某系列免耕播種機結構設計

李 妍

（錦州市農業農村綜合服務中心，遼寧錦州 121000）

0 引言

我國東北地區糧食年產量占全國的1/4，糧食調出量占全國的1/3。作為重要經濟作物的玉米，產量占全國的33%，種植面積達3億hm2，東北三省、內蒙古的玉米種植面積就有1.44億hm2。近兩年來，耕地由一家一戶的種植，向種植大戶、農業種植合作社集中耕種。以往老傳統種植玉米翻、耕、耙、種等都是單一的農機器具，作業時間長，使部分玉米播種錯過最佳播種期，經濟效益不高。另外，我國北方地區春播季節時易旱，實行免耕播種保護性耕作技術迫在眉睫。提高玉米出苗率，不只是季節地表溫度和濕度的問題，提出一種切實可行的保護性耕作技術迫在眉睫。經過60多年的長期摸索，我國總結形成了以秸稈覆蓋少/免耕為特點的保護性耕作技術，主要包括免耕技術、條耕技術、秸稈覆蓋壟作少耕技術，以及覆蓋耕作與垂直耕作等主要技術模式。在供給側改革的背景下，隨著我國農業機械化的不斷發展，玉米免耕播種技術在提升農業耕種效率上起到了巨大的助推作用。2019年，我國免耕播種面積為822萬hm2，2020年為1 667萬hm2，2021年為1 780萬hm2，2022年計劃面積為1 893萬hm2。

免耕播種作為我國農業機械化技術的重要領域之一，播種機根據播種方式的不同，也細分為撒播型、條播型、穴播型、精密性和聯合性五種。播種機發展經歷了由20世紀50～60年代，以小型柴油發動機和帶有劃線器及種子儲存裝置的播種機為代表的動力化階段，到20世紀90年代，以種子點播、整合深松機和翻轉器的現代播種機的發展階段。近年來，我國播種機械行業取得了巨大進步，根據2020年的數據，我國播種機補貼銷量已達到159 211臺（套），播種機補貼銷售額達24.52億，免耕播總計保有量達106.9萬臺，同比增長3.4%，精量播種機寶藥量達413.4萬臺，同比增長0.9%。

目前，免耕播種機的主要發展趨勢包括：自動化、智能化。免耕播種機將具備自主導航、定位、避障、智能翻地、植株識別等多種功能，操作更為便捷高效。一是功能集成化。現代免耕播種機除了具備傳統的播種、施肥、翻地等功能外，還將形成涵蓋作物保護、捕食害蟲、采摘、低空滴灌等多種功能的一機多能復合機型，達到資源整合、降低生產成本的目的。二是環保化。降低廢氣排放量，減少能耗及負擔等，從而提高免耕機在環境保護方面的貢獻。三是提供多元化解決方案。針對不同農作物和不同地域、環境、土壤等特殊需求，免耕機需要制定不同的解決方案。發展多元化解決方案，對于適應不同的生態環境、增強產品適應性和提高綜合農業生態效益，具有非常重要的意義。

針對以上問題，經過兩年的研制，項目提出了某系列免耕精量播種機，該播種機能一次性完成免耕滅茬、播種施肥、保墑等作業。還能改變田間的微地形，增加了對太陽能的吸收量，增大太陽光照射與空氣進行熱交換的面積，提高了土壤的溫度。另外，能夠促使有機質濃度的增加。經測量，約有1 200～1 500 kg/667m2的干物質作物根茬完全還田。

1 設計原理

為了適應土地集中耕種，實現玉米種植作業中省力、省錢、增產，增加經濟收入，并針對傳統玉米播種作業中，翻、耕、耙、種等作業工序重復使用的問題，免耕播種機通過旋耕刀，將未處理的秸稈和作物根部切斷，將排出的種子和肥料通過開溝器落入溝槽中。之后，由后部的鎮壓輪或鎮壓輥通過自身重量和摩擦力將松開的土壤壓實。它是重點圍繞免耕滅茬、播種施肥、保土保墑等作業于一體的聯合作業方式。在設計過程中，對機具壟數、壟距、傳動鏈、旋耕滅茬總成等部件數據進行了改進改造，并開展了作業機具應用與示范。

免耕滅茬播種機是由主軸箱，免耕滅茬組合，播種、施肥、限深、土、鎮壓組合等幾個部分組成（圖1）。該機適用于2壟、4壟（兩種模式進行切換）玉米播種，并可根據用戶的需要定做5行以上播種。技術規格與性能參數（表1）。

表1 技術規格與性能參數

圖1 免耕精量播種機結構示意圖

2 重要部件設計

2.1 旋耕滅茬總成結構

滅茬總成是通過拖拉機的后輸出軸的動力，經過側面圓錐齒輪和側邊齒輪嚙合帶動，經萬向節傳動軸傳遞給主軸箱，經過半軸傳遞給邊箱總成。邊箱總成的法蘭與旋刀軸的連接刀軸與刀盤焊合，1片刀盤安裝6個滅茬刀片，通過旋轉實現根粉茬根粉碎。旋耕滅茬機與拖拉機采用三點懸掛鏈接，作業時，需保障萬向傳動軸偏置角度不得大于15°，田間旋刀離地高度在150～250 mm范圍內。待作業完成后，旋耕滅茬機旋刀段恢復250 mm以上離地高度。

旋耕刀片上采用多區段雙螺旋線形排列，從根本上克服了傳統旋耕刀具在常規排列下出現的，滅茬耕地后地表高度不平、土壤分布不均的缺點。滅茬刀片在排列上采用全刀盤結構，壟體部分采用8把滅茬刀片，非壟體部分采用4把滅茬刀片。這樣既可以達到作物根茬粉碎率高、留茬率低的效果，并且滅茬刀與旋耕刀的排列為中心對稱排列，也保證了作業中的受力均勻。由于本旋耕滅茬總成在結構上采用了側邊傳動，體現出結構接單，通過單獨拆下側面錐形齒輪，可以達到變速的目的。刀具旋轉轉速控制在270～300 r/min較為合適，有利于土壤的細碎和均勻混合。

2.2 播種、施肥、限深、覆土、鎮壓總成

播種、限深、覆土、鎮壓總成主要由排種前支架、排種器調節支架、前犁固定座、后犁固定支架、排種器總成、肥料箱、覆土盤、壓地輪等組成。排種器前支架用U型卡絲與主梁連接，前支架與排種器調節支架中間裝有兩個活動軸左右移動用來調節壟距，調節支架前方的前犁固定座來固定開溝器，開溝器通過螺栓孔的位置，調節深施的深度。調節支撐架采用四連桿裝置，中間裝有限深板，運行平穩，確保在凸凹不平地帶深度一致。調節支架后，可連接排種器，后犁固定支架固定播種開溝器，同時施肥。播種器的后端連接覆土器支架，覆土器支架上裝有覆土器、壓輪，壓輪上有定位絲桿，可以在不用限深板的情況下調節播種的深度（圖2）。

圖2 播種、施肥、限深、覆土、鎮壓總成

2.3 其他部件改型升級

在液壓風機選用上，采用液壓馬達驅動風機，可有效避免地頭掉種，風壓更穩定。排種方式上，采用高性能的氣吸式排種器，無調整項，可播種多種作物，播種精度高，作業速度快。采用平行四連桿同步仿形機構，保證了播種深度一致性。在上置傳動機構設計中，采用上置雙側同步傳動機構，有效防止了秸稈、塵土進入傳動系統而影響工作。

設計獨特結構的秸稈清理部件，即使全部秸稈覆蓋地表，也能將苗帶秸稈清理徹底，具有切斷、清理秸稈和碎土三重作用，苗帶秸稈清理徹底。增設可施口肥裝置，增設的施口肥裝置，實現了底肥、口肥一次施入，簡化了生產環節。智能化程度提升。采用六位一體監控器，具有作業速度監測、底肥堵肥和缺肥報警、漏播報警、播種粒數統計、作業面積統計、口肥監控六大功能。電子監控，無后顧之憂，可進行漏播報警，并計算行播種株數。

3 結論

本文介紹了某系列免耕精良播種機在設計原理、重要創新部件方面的設計方案。在推廣應用中，該整地機作業質量較好，可以一次性完成滅茬、旋耕、播種、施肥、保墑等作業，提高土壤含水量，防止風蝕，培肥地力，節約作業成本。碎土率達92%以上，其碎土率和破茬率都高于多次耕作機械，分層顯著，透氣性好，并且不擾亂土層，滿足農藝要求。同時，節省能耗，在同等作業面積上，節耗率達16.7%，有效減少了農機投入，降低了作業成本。