可變株距式精量點播器的設計及應用

王 星 ，蒙賀偉

（1.石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832000；2.新疆生產建設兵團第七師農機局）

0 引言

精量播種機是指那些能將單粒種子等距的播種到土壤中預定深度的器具[1]，播種過程中，通過用精量播種機將種子播到土層中最理想的位置，使作物生長發育良好，長勢一致，達到增產增收。精量播種包括排種的精確數量、精密的株距（即株距均勻一致）和精密的深度（即播種深度一致，并予以適當的壓實），但應當認識到，精量播種是一種現代化綜合性的技術措施，實施精量播種應具備優良的種子、精細的種床和性能優良的播種機械等條件。

本研究在廣泛了解國內外精量點播器技術的基礎上，以不同粒徑的種子為研究對象，從精量點播器的總體方案、精量點播器的排種機理、精量點播器的關鍵部件研制等方面入手，針對精量點播器進行了比較系統的研究，研制出一種“一機多用”的圓盤型孔式精量點播器。該精量點播器為機械式點播器，其排種元件為圓盤上的型孔，它適用于不同的地塊與空間、粒徑大小不同的種子，如棉花、番茄、玉米、小麥等。本文以新疆種植面積較大的棉花種子為研究對象進行著重介紹。

精量播種是棉花生產上大力推廣的六大精準技術中的關鍵技術。實現精量播種可使苗勻、苗齊和苗壯，不需要間苗和定苗作業，可以大大減輕廣大干部、職工和群眾的體力勞動，大幅度提高勞動生產率，提高職工管理定額，降低活勞動成本和增加職工收入。實現精量播種可節省大量優良種子，有利于種子良種化和精準化。它是進一步提高農業勞動生產率，實現“兩高一優”和農業現代化必須解決的關鍵問題，也是提高棉花栽培科技含量，實現棉花栽培技術革命的必經之路。

1 可變株距式精量點播器的設計及工作原理

1.1 可變株距式精量點播器的基本組成

可變株距式機械精量點播器的排種器主要由滾筒、成穴器、接種杯、株距可調窩眼式取種裝置等部件組成。株距可調窩眼式取種裝置主要由轉輪取種裝置、模塊夾卷和模塊總塊組成。夾持板的另一端有重塊，夾持板中間部位有一橫軸，橫軸安裝在支座長軸孔內，有一定的移動量。通過改變模塊夾圈中模塊數量和排列方式，或更換模塊夾圈和腰帶來調整穴播器的穴數與株距。

1.2 可變株距式精量點播器的工作原理

播種機的播種工作過程一般分為以下幾個步驟：種子的供給、分種和輸種、土壤表層生成穴孔、種子進入土壤穴孔、覆土和鎮壓[1]。種子的供給、分種和輸種是播種的準備階段，種子按照播種工藝要求（單粒、雙粒、單雙交錯粒）在點播器的作用下做好向土壤中投入的準備。在機械式播種機上，種子的供給由固定在排種器上的種箱依靠種子的自重下落來完成，且分種裝置是采用勺式分種盤。工作時，滾筒在苗床上滾動，排種器隨之做回轉運動。隨著排種器的滾動，接種杯中的種子進入成穴器，成穴器在苗床上掘穴并打開，種子進入鴨嘴后，在重力和離心力的共同作用下落入穴底，完成投種。

可變株距式精量點播器，取種塊采用裝卡的方式安裝在模塊夾圈上，模塊夾圈與腰帶貼合，每一個取種塊在腰帶上都有一個鴨嘴與之相匹配。當播種作物株距需要改變時，將模塊夾圈上的取種塊取下一半，剩下的均勻排列，這樣株距就變為原來的2倍。若株距有其它要求，可以更換腰帶與模塊夾圈，每一個腰帶都有與之相匹配的夾圈，并且每一個的模塊夾圈都有不同的株距可供選擇。

2 可變株距式精量點播器工作過程分析

2.1 排種器工作過程

圖1 排種器工作過程

根據株距可調窩眼式精量點播器工作原理，該排種器工作過程可分為3個階段：充種階段、清種與護種階段和投種階段（圖1）。在點播器工作時，土壤對鴨嘴有作用力，這個作用力使鴨嘴帶動腰帶旋轉，種子在穴播器內部隨著腰帶轉動，定盤與中軸相連，不旋轉。在取種塊開始取種時，固定在定盤上的導軌會推動拐臂，拐臂擺動帶動取種窩打開，種子在重力和離心力的作用下進入取種窩眼孔中。在導軌上有許多齒是為了使拐臂振動從而帶動取種窩振動，方便取種。取種結束后，拐臂脫離軌道，在扭轉彈簧的作用下回轉，清種橡膠會把取種窩中多余的種子刮掉，取種窩回位后，取種窩中的種子進入鴨嘴，等到鴨嘴打開以后進入土壤中，完成播種過程。研究的主要內容是建立數學模型，分析影響株距可調窩眼式排種器投種均勻性的影響因素，為下一步優化試驗做準備。

2.2 充種過程

低空穴率、低雙粒率和低種子損傷等是棉花精量播種中的關鍵指標，這就要求取種窩在取種時做到不漏取和不傷種。此穴播器在取種過程中，軌道推動拐臂轉動，帶動取種窩打開，開始取種。穴播器繼續轉動，種子在離心力和重力的共同作用下進入取種窩。固定在定盤上的軌道上分布著齒，在這些齒和回轉彈簧的共同作用下拐臂來回擺動，從而使取種窩震動，以此來提高取種的準確度，做到不漏取。

2.3 清種過程與護種過程

清種過程中穴播器重播率與傷種率的高低對清種有著重要影響。在這一階段要求刮種器既要清除取種窩中多余的種子，保證每個窩眼內的種子相同，又要保證不傷種。因此，刮種器在擁有一定的剛性的同時還必須有一定的彈性，否則容易傷種。在取種窩取種結束后拐臂會脫離軌道，在彈簧的作用下回位，從而使取種窩回轉，在取種窩回轉的過程中，刮種器會將取種窩中多余的種子刮下。護種則是為了保證取種后的種子不被損傷，當沒有達到取種要求時，種子不會被排除穴播器，此時鴨嘴處于關閉狀態，種子無法從鴨嘴中掉出，在取種窩回位后種子從取種窩中掉出進入鴨嘴中。

2.4 投種過程

排種的要求是迅速并且準確，在成穴器入土以后鴨嘴會打開，種子在離心力和重力的雙重作用下會迅速的被排除進入種穴當中。

3小結

可變株距式精量點播器播種質量高，可極大的節約種子資源，節省人力成本，提高土地利用率，提高社會生產效率。近年來，隨著精量播種技術的應用，農民在節約生產資源、提高勞動生產效率方面有了很強的意識，精量播種這項技術已經得到了廣大群眾的認可，這對精量播種機的推廣和發展具有積極的促進作用。