清壟智能免耕施肥精密播種機的研究現(xiàn)狀與技術(shù)分析

河北圣和農(nóng)業(yè)機械有限公司 徐秀霞

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，必須在較短的播種農(nóng)時內(nèi)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件[1]。為解決北方地區(qū)在留有小麥根茬的未耕地上進行玉米免耕播種時，開溝器容易纏草堵塞問題，河北圣和農(nóng)業(yè)機械有限公司和河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所共同研發(fā)設(shè)計了清壟智能免耕施肥精密播種機。用該機作業(yè)可有效防止開溝器堵塞和種子播在秸稈上的現(xiàn)象，作業(yè)質(zhì)量符合農(nóng)藝要求。

1 清壟智能免耕施肥精密播種機的設(shè)計研究內(nèi)容

免耕播種機屬于保護性耕作機具，它具有防止水土流失，防止沙塵，保護環(huán)境，節(jié)能降耗，搶農(nóng)時等作用[2]。針對一年兩熟地區(qū)麥茬地玉米規(guī)?；N植模式的特點，綜合玉米種植條帶清壟仿形、玉米免耕高速精密播種、智能化信息化通訊系統(tǒng)、可視化數(shù)字化操控系統(tǒng)，研制先進高效的智能型高速清壟免耕施肥精密播種機，為提高一年兩熟地區(qū)麥茬地玉米免耕播種機械化水平提供普遍適用的作業(yè)機具。

（1）麥茬地玉米種植條帶清壟仿形機構(gòu)的研制。通過對單體、整體、分組秸稈切碎清壟機構(gòu)的理論分析和試驗，確定科學(xué)合理的根茬、秸稈切碎清壟機構(gòu)。

（2）玉米高速精密排種器的研制。為克服麥茬地上地輪容易打滑，嚴重影響播種均勻性問題，采用直流電機驅(qū)動排肥排種機構(gòu)，實現(xiàn)智能控制。

（3）智能化信息化系統(tǒng)的應(yīng)用研究。基于高定位精度的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，根據(jù)機組田間作業(yè)的前進速度，智能控制系統(tǒng)適時調(diào)整排肥、排種器的轉(zhuǎn)速，從而始終保證預(yù)先設(shè)定的排肥量、預(yù)先設(shè)定的播種粒距均勻一致。

（4）可視化數(shù)字化操控系統(tǒng)的研究。駕駛室設(shè)置可視操作界面，播種粒距、施肥量實現(xiàn)數(shù)字化無級調(diào)整，作業(yè)全過程監(jiān)控，同時實現(xiàn)漏播故障聲控報警，并在屏幕上顯示出故障的部位。

2 清壟智能免耕施肥精密播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）清壟智能免耕施肥精密播種機的工作原理

播種機用拖拉機動力輸出軸輸出的動力，通過萬向節(jié)傳動軸將動力傳遞給根茬切碎清壟機構(gòu)，經(jīng)齒輪箱變速變向、三角帶傳動，帶動刀軸高速旋轉(zhuǎn)以切碎根茬。原理是高速旋轉(zhuǎn)的甩刀切碎根茬并連同地上的秸稈一起揀起，同時由于甩刀的高速旋轉(zhuǎn)，在喂入口處負壓的作用下，秸稈被吸入機殼內(nèi)，并與機殼內(nèi)的第一排定刀相遇受到一次剪切，接著在流經(jīng)折線型的機殼內(nèi)壁時由于截面的變化導(dǎo)致氣流速度的改變，使秸稈多次受到甩刀的打擊砍切。當秸稈進入甩刀與后排定刀的間隙時，又一次受到剪切和撕拉的作用得到進一步切碎。而后被氣流沿頂壁拋送，碰到人字分流裝置，使碎根茬、秸稈按一定寬度拋撒到苗床兩邊，完成播種前的清壟。排肥、排種開溝器在已經(jīng)清壟的苗帶內(nèi)進行開溝并按預(yù)先設(shè)定的排肥量、播種粒距施肥播種，排肥器、排種器由電動機驅(qū)動，由智能控制系統(tǒng)精密控制并可根據(jù)機組田間作業(yè)的前進速度適時精確調(diào)節(jié)施肥量和播種粒距，也可以根據(jù)需要控制某一行或者幾行施肥和播種。

（2）清壟智能免耕施肥精密播種機的結(jié)構(gòu)概述

播種機主要由懸掛機構(gòu)、動力傳動機構(gòu)、清壟切碎機構(gòu)、地輪、肥料箱及排肥機構(gòu)、種子箱及排種機構(gòu)、仿形覆土震壓機構(gòu)、智能導(dǎo)航操控系統(tǒng)等機構(gòu)組成（見圖一）。

圖一 清壟智能免耕施肥精密播種機結(jié)構(gòu)示意圖

針對播種機的設(shè)計研究內(nèi)容，河北圣和農(nóng)業(yè)機械有限公司和河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所的研發(fā)團隊先后奔赴河北、山東、河南等地考察調(diào)研，走訪合作社和種植大戶，經(jīng)過兩代樣機的試驗，確定了清壟、排種、智能系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)。

2.1 清壟總成

清壟機構(gòu)為對行間隔配置切碎甩刀的秸稈切碎還田機刀軸，每行布置有12把L型開刃帶齒甩刀，清壟寬度為372mm，分布排列對應(yīng)播種行距600mm（見圖二）。作業(yè)過程中L型甩刀將粉碎后的根茬、秸稈拋撒到苗床兩邊，完成播種前的清壟，解決了開溝器容易纏草堵塞和種子播在秸稈上的問題，同時可以有效防止病蟲害二點委夜蛾（此病蟲害只在秸稈下生存），有利于玉米初期保苗。

圖二 清壟總成

2.2 勺夾式精密排種器的調(diào)整方式（見圖三）

圖三 勺夾式排種器

小旋轉(zhuǎn)鈕A是調(diào)節(jié)種夾開口大小的裝置，如遇漏播過多，請向大的方向調(diào)節(jié)，如遇雙粒過多，請向小的方向調(diào)節(jié)，直至種夾中全部有單粒種子。播種前種子需要添加種子潤滑劑，調(diào)試好排種器的種夾均都有種子的狀態(tài)，再進行播種。

大旋轉(zhuǎn)鈕B是防滿倉旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)進口大小的，防止種子滿倉后影響播種效果，分為四檔調(diào)節(jié)，如遇種子過多，就往四的方向調(diào)節(jié)，如遇種子過少，就往零的方向調(diào)節(jié)。

2.3 智能控制系統(tǒng)

利用高定位精度的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（見圖四），采用電機驅(qū)動排種器和排肥器，取消了傳統(tǒng)播種機使用的鏈輪、鏈條、變速箱等機械傳功部件，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且消除了地輪滑移對播種精度和施肥均勻性的不良影響。設(shè)置可視操作界面，作業(yè)過程參數(shù)顯示并保留作業(yè)數(shù)據(jù)，種子漏播時自動報警，避免了傳統(tǒng)播種機難以及時發(fā)現(xiàn)排種器故障導(dǎo)致漏播的現(xiàn)象，實現(xiàn)了智能化和信息化播種作業(yè)。

圖四 整機智能控制系統(tǒng)示意圖

3 結(jié)語

該機型經(jīng)過兩次改進，已完成了作業(yè)季節(jié)的試驗，依據(jù)農(nóng)藝要求的播種密度，按照一致的行距、均勻的粒距和精確的深度將玉米種子播入土壤中，可節(jié)省種子，減少田間間苗，同時達到苗齊、苗全、苗壯的效果，既節(jié)約成本又提高產(chǎn)量[3]，作業(yè)效果得到機手的認可。由于四分之三以上的土壤仍被秸稈覆蓋，可以有效防止水分蒸發(fā)和地面徑流，有利于保土、保水、提墑和抗旱保苗。