雙圓盤式小麥免耕播種機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

車建壯，于 磊，李其昀

（1．淄博市科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，山東淄博255040；2．天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道工程系，天津300240；3．山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博255091）

開展保護(hù)性耕作、實(shí)施免耕播種、取消鏵式犁翻耕，可以保留土壤自我保護(hù)機(jī)能和營(yíng)造機(jī)能，是機(jī)械化耕作由單純改造自然、利用自然，向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素之一．免耕播種機(jī)開溝器的適應(yīng)性對(duì)開展保護(hù)性耕作、實(shí)施免耕播種有重要意義［1]．

小麥免耕播種機(jī)在有玉米秸稈和根茬的覆蓋地的通過性能，已成為我國(guó)一年兩熟地區(qū)推廣全程保護(hù)性耕作的技術(shù)核心問題．目前國(guó)內(nèi)外免耕播種機(jī)秸稈、根茬切斷裝置主要分為被動(dòng)式和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式．被動(dòng)式圓盤刀主要是靠重力切斷秸稈和根茬，需要有足夠大的垂直載荷，因而機(jī)體重；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式裝置主要是靠動(dòng)力驅(qū)動(dòng)各種刀具旋轉(zhuǎn)切斷作物殘茬，但存在轉(zhuǎn)速高、功率消耗大、引起機(jī)具振動(dòng)、安全性能差等缺點(diǎn)，且作業(yè)過程中高轉(zhuǎn)速引起的粉塵問題也十分突出．為了進(jìn)一步提高玉米免耕播種機(jī)的技術(shù)性能，真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，我們?cè)O(shè)計(jì)了圓盤式小麥免耕播種機(jī)．

1 總體設(shè)計(jì)方案

整機(jī)主要包括鎮(zhèn)壓裝置、機(jī)架、播種施肥裝置、開溝裝置和傳動(dòng)裝置等幾部分，其中開溝器與覆土器是播種機(jī)的重要部分，開溝器與覆土器通過螺栓安裝在輸種管的側(cè)面．排種器與排肥器采用外槽輪式下排法．該機(jī)共有六圓盤開溝器組，相鄰兩組開溝器組前后交錯(cuò)安裝，其目的是為了避免秸稈的堵塞；小麥免耕播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示．小麥免耕播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1．

圖1 播種機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

表1 小麥免耕播種機(jī)的技術(shù)參數(shù)

2 主要工作部件的設(shè)計(jì)

2．1 雙圓盤開溝器的設(shè)計(jì)

圖2 雙盤開溝器示意圖

雙圓盤開溝器由兩個(gè)平面相互傾斜對(duì)稱安裝形成夾角的圓盤構(gòu)成．兩個(gè)圓盤邊緣交點(diǎn)在圓盤前沿下方的聚點(diǎn)m處，工作時(shí)在土壤反力作用下各自繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)．圓盤滾轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)平面將土壤向兩側(cè)推擠而形成種溝，導(dǎo)種管將種子導(dǎo)入溝底．雙圓盤開溝器如圖2所示，雙圓盤斜度常取10°～16°，m點(diǎn)的高度等于最大開溝深度為宜，β＝55°～60°，雙圓盤開溝器開出的溝底中部有凸尖，聚點(diǎn)m越高（β角增大），ψ角越大時(shí)，凸尖越大，溝底分成兩行的情況越明顯．要求行距較窄時(shí)進(jìn)行條播就充分利用這一特點(diǎn)，將聚點(diǎn)m提高到β＝90°，ψ角增大到23°～25°，使一個(gè)開溝器內(nèi)播成兩行，兩行間距一般為65～75mm．單組圓盤開溝器的三維圖如圖3所示．

圖3 單組開溝器

2．2 覆土器的設(shè)計(jì)

為了保證開溝、施肥、播種后能夠及時(shí)覆土，來保證種子被土壤直接覆蓋而不直接接觸秸稈，設(shè)計(jì)出一套直接安裝在開溝器中間的覆土器，覆土器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其結(jié)構(gòu)類似于滑刀式開溝器；依靠滑刀處切出的土壤覆蓋到麥種上．圖5為覆土器的連接形式．覆土器通過螺栓連接在開溝器的連接板上．覆土器安裝在開溝器的中間、雙圓盤開溝器轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下方，兩個(gè)覆土器的夾角為8°～12°．當(dāng)開溝器工作時(shí)，覆土器將開溝器中間凸起的細(xì)濕土鏟下一部分，并推送到種溝內(nèi)，將細(xì)濕土覆蓋在麥種的表面，完成覆土過程．

圖4 覆土器示意圖

圖5 覆土器的連接示意圖

3 田間實(shí)驗(yàn)

3．1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在山東省淄博市桓臺(tái)縣北，山東巨明試驗(yàn)田，地勢(shì)較為平坦開闊，地處東經(jīng)117°58′，北緯35°30′，屬東部暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候，大陸性氣候特點(diǎn)顯著，四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季晴和高爽，冬季寒冷少雪．實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2008年10月2日，天氣晴，小麥品種為魯豫16號(hào)．圖6是小麥播種的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，圖7是用該機(jī)播種后小麥的生長(zhǎng)情況．

3．2 播種質(zhì)量測(cè)試

小麥播種深度以3～5cm為合格．拖拉機(jī)以正常作業(yè)速度播種后，每行在50m內(nèi)隨機(jī)取10個(gè)點(diǎn)，人工扒開土層測(cè)量播種深度，測(cè)量結(jié)果如表2所示．種子平均覆土深度為

圖6 雙圓顯式小麥色耕播種種機(jī)樣機(jī)

圖7 用雙圓盤式小麥免耕播種機(jī)小麥生長(zhǎng)狀況

式中：xi為各取樣點(diǎn)種子覆土深度（cm）；n為取樣點(diǎn)總數(shù)．

表2 小麥的覆土深度 cm

表3 肥料的覆土深度 cm

3．3 肥料覆土深度測(cè)量

測(cè)量方法與測(cè)種子覆土深度相同，施肥深度以6～10cm為合格．結(jié)果見表3．

肥料平均覆土深度為

式中yi為各取樣點(diǎn)肥料覆土深度（cm）．

4 結(jié)束語(yǔ)

圓盤式小麥免耕播種機(jī)采用圓盤組交錯(cuò)安裝方法，防堵性能好，整機(jī)結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，性能可靠，操作靈活，調(diào)整方便等特點(diǎn)，符合我國(guó)黃淮海地區(qū)保護(hù)性耕作技術(shù)的要求．田間實(shí)驗(yàn)研究表明，本機(jī)具適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)性能好，使用可靠，播種施肥深度均勻，是適宜山東半島地區(qū)保護(hù)性耕作技術(shù)的理想機(jī)具．

［1] 高煥文，李問盈．保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具［M] ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：113．

［2] Derk sen R C，J iang C．A utomated detect ion of fluo rescent sp ray depo sits w ith a computer vision system［J] ．T ransact ions of the A SA E，1995，38（6）：1 647－1 653．

［3] 劉芳，杜瑞成．舵輪式杠桿開啟穴播器與凸輪—連桿穴播器的對(duì)比分析［J] ．山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，21（4）：14－16．

［4] 高煥文，李洪文，姚宗路，等．我國(guó)輕型免耕播種機(jī)研究［J] ．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39（4）：78－82．

［5] Sidahmed M M．A theo ry fo r p redict ing the size and velocity of drop lets from p ressure nozzles［J] ．T ransact ions ofthe A SA E，1996，39（2）：385－391．

［6] 張喜瑞，何進(jìn)，李洪文，等．免耕播種機(jī)驅(qū)動(dòng)圓盤防堵單元體的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J] ．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（9）：117－121．

［7] 廖慶喜，高煥文，王世學(xué)，等．免耕播種機(jī)新型鋸切防堵裝置的試驗(yàn)研究［J] ．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34（6）：91－95．

［8] 李兵，李洪文．2BMD－12型小麥對(duì)行免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)［J] ．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006，37（3）：35－38．

［9] 張喜瑞，何進(jìn)，李洪文，等．小麥免耕播種機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈?zhǔn)椒蓝卵b置設(shè)計(jì)［J] ．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（10）：44－48．