精量播種機(jī)性能影響因素與失效形式分析

李 東

(綏濱縣農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)中心，黑龍江 綏濱 156200)

0 引言

在農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程中，播種機(jī)的工作性能與可靠性對(duì)農(nóng)作物的田間分布及最終產(chǎn)量都有很大的影響，隨著農(nóng)民經(jīng)濟(jì)能力的提高，對(duì)于先進(jìn)播種機(jī)的需求量也不斷提升，尤其是在種子精選技術(shù)不斷提升的支持下，種子的品質(zhì)得到了有效的保證，這為播種機(jī)性能的優(yōu)化創(chuàng)造了良好的條件。與傳統(tǒng)的播種機(jī)技術(shù)相比，精量播種機(jī)與高質(zhì)量的種子配套使用能夠達(dá)到更加高效和優(yōu)質(zhì)的作業(yè)效果，從而更好地保證農(nóng)業(yè)播種作業(yè)的農(nóng)時(shí)與農(nóng)藝要求，但在精量播種機(jī)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可能因?yàn)楹芏嘁蛩赜绊憴C(jī)具的性能發(fā)揮，或因?yàn)闄C(jī)械故障問(wèn)題引起功能失效，這都會(huì)導(dǎo)致作業(yè)效率的下降，需要駕駛員在使用過(guò)程中加以注意。

1 我國(guó)精量播種機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)的播種機(jī)技術(shù)研發(fā)主要以條播技術(shù)為主，還包含穴播、撒播等多種技術(shù)。一直以來(lái)，農(nóng)村地區(qū)采用的機(jī)械化播種方式以小馬力拖拉機(jī)配套小型播種機(jī)為主，作業(yè)的實(shí)際效果、工作效率和可靠性只是基本上能保證使用需求，存在著明顯的機(jī)型配置不合理、能源浪費(fèi)、種子利用率低等問(wèn)題。自20世紀(jì)70年代我國(guó)針對(duì)精量播種機(jī)展開(kāi)研究，現(xiàn)階段已經(jīng)取得了較為明顯的成果，針對(duì)于玉米、黃豆等規(guī)則的大顆粒種子，基本上能實(shí)現(xiàn)可靠的精量機(jī)械化播種作業(yè)，而對(duì)于小麥、水稻的播種技術(shù)也基本上達(dá)到了精少量播種的要求。隨著氣力式播種機(jī)技術(shù)的試驗(yàn)和應(yīng)用，機(jī)械化播種的效率得到了幾何倍數(shù)的提升，且播種質(zhì)量也得到了更好的保證。近年來(lái)，我國(guó)自主生產(chǎn)的很多精量播種機(jī)產(chǎn)品投入市場(chǎng)，為農(nóng)民的購(gòu)機(jī)提供了更多可選性。圖1為福田雷沃公司生產(chǎn)的12行氣吸式播種機(jī)，能可靠的完成多種作物的播種作業(yè)需求。相對(duì)于國(guó)際水平，我國(guó)自主精量播種機(jī)技術(shù)已經(jīng)顯著縮小了性能差距，但是總體上講，在作業(yè)效率、可靠性、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子技術(shù)應(yīng)用等方面仍存在一定差距，且受到國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)企業(yè)制造和裝配能力的影響，播種機(jī)生產(chǎn)的精細(xì)化程度、傳動(dòng)效率、產(chǎn)品外觀等方面還有較大的提升空間。我國(guó)的大多數(shù)精量播種機(jī)產(chǎn)品還停留在單純的機(jī)械技術(shù)層面，缺少機(jī)電技術(shù)及先進(jìn)電子技術(shù)的應(yīng)用，使用過(guò)程中的自動(dòng)控制、故障檢測(cè)等功能相對(duì)缺失，整機(jī)自動(dòng)化程度仍需提升[1]。

圖1 雷沃12行氣吸式播種機(jī)

2 精量播種機(jī)性能影響因素

2.1 排種器技術(shù)產(chǎn)生的影響

排種器是播種機(jī)中最重要的機(jī)械總成，負(fù)責(zé)取排種的重要工作，排種器性能的先進(jìn)性對(duì)播種機(jī)的實(shí)際工作能力影響很大。傳統(tǒng)的排種器技術(shù)采用單一的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)于取種可靠性、種子保護(hù)等方面的研究相對(duì)較少，隨著高速排種器技術(shù)的研究和應(yīng)用，現(xiàn)階段的排種器在工作性能方面有了顯著的提高。相對(duì)而言氣力式排種器比機(jī)械式排種器更有利于提高種子獲取的成功率，使漏播問(wèn)題大幅降低，更高的取種成功率有利于排種器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的進(jìn)一步提高，使氣力式排種器比機(jī)械式排種器的工作效率提高了1倍以上。且隨著技術(shù)的進(jìn)步，針對(duì)小粒種子的取排種方式也在不斷創(chuàng)新，靜電吸附、磁吸附等技術(shù)也在不斷研發(fā)與應(yīng)用之中，使傳統(tǒng)生產(chǎn)難于機(jī)械化播種的種子也能利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效機(jī)械化播種作業(yè)[2]。

2.2 輸種裝置產(chǎn)生的影響

輸種裝置的結(jié)構(gòu)對(duì)于種子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和落入到種溝的位置影響很大，由于種子在排種器中被排出后具有一定的初速度，在輸種裝置運(yùn)輸并最終排出后仍會(huì)保持一定的初速度，此時(shí)，輸種裝置的種子輸出角度、種子釋放高度、機(jī)具運(yùn)行速度、種子脫離速度都會(huì)對(duì)最終的播種效果產(chǎn)生影響。不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致種子落入種溝后產(chǎn)生跳動(dòng)和位移，這種隨機(jī)的跳動(dòng)會(huì)造成播種不均勻問(wèn)題，而輸種裝置的合理設(shè)計(jì)能最大程度減少種子落入種溝時(shí)的跳動(dòng)問(wèn)題，使種子實(shí)際位置與預(yù)期位置維持在合理的范圍內(nèi)。

2.3 種子品質(zhì)產(chǎn)生的影響

種子的品質(zhì)對(duì)于播種機(jī)的實(shí)際工作效果影響很大，主要包括以下幾個(gè)方面，一是種子均勻度不良，會(huì)造成體積較大的種子無(wú)法進(jìn)入型孔，并阻礙較小的種子進(jìn)入型孔而造成取種失敗問(wèn)題，導(dǎo)致漏播，或出現(xiàn)一個(gè)型孔內(nèi)進(jìn)入多粒種子，造成排種浪費(fèi)。此外，直徑過(guò)小的種子還容易堵塞氣吸式播種機(jī)的型孔，導(dǎo)致該型孔后期取種陸續(xù)失效的問(wèn)題；二是種子含雜率過(guò)高，種子中的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入型孔而被當(dāng)成種子釋放，造成漏播問(wèn)題；三是種子萌發(fā)率不符合要求，造成播種后實(shí)際的萌發(fā)量和作物最終產(chǎn)量的下降。

2.4 駕駛技術(shù)產(chǎn)生的影響

播種機(jī)的使用和調(diào)整方法對(duì)于播種的質(zhì)量影響很大，播種機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程通常對(duì)機(jī)具的行駛速度范圍和機(jī)具的轉(zhuǎn)速等進(jìn)行了合理的匹配，以保證排種器在適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速下有效獲取和釋放種子。而在實(shí)際的播種作業(yè)過(guò)程中，很多駕駛員為提高工作效率而高速駕駛播種機(jī)進(jìn)行作業(yè)，由于排種器的轉(zhuǎn)速明顯提高導(dǎo)致取種過(guò)程更多的種子沒(méi)有足夠時(shí)間進(jìn)入型孔，同時(shí)，排種過(guò)程部分種子來(lái)不及排放又被排種器帶回，造成嚴(yán)重的漏播和播種不均勻問(wèn)題。此外，機(jī)具行駛的直線度、往返行駛之間的間距也需要按規(guī)定實(shí)施，否則也會(huì)造成重播漏播等問(wèn)題。

2.5 機(jī)械故障產(chǎn)生的影響

精量播種機(jī)的故障率對(duì)于機(jī)械性能的影響也很大，由于精量播種機(jī)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，應(yīng)用的電控、監(jiān)測(cè)、氣泵等裝置的可靠性對(duì)于播種工作的實(shí)際效果會(huì)產(chǎn)生較大的影響，若裝置常出現(xiàn)故障問(wèn)題，會(huì)直接造成工作效率的降低；若氣泵、監(jiān)測(cè)等功能達(dá)不到播種機(jī)要求，就可能造成取排種能力下降，漏播問(wèn)題不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致播種質(zhì)量出現(xiàn)不合格的問(wèn)題。

3 精量播種機(jī)的失效形式

1)播種量不均勻問(wèn)題。播種量不均勻會(huì)造成農(nóng)作物生長(zhǎng)密度不合理(圖2)，播種過(guò)密部位養(yǎng)分供給不足，稀疏部位產(chǎn)量不高，整體上造成產(chǎn)量下降問(wèn)題。這種問(wèn)題的原因有很多種，主要包括氣力式播種機(jī)氣泵性能不穩(wěn)定；種子的均勻度不好；排種器型孔尺寸選擇不當(dāng)；播量調(diào)節(jié)手柄松動(dòng)等。因此首先應(yīng)檢查種子的均勻度，選擇精選種子進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)查看氣泵工作狀態(tài)，確保氣泵具有良好的工作性能，根據(jù)種子尺寸合理選擇配套型孔，檢查播種量調(diào)節(jié)手柄，使其固定在合理的位置[3]。

圖2 播種不均勻造成的減產(chǎn)問(wèn)題

2)覆土質(zhì)量不合格，主要表現(xiàn)在覆土量不均勻，種子沒(méi)有被有效覆蓋等。這主要是由于覆土器角度調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致的，因此，駕駛員應(yīng)合理對(duì)覆土器的角度進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，確保種子覆蓋的均勻性，若覆土器過(guò)輕可考慮適當(dāng)增加配重，以保證覆土質(zhì)量。

3)輸種裝置不排種。這多是由于沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)、維修，導(dǎo)致輸種管出現(xiàn)變形或局部堵塞，造成輸種管排種不均勻，播種量忽多忽少，甚至出現(xiàn)不排種問(wèn)題。此時(shí)應(yīng)檢查輸種裝置各個(gè)部位的工作狀態(tài)，及時(shí)排除堵塞的雜物，并對(duì)變形的輸種管進(jìn)行校修或更換，保證播種口的暢通，使播種機(jī)維持正常工作狀態(tài)[4]。

4 技術(shù)提升途徑

4.1 加強(qiáng)智能控制及監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

我國(guó)自主生產(chǎn)的精量播種機(jī)在研發(fā)過(guò)程中過(guò)于重視機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在新產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)過(guò)程中缺乏傳統(tǒng)播種技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電氣控制、傳感器等技術(shù)的結(jié)合，導(dǎo)致播種過(guò)程中出現(xiàn)重播、漏播、種子損傷、播量不均勻等問(wèn)題，難以在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)。為進(jìn)一步提高我國(guó)精量播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的適用性，應(yīng)從提高智能控制的角度出發(fā)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，從而轉(zhuǎn)變單純依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)提升播種質(zhì)量的傳統(tǒng)思維。例如通過(guò)電機(jī)輔助控制排種器的轉(zhuǎn)速，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到播種量不合理時(shí)，能自動(dòng)控制排種器的增速或減速，實(shí)現(xiàn)播種過(guò)程中的播種量實(shí)時(shí)調(diào)整，有效提高播種的精確性。

4.2 提高排種器的適應(yīng)能力

現(xiàn)階段來(lái)看，無(wú)論是機(jī)械式精量排種器還是氣力式精量排種器，其使用過(guò)程中都存在一定的不適用問(wèn)題：一是對(duì)于種子品質(zhì)的要求較高，大多數(shù)排種器對(duì)于優(yōu)選種子具有良好的播種能力，但對(duì)于質(zhì)量稍差的種子受到含雜率、種子均勻性等因素的影響，常導(dǎo)致播種質(zhì)量的降低；二是機(jī)械式排種器普遍存在傷種和漏播的問(wèn)題，氣力式排種器則存在氣孔堵塞、取種失效等問(wèn)題。因此，應(yīng)從現(xiàn)階段排種器技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對(duì)排種器的工作性能進(jìn)一步優(yōu)化，引進(jìn)現(xiàn)代化的靜電取種、磁力取種、漏播補(bǔ)種等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)播種機(jī)核心技術(shù)的有效提升。

4.3 開(kāi)溝、播種、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的配套性優(yōu)化

目前來(lái)講，我國(guó)精量播種機(jī)的技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)集中于排種器技術(shù)的提升，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際使用的過(guò)程中很多新產(chǎn)品配套了技術(shù)十分先進(jìn)的精量排種器，但在高效率生產(chǎn)的過(guò)程中仍出現(xiàn)了播種位置不準(zhǔn)確、播種量不合理、種子覆蓋質(zhì)量不佳等問(wèn)題，這主要是由于先進(jìn)的排種器技術(shù)沒(méi)有與開(kāi)溝器、輸種管、鎮(zhèn)壓裝置形成有效配套，產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計(jì)的過(guò)程各個(gè)功能部件分開(kāi)設(shè)計(jì)，在一定程度上影響了整機(jī)的性能。因此，我國(guó)精量播種機(jī)產(chǎn)品未來(lái)的技術(shù)研發(fā)應(yīng)重視主要功能部件的配套性，不局限于單個(gè)零部件的技術(shù)升級(jí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的整體提升。

4.4 覆土鎮(zhèn)壓性能的升級(jí)

在精量播種機(jī)產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中，覆土鎮(zhèn)壓裝置的性能是最容易被忽視的設(shè)計(jì)點(diǎn)。但在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的過(guò)程中，播種機(jī)在完成開(kāi)溝和精量播種工作后，常因?yàn)楦餐伶?zhèn)壓的質(zhì)量不合格，導(dǎo)致種子的萌發(fā)率降低，甚至影響農(nóng)作物后期的生長(zhǎng)狀態(tài)，這主要是由于覆土鎮(zhèn)壓裝置在設(shè)計(jì)的過(guò)程中缺乏創(chuàng)新，沒(méi)有充分考慮其鎮(zhèn)壓過(guò)程中的碎土和覆土能力，導(dǎo)致種子沒(méi)有完全被土壤覆蓋，或因土塊過(guò)大不能與土壤實(shí)現(xiàn)充分接觸。因此，覆土鎮(zhèn)壓裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)也應(yīng)做為未來(lái)精量播種機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，利用紋理優(yōu)化、仿生設(shè)計(jì)等先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)覆土鎮(zhèn)壓質(zhì)量的有效提升。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，播種技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效、合理開(kāi)展意義重大，更是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工作，只有播種工作以最科學(xué)的形式開(kāi)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的中耕、植保、灌溉、收獲等技術(shù)才能更好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。尤其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸向大規(guī)模連片化發(fā)展的情況下，農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)對(duì)于播種效率和播種質(zhì)量的要求進(jìn)一步提高，精量播種機(jī)作為生產(chǎn)中能夠應(yīng)用的最先進(jìn)播種設(shè)備，其技術(shù)推廣與農(nóng)民的規(guī)范操作同樣重要，只有先進(jìn)的精量播種機(jī)在正確的使用、維修、保養(yǎng)支持下，才能發(fā)揮出其真正的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而更好地保證農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的順利實(shí)施。