末端安裝了自行播種機，然后連接到種子鏈輪和肥料箱上。地輪在彈簧作用下與地面接觸，避免對不平整地面造成損壞，地輪高于地面不轉(zhuǎn)動，會造成種子缺肥，提高播種均勻性。雖然上述兩種地輪從理論上解決了播種機播種均勻性的問題，但相關(guān)研究結(jié)果表明，它們的抗堵能力有限，播種機在工作過程中容易堵塞，影響了生產(chǎn)效率和應用效果。因此，本設(shè)計采用橡膠摩擦輪，并利用壓縮彈簧與橡膠輪接觸，以確保有足夠的摩擦力通過輸送鏈驅(qū)動種子和肥料罐排出種子和肥料。

8 懸掛機構(gòu)選型

為了提高機器的使用率和通用性，懸掛機構(gòu)通常與拖拉機一起使用。拖拉機與農(nóng)機的耦合機構(gòu)稱為懸掛機構(gòu)，其連接方式可分為懸掛、半懸掛和牽引。牽引齒輪和拖拉機之間的耦合機構(gòu)稱為牽引裝置，耦合機構(gòu)可以將拖拉機與懸掛齒輪之間進行連接[8]，使作業(yè)機具與拖拉機形成統(tǒng)一的作業(yè)單元。它不僅可以傳遞牽引力，還可以提升刀具使用效果和控制工作深度。懸掛式機械的優(yōu)點：在地面上轉(zhuǎn)動或在道路上搬運作業(yè)時，機器可以很容易地升起作業(yè)農(nóng)具，因此拖拉機不受農(nóng)具組合的影響。懸架單元具有轉(zhuǎn)向舒適靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小、怠速時間短、行駛速度快、操控性好等優(yōu)點。懸掛刀具可以直接與拖拉機連接，刀具本身不需要配備行走、牽引和提升機構(gòu)，這種新型的設(shè)計具有設(shè)計緊湊、金屬消耗低、重量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點[9]。由于懸掛式機具集成在拖拉機中，作業(yè)機具的垂直重量和阻力元件可以轉(zhuǎn)移到拖拉機的前驅(qū)動輪上，這將增加前驅(qū)動輪上的負載，可提高拖拉機的牽引性能。

9 安裝注意事項

確保零件清潔，避免對零件的磨損。對已鉆孔的零件應使用高壓油清洗孔的表面和通道。組裝前和組裝過程中認真進行檢查，以避免不必要的返工。組裝過程中不得使用不符合要求的零件，如轉(zhuǎn)動不均勻以及有接觸或嚙合痕跡的零部件。要按合理的順序組裝[10]，要使用合適的工具，注意裝配方法，不要用力敲擊。為滿足農(nóng)藝要求，必須認真反復調(diào)試。在調(diào)整播量時要將排種（肥）槽輪內(nèi)的種子（化肥）清理到不影響槽輪移動為止。調(diào)整完畢，一定要鎖好螺母。

10 結(jié)語

播種機是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要工具，可以顯著提高玉米生產(chǎn)效率。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的精準化發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標準化發(fā)展，要求相關(guān)科研人員能夠及時對玉米免耕播種機技術(shù)予以創(chuàng)新優(yōu)化[11]。大量實踐證明，在破茬開溝器前采用力驅(qū)動立軸旋轉(zhuǎn)式秸稈破碎機，對地表秸稈和雜草進行破碎，并均勻分布到地表，可解決秸稈和雜草在開茬機上纏繞的問題，提高機具的操作性，防堵塞效果顯著。