大型智能一體化胡蘿卜種繩播種機的研發設計

田建峰，史現都，王力濤，張岳松，馬立強，籍俊杰

（河北耕耘農業機械制造有限公司，河北 寧晉 055550）

我國胡蘿卜種植面積達到40×104hm2，占世界總種植面積的40%左右。山東、陜西、河北、河南、浙江、云南等地為主要產區。播種是胡蘿卜生產過程中的重要環節，播種的質量直接影響著胡蘿卜的生產成本、品質和產量。目前我國適宜胡蘿卜規模化播種的機具少，機械化水平低。主要原因是胡蘿卜種子外形不規則、含有一定量的揮發油，不易吸水，種子外有刺毛，容易黏結，不易分開，造成播種困難，出芽率低，使用普通播種機無法播種。隨著胡蘿卜種植規模逐年增大，市場對大型規模化胡蘿卜播種機械需求十分旺盛。

“種繩”播種技術是20 世紀80 年代在日、韓、歐美國家和我國臺灣地區開始興起的一項蔬菜精密播種技術。其核心是先利用專用精密種繩編織播種機械在室內對種子進行篩選、包衣、施藥、裹繩成盤，然后再利用胡蘿卜種繩播種機把種繩淺埋在土壤中。其特點是利用種繩把復雜的選種、定量、定位、精量播種作業程序放在室內完成，簡化田間作業程序，提高了播種質量，減少了播種用種量。能夠比較簡便地實現定量、定位精量播種量，降低成本，減少播種用工，提高田間勞動效率。另外，由于種子帶采用可降解的天然纖維物質制成，可自然分解于土中，對土壤無任何污染，符合環保的要求。當前，市場上現有的胡蘿卜播種機作業過程中存在效率低、工序遍數多，人工多，播種深淺不勻，出苗不齊，作業勞動強度大等缺點。

根據胡蘿卜種植現狀和農藝要求，研發設計一款集旋耕、起壟、種繩鋪設播種、滴管帶鋪設、鋪膜、壓土為一體的大型胡蘿卜播種機，利于促進規模化種植胡蘿卜產業的發展。

1 胡蘿卜種繩播種機主要技術參數指標

1.1 基本參數

胡蘿卜播種機基本參數，見表1。

表1 胡蘿卜播種機基本參數Tab.1 The basic parameters of carrot seeder

1.2 主要性能指標

在土地經深翻旋耕、平坦，輕度黏壤土，土壤絕對含水率15%～25%的條件下，胡蘿卜播種機的作業性能指標，見表2。

表2 胡蘿卜播種機作業性能指標Tab.2 The operating performance indexes of carrot seeder

2 總體設計與設計原理

該機采用懸掛牽引方式掛接安裝有北斗導航系統的大型拖拉機配套作業，根據胡蘿卜種植區域耕種農藝條件和胡蘿卜精密種植農藝要求，采用前懸、后播、鋪帶、覆膜、鎮壓的方式制定總體方案，作業幅寬為2.6 m，播種行數為8 行。該機由旋耕、起壟、種繩鋪設、滴管帶鋪設、鋪膜、覆土、壓土等部件組成，見圖1。

圖1 總體設計圖Fig.1 The overall design

其中，旋耕碎土機構由拖拉機動力輸出軸驅動齒輪箱刀軸作業，起壟成型和提升壓土機構采用液壓馬達為動力，以便調節成型效果和壓土量。胡蘿卜種子采用籽盤苗帶由導籽管無動力鋪設，由鋪膜機構完成地膜的鋪設。

該機設計力求結構緊湊，操作方便，符合蔬菜精密種植農藝要求。結構簡圖見圖2。

圖2 胡蘿卜播種機結構簡圖Fig.2 The structure diagram of carrot planter

3 主要關鍵工作部件的結構設計

3.1 起壟成型機構設計

該機構由外圓錐體、成型輥和中心軸3 部分組成。主要作用通過旋轉碾壓把土壤加工成適合播種、滴灌帶鋪設和地膜覆蓋的成型苗床。根據苗床高度25 cm，寬度33 cm的農藝要求，設計成葫蘆型結構，其外圓錐體直徑為58 cm、成型輥直徑20 cm、寬度62 cm。成型輥有2 個凹槽，距離可調，用于鋪設種帶。起壟成型器圖見圖3。

圖3 起壟成型器圖Fig.3 The ridging former

3.2 胡蘿卜種繩鋪設機構設計

該機構由種繩支架、固定調節座、種繩導管3 部分組成。主要控制苗帶行距、深淺，根據土質和水分能及時調整達到符合農藝要求。苗帶導管上下、左右、前后調整范圍10 mm，適用多種農作物種植要求。

圖5 種繩鋪設機構示意圖Fig.5 The schematic diagram of seed rope laying mechanism

3.3 地膜自動壓土機構設計

該機構由甩土刀盤、皮帶提升機和落土槽組成。兩壟間的土壤通過甩土刀盤逆向旋轉導入皮帶提升機，然后再由提升機輸送到落土槽分別落入壟溝，實現地膜壓蓋。提升機由液壓馬達傳動，根據需要可以調整轉速，改變上土量大小，達到覆蓋質量要求。

圖6 胡蘿卜種繩播種起壟成型示意圖Fig.6 Schematic diagram of ridge formation of carrot by rope seeding

4 試驗結果分析

2021 年4 月—9 月，試驗樣機在河北省寧晉縣和內蒙古自治區太仆寺旗進行了田間試驗和規模化種植作業。在輕度黏壤土，土壤絕對含水率24%的條件下，胡蘿卜播種機的作業性能和技術指標（胡蘿卜播種機技術指導見表3）達到設計要求。

表3 胡蘿卜播種機技術指標Tab.3 Technical specification of carrot seeder

5 其他

5.1 適應范圍

該機不僅可以種植胡蘿卜，經適當調整后可用于播種白蘿卜、紅蘿卜、蕪菁、甜菜、洋蔥、菠菜、青筍、結球甘藍、蘆筍、落葵、生菜、芹菜、白菜、小白菜、娃娃菜、菜心、蔥、雪里蕻、芝麻、油菜、辣椒、白花菜、西蘭花、油菜花等中小種子，適應性廣。

5.2 播種機技術優勢

該機復式作業，旋耕、開溝、播種、覆土、鎮壓一步完成；整地質量好，播深一致性好，可做到不露繩、等深播種；播種同時可以鋪設滴管帶，省工、作業效率高；株距可以調（配套種子編織機）；播種編織好的種繩行距4～35 cm 可以調節；行走輪輪距54～80 cm 可以調節，適用于不同幅寬的壟；播種深度1.0～5.0 cm可以調節。

5.3 建議

由于各地氣候特點不同、胡蘿卜種植農藝要求不一致，導致農機農藝不匹配。應大力推廣標準化栽培模式以及適合機械化種植和收獲胡蘿卜作物品種，提高農機農藝融合程度，加快胡蘿卜種植產業健康發展。