針對(duì)耐候性地膜的穴播器鴨嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)*

緱海嘯，溫浩軍

（石河子大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000）

地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑和滅草功能，解決了我國(guó)干旱地區(qū)和冷涼地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力脆弱和產(chǎn)量低的劣勢(shì)，增產(chǎn)30%～40%，目前新疆棉花全部采用覆膜種植模式。但由于長(zhǎng)期缺乏有效的治理手段，耕地殘膜含量逐年增加，造成農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，危害家畜健康，影響生態(tài)環(huán)境?！鞍咨廴尽币殉蔀橹萍s我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題[1-3]。

新疆地區(qū)棉田使用的農(nóng)膜厚度為0.006～0.008 mm，秋后機(jī)械化回收殘膜時(shí)，由于地膜過(guò)薄及老化破損嚴(yán)重，機(jī)械化回收困難，為解決機(jī)械化回收問(wèn)題，推廣具有一定厚度、力學(xué)性能和耐候性能的地膜成為解決地膜污染問(wèn)題的重要途徑[4]。由于耐候性地膜的強(qiáng)度和韌性比常規(guī)地膜高，現(xiàn)有鋪膜播種機(jī)在打孔播種過(guò)程中存在鴨嘴打不透、“連筋率”高等問(wèn)題，從而影響棉種出苗。鴨嘴在穴播器中擔(dān)負(fù)著破膜任務(wù)，破膜質(zhì)量好壞與否是播種的關(guān)鍵，為此，對(duì)棉花鋪膜播種機(jī)穴播器鴨嘴進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化。

1 穴播器結(jié)構(gòu)及成孔原理

穴播器采用滾輪式鴨嘴前開(kāi)式成穴器，其主要包括定盤(pán)、輪盤(pán)以及鴨嘴，結(jié)構(gòu)如圖1所示。播種時(shí)輪盤(pán)在牽引作用下滾動(dòng)，鴨嘴成穴器固定在輪盤(pán)上隨輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；隨著輪盤(pán)的滾動(dòng)，鴨嘴逐漸接近地面并扎向耕作層至預(yù)定播種深度，首先定嘴戳破地膜壓入土中，隨后鴨嘴動(dòng)嘴的“燕尾”與土壤接觸，鴨嘴打開(kāi)，打開(kāi)過(guò)程中動(dòng)、定嘴發(fā)生剪切，使得帶刃口的動(dòng)嘴與地膜發(fā)生擠壓，從而劃破地膜，完成破膜打孔成穴。

圖1 鴨嘴式穴播器結(jié)構(gòu)示意圖

2 針對(duì)耐候膜的成孔鴨嘴設(shè)計(jì)

耐候性地膜強(qiáng)度和韌性高，因此采用十字破膜的尖鴨嘴方案。尖嘴有以下優(yōu)勢(shì)：破膜為十字型，種子在十字正中央不會(huì)錯(cuò)位，不易被地中的土塊、石頭等卡住[5]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：定嘴采用尖嘴，尖部成半月鏟狀，固定刃與定嘴壓土壤面垂直焊接；定嘴固定刃為“L”型，由水平刃與傾斜刃組成；動(dòng)嘴上焊接有破膜刃，破膜刃與定嘴固定刃在同一平面上，且動(dòng)嘴破膜刃水平刃與定嘴水平刃在水平運(yùn)動(dòng)軌跡線上的投影存在重合區(qū)域。

鴨嘴扎入土壤過(guò)程中定嘴半月鏟狀尖部、定嘴固定刃和動(dòng)嘴破膜刃在穴播器的壓力作用下成十字型切割地膜；到達(dá)預(yù)定深度后，動(dòng)嘴打開(kāi)過(guò)程中破膜刃進(jìn)一步擠壓切割地膜。

3 鴨嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)破膜原理，通過(guò)對(duì)鴨嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，得出鴨嘴技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 鴨嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)

4 試驗(yàn)與結(jié)論

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)試制鴨嘴，并于2019 年4 月在新疆石河子市一四五團(tuán)進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)地膜為耐候性地膜，厚度為0.01 mm。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 鴨嘴破膜成穴試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)田間試驗(yàn)，新型鴨嘴可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)耐候性地膜打孔成穴，并滿足鋪膜播種的技術(shù)要求。