全浮動型玉米旋耕播種一體機設計

郭福山，陳運星

（1.湖北文理學院純電動汽車動力系統設計與測試湖北省重點實驗室，湖北 襄陽 441053；2.湖北文理學院汽車與交通工程學院，湖北 襄陽 441053）

隨著國內外工業水平的不斷進步，對農業生產的效率要求也在逐漸提高，播種作業也逐漸邁向工業化。如今機械代替人工勞動從而提高生產效率是工業大環境的進步帶來的必然趨勢，從近年來農業機械的銷量也可以看出人們對農用機械的需求也不斷增加。因此，研究發展優質的播種機對農作物的播種具有重要的現實意義[1]。

玉米作為我國主要的農作物之一，在我國各個區域均有種植。經過調查，現有的玉米播種機主要由旋耕裝置、播種裝置組成，能夠基本完成種子的播種。現有的玉米播種機不能在不影響播種深度的情況下調節旋耕土壤深度，土壤的深度所帶來的土壤水分及松軟度的影響對于種子生根發芽及吸收水分十分重要。基于傳統的播種機，本文設計了一款全新的全浮動型玉米播種機。該播種機對播種施肥裝置以及旋耕裝置進行了創新設計，在播種深度不變的情況下可以調節旋耕深度，通過改變旋耕深度間接改變土壤的含水量等，使得不同區域不同地塊的土壤對種子生根發芽提供的環境在一定程度上相同，同時改變播種施肥機構，可以提升播種機的工作效率，節約成本。

1 全浮動型玉米播種機工作流程

本文設計的玉米旋地播種一體機主要包括旋耕裝置、播種施肥裝置、覆土裝置、公路運輸裝置等4 個部分，其中運輸裝置中的機架為播種機的骨架，旋耕、播種、施肥及覆土裝置安裝于機架上。其整體結構圖見圖1。

圖1 全浮動性玉米播種一體機結構Fig.1 Full floating maize seed machine structure

該播種機的工作流程為：旋耕裝置對土壤進行松土，再利用圓盤犁開槽出適合種子播種的土溝，再利用播種施肥裝置工作，將種子箱中的種子以及所需的肥料通過不同的管道依據間行播種施肥的原則輸送到土溝中，最后通過覆土裝置將土壤覆蓋在種子上以提高土壤對玉米種子的包裹性，間接提高玉米種子的發芽率，完成播種[2]。其工作流程圖見圖2。

圖2 玉米播種機工作流程Fig.2 Work flow of maize planter

2 播種機結構及工作原理

2.1 旋耕裝置

此播種機旋耕裝置主要由連桿、刀具、刀軸總成、懸掛架、鏈條、傳動軸等組成，其結構見圖3。

圖3 旋耕裝置結構Fig.3 Structure of rotary tillage device

此全浮動玉米播種一體機利用圓周上的點繞中心旋轉時距離中心點距離不變，讓旋耕機刀具支架在動力不中斷的情況下在一定范圍內基于動力傳輸定軸轉動從而實現旋耕深度的改變。基于拖拉機液壓油泵，通過快速接頭與旋耕機的液壓油缸相連，通過液壓油缸的伸縮來驅動旋耕機架上下調節，實現不同深度工作模式的快速轉換時旋耕刀具只是相對于機架高度改變，播種機構位置未改變，播種深度未改變。

依托拖拉機后動力輸出軸輸出的轉矩通過傳動軸傳遞至轉向軸心器，轉向軸心器改變轉動方向后經傳動軸將動力傳遞至主動齒輪1，主動齒輪1 與傳動軸固定連接，隨著傳動軸的轉動而轉動，主動齒輪1 與從動齒輪1 由鏈條連接，從動齒輪1 由軸承固定在動力傳輸定軸上，同時可繞動力傳輸定軸轉動。從動齒輪1同主動齒輪2剛性連接，從動齒輪1轉動一圈主動齒輪2 也轉動一圈，一同由軸承固定在動力傳輸定軸上，主動齒輪2與旋耕刀具鏈輪由鏈條連接，旋耕刀具鏈輪與旋耕刀具支架固連，旋耕刀具支架通過軸承固定在旋耕刀具支架固定支架上，最終帶動旋耕刀具支架轉動，通過旋耕刀具支架上的刀具在土壤中切割土壤來進行松土。該設計針對不同地區的不同空氣濕度來調整播種機的旋耕深度，提高土壤局部松軟程度間接調節土壤的蓄水能力，直接的增加或減少土壤可蓄水量，為玉米種子發芽做好蓄水工作。

2.2 播種施肥裝置

播種施肥裝置主要由播種料斗、施肥料斗、圓盤覆土裝置、全浮動X型播種機構以及齒輪箱組成[3]，其結構圖見圖4。

圖4 播種施肥裝置結構Fig.4 Structure of sowing and fertilizing device

其裝置利用圓盤犁開槽，齒槽裝置會將播種料斗的種子依據所設定的距離均勻傳送到傳輸管道中，最后將土壤覆蓋，再利用齒輪機構將施肥料斗里的肥料，依據間行播種原則均勻傳送至輸料管中，完成播種施肥的過程。

傳統的播種機的播種部分通常與機架采用剛性連接，播種機若遇到較為堅硬的土壤時，其播種機構的圓盤犁會與硬物直接接觸發生碰撞，可能會損壞農機具甚至導致機構損壞，無法正常進行播種工作，減少播種機的使用期限。基于上述問題，設計的全浮動玉米播種一體機增加了全浮動X 型播種裝置，在播種過程中遇到障礙時，此裝置會自動向后上方移動越過障礙，再通過彈簧拉動播種機構恢復至原播種狀態。使用該施肥播種一體機構能夠節省播種時間，也能延長播種機的使用壽命[4]。

2.3 覆土裝置

在播種前所進行的松土作業可提高土壤的蓄水能力，但是松軟的土壤對于種子發芽過程中吸水過程卻有負面影響。因此，在種子播種后如何利用土壤中的水分成為了關鍵問題。基于此，本文擬對種子附近的部分土壤進行適當的固土作業，使得種子周圍的土壤緊貼著種子，讓種子在發芽的過程中能夠很好地吸收土壤中的水分，助力種子的萌發。

固土裝置由支架、軸承、塑料滾輪、銷軸組成[5]。可在塑料鎮壓輪里添加一定質量的填充物來提高鎮壓輪的質量，以提高種子與土壤的包裹性，其結構圖見圖5。

圖5 固土裝置Fig.5 Soil consolidation device

2.4 公路運輸裝置

公路運輸裝置由軸承組、橡膠輪，液壓油缸等結構組成，其通過液壓油缸的伸縮帶動橡膠輪的升降，實現工作模式的轉換，其整體結構見圖6。

圖6 公路運輸裝置結構圖Fig.6 Highway transport equipment structure diagram

3 結語

綜上所述，全浮動型玉米播種一體機攻克了傳統播種機對于不同區域不同的氣候條件所帶來的不同的耕種需求存在的缺陷，改進的全浮動型播種機構提高了玉米播種機的使用壽命與播種效率，能夠在減少人工的同時大幅提高播種質量和效率。有利于減輕農民在玉米播種時的勞動強度，提高播種效率和播種質量，促進我國農業技術的快速發展。