玉米深松全層施肥種行旋耕播種機關(guān)鍵部件的設計終稿

1、玉米深松全層施肥種行旋耕播種機關(guān)鍵部件的設計楊娜，張晉國，劉其潼，王浩，趙曉坤，趙曉順 （河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院 河北保定 071001）摘要：針對目前國內(nèi)玉米播種機存在播種深度不一致的問題，為了提高玉米播種播深一致性，提高播種質(zhì)量以達到增產(chǎn)的目的，本文設計了一種旋耕種行玉米播種機，該裝置可以實現(xiàn)深松、分層施肥、旋耕種行、開溝、播種、覆土鎮(zhèn)壓等功能一次性完成的播種作業(yè)，適用于大田作業(yè)。該機結(jié)構(gòu)簡單，使用時調(diào)整方便。經(jīng)田間試驗證明：整機結(jié)構(gòu)設計合理，可以達到精量播種，符合農(nóng)民種植要求。關(guān)鍵詞：玉米；種行旋耕，播種機.中圖分類號： 0引言玉米作為我國主要糧食作物之一，在河北地區(qū)已經(jīng)基本實現(xiàn)機械化

2、，但是通常玉米播種都采用免耕播種，小麥播前旋耕播種的耕作模式。玉米屬于深根性作物，玉米的大部分根系都分布在040cm的土層內(nèi)，因此土層結(jié)構(gòu)及土壤性質(zhì)對玉米根系的成長以及玉米根系的形狀、數(shù)量具有很大影響1。由于旋耕深度不夠，容易使土壤底層形成比較堅硬的犁底層，而且表層活土層變小，對玉米根系生長具有重大的影響。因此，要想使玉米更好的生長，就必須采取有效措施來改善土壤質(zhì)量。通過深松可以打破犁底層，增加土壤透氣能力和儲備水分能力。但是深松之后容易產(chǎn)生大土塊，這樣不平整的土壤容易使得種子播種深度差異性變大，影響種子出苗率以及玉米后期生長。針對上述問題，設計了一種種行旋耕玉米播種機，它能夠旋耕出一個播種苗

3、帶，提高玉米播種播深一致性，從而提高玉米產(chǎn)量。同時采用全層施肥，為玉米生長提供了一個良好的環(huán)境，實現(xiàn)一次施肥不用后期追肥，一方面能減少勞動力，另一方面也能提高化肥利用率。通過旋耕可以將麥茬秸稈直接還田，可有效提高土壤的肥力，促進玉米的生產(chǎn)發(fā)育。旋耕后玉米種植溝秸稈殘茬少，土壤旋后疏松，而且播種深度一致，容易實現(xiàn)苗齊、苗壯、苗勻，另一方面耕作效率高，農(nóng)耗時間短，為夏玉米早收稿日期：基金項目：“十二五”國家糧食豐產(chǎn)科技工程（2011BAD16B08）作者簡介：楊娜(1989-)，女，河北邯鄲人，在讀碩士研究生， (E-mail)1690534027qq. com。通訊作者：張晉國（1957-），男

4、，河北石家莊人，教授，博士生導師，(E-mail) zhangjinguo。播爭取足夠時間，還能節(jié)約玉米種植成本，有效避免秸稈焚燒從保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展2。1玉米深松全層施肥種行旋耕播種機整機裝置及其工作原理1.1 結(jié)構(gòu)該玉米深松全層施肥種行播種機與大型拖拉機配套使用，采用三點懸掛。該裝置由機架、深松鏟、可調(diào)全層施肥裝置、種行旋耕裝置（旋耕機）、四連桿機構(gòu)、地輪、圓盤開溝器、排種器、鎮(zhèn)壓輪、肥箱和種箱組成。該裝置結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示：圖1. 玉米深松全層施肥種行旋耕播種機的結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structure diagram of maize subsoiling whol

5、e layer fertilization for rotary tillage sowing machine1. 機架 2.肥箱 3.變速箱 4.地輪 5.種箱 6.鎮(zhèn)壓輪 7.排種器 8.播種開溝器 9.旋耕機 10.深松鏟表1.整機參數(shù)Tab1. Machine parameters序號項目單位參數(shù)1外形尺寸（長×寬×高）mm2100×2200×15002配套動力范圍kw903掛接方式三點懸掛4工作幅度cm220-2405工作行數(shù)行46行距cm607機組前進速度kmh4.28深松深度cm259粒距cm6檔可調(diào)10施肥深度cm16-251.2 工作原

6、理該裝置是在前梁上裝有深松鏟，后梁與旋耕機機架連接，玉米播種機在拖拉機的牽引下前進，拖拉機輸出的動力由齒輪箱傳給旋耕機的動力軸，帶動軸上的旋耕刀旋出苗帶，旋耕的苗帶中心和深松鏟中心的距離是10cm,深松施肥后旋耕出一個播種苗帶，施肥采用可調(diào)全層施肥裝置將化肥分施在1025cm的土壤中，深松的深度為25cm，播種苗帶為6cm，行距為60cm。開溝器中心與苗帶中心重合，經(jīng)圓盤開溝器開溝，排種器在地輪的驅(qū)動下完成播種，播種完成后用單體的橡膠輪進行鎮(zhèn)壓，完成播種作業(yè)。2種行旋耕裝置的設計2.1深松鏟與旋耕苗帶的布置玉米免耕播種機工作的田間有大量雜草和小麥秸稈覆蓋在地表，對后續(xù)進行施肥和播種有很大影響3

7、，針對這種情況，在播種機最前端旋耕機的旋耕刀軸上設計了旋刀式苗帶清整裝置，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2 所示（從播種機的正前方看），它主要由深松鏟和旋耕刀軸以及旋耕刀軸上的旋耕刀組成，工作時依靠拖拉機輸出的動力經(jīng)變速箱后帶動刀軸旋轉(zhuǎn)，旋耕刀將秸稈切斷，同時劃破地表，對播種苗帶進行清整，為后來排種器的播種作業(yè)奠定基礎。設計的深松鏟和旋耕苗帶中心間距為10cm,這樣既能保證將深松造成的大土塊打碎，又避免了深松和旋耕苗帶中心在一條直線上造成播深不一致，甚至會出現(xiàn)澆水后種子下陷的問題。旋耕深度為8cm，旋耕后的溝底平整，大大提高了播深一致性。圖2.旋耕刀與深松鏟相對位置的布置Fig. 2 Rotary blad

8、e and the relative position of the layout of deep loosening shovel1.深松鏟 2.旋耕刀3.旋耕刀軸2.2旋耕刀的排列采用在旋耕刀軸周向平均分布四個旋耕刀，分別為兩個旋耕直刀，兩個旋耕彎刀，其中一個周向是直刀，另一個周向相同位置為彎刀，以這種方式交相排列，一組旋耕刀由兩個周向八把旋耕刀組成，四把彎刀分別彎向中心，兩組旋耕刀的中心距離為60cm，總共有32把旋耕刀組成旋耕苗帶。一個周向如圖3所示，工作時由旋耕刀軸帶動旋轉(zhuǎn)，旋耕刀相繼入土，兩把相向的彎刀入土破茬，形成溝寬6cm的播種溝，直刀和彎刀相繼入土，可以更好的打碎土塊，形成平

9、整的溝底。圖3.旋耕刀周向布置Fig.3 Rotary blade circumferential layout1.旋耕直刀 2.旋耕彎刀 3.旋耕刀軸2.3周向旋耕刀數(shù)量對比2.3.1 地表對比本設計分別進行了周向四把和周向兩把旋耕刀的對比，通過對比發(fā)現(xiàn)，四把旋耕刀可以更好的將土塊打碎，可以清理出更加平整的苗帶。以下圖4是周向兩把和周向四把旋耕刀分別實驗室后地表情況的對比圖。圖4.旋耕后地表對比圖Fig. 4 Comparison of rotary surface2.3.2 試驗數(shù)據(jù)分別測量了周向四把旋耕刀和周向兩把旋耕刀的碎土程度，測量的方法是兩塊地分別選擇四組5m長的距離測量土塊的大小

10、，土塊分為15cm以上、15到10cm、10cm到5cm以及5cm以下的，并進土塊大小土塊數(shù)量(5m內(nèi))周向四把刀周向兩把刀<5cm21 16 1 9 1710 13 16 95cm<10cm8 9 12 1015 12 19 1610cm<15cm5 3 7 410 8 14 1215cm1 0 2 13 6 4 5行記錄。表2.土塊破碎程度Tab.2 Clod crushing degree 實驗數(shù)據(jù)說明，周向四把比周向兩把旋耕刀碎土程度更好。3.鎮(zhèn)壓裝置的選擇鎮(zhèn)壓輪是玉米播種機的重要組成部件，合適的鎮(zhèn)壓不但能夠提高土壤的松碎程度與地表平整度，使其表層松軟、下層密實，還可

11、以減少土壤中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，加強土坡毛細管作用，起到“調(diào)水”和“保墑”的作用，為種子出苗和生長創(chuàng)造良好的條件4。免耕地表秸稈殘茬較多，現(xiàn)設計的鎮(zhèn)壓輪（如圖5）采取對行鎮(zhèn)壓，減少其它部分帶來的阻力，彈簧可以根據(jù)地表自動調(diào)節(jié)，使用方便。單體仿形保證對種子不帶來不利影響。本設計對比了單體對行橡膠鎮(zhèn)壓輪和雙斜鎮(zhèn)壓輪，結(jié)果顯示橡膠輪能更好實現(xiàn)覆土和鎮(zhèn)壓功能，以下為對比圖6：圖5. 鎮(zhèn)壓輪 Fig.5 pressing wheels圖6. 鎮(zhèn)壓輪對比試驗Fig.6 Experimental comparison of press wheel4實驗結(jié)果與分析該機子6月12和13號在河北辛集進行了實驗

12、播種，得到了玉米種子播種深度和深松深度等數(shù)據(jù)，其中深松深度達到了25cm，符合河北省關(guān)于深松的相關(guān)標準（河北省深松深度標準為大于等于25cm5）。測播深是選擇機子不同的四行分別挖出25顆種子，測出這25顆苗的播種深度，并計算每組的變異系數(shù)，并且與沒有使用旋耕裝置的玉米播種機播深進行對比，得到實驗結(jié)果如表3所示：表3. 播種深度 Tab.3 sowing depth平均播深（mm）變異系數(shù)（%）旋耕播種機 38.29 16.25 46.72 15.05 40.25 15.75 42.53 14.89不帶旋耕播種機 52.94 31.83 52.11 33.45 51.26 32.33 51.98

13、 33.12通過對比分析，該機子的平均變異系數(shù)為15.49%，不帶旋耕的播種機的平均變異系數(shù)為32.68%，該機子播種深度一致性更好，但是各行之間的播種深度一致性還存在一定的問題，需要進行試驗改進。5. 總結(jié) （1）通過實驗，證明該玉米播種機可以提高玉米播深一致性，提高了播深一致性就能提高玉米產(chǎn)量，達到增產(chǎn)目的。 （2）旋耕苗帶裝置可以使土壤更加平整，又可以處理一部分遺留下來的小麥殘茬，可以提供更好的播種條件。 （3）通過不同的刀座間距離實驗確定合適的播種寬度為6cm。 （4）目前旋耕刀排列和安裝方式可以基本滿足播種要求，之后我們可以進行更加深入的研究。 （5）該機子采用了簡單可靠的機構(gòu)和通用

14、零部件,具有使用可靠,易加工、成本低，互換性強的優(yōu)勢，在經(jīng)濟上滿足了廣大老百姓的要求。 （6）各關(guān)鍵部件均采用可調(diào)裝置，更大范圍適應了不同農(nóng)藝參數(shù)的播種作業(yè)。 （7）同行播種深度一致性較高，不同行的播種深度還存在不一致問題，需要進行進一步的研究。參考文獻1張晉國,趙金. 玉米深松全層施肥精量播種機的設計J. 農(nóng)機化研究,2012,10:89-91+95.2梁關(guān)會,任省茂,張杰. 玉米帶狀旋耕播種技術(shù)的優(yōu)點及效益分析J. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011,11:124.3李復輝,刁培松,杜瑞成,崔強,張銀平,李騰. 內(nèi)嵌勺盤式舵輪免耕施肥播種機的研制與試驗J. 農(nóng)業(yè)工程學報,2013,19:16-23.4

15、 張小麗. 2BXJF-12型小麥播種機的試驗研究D.保定:河北農(nóng)業(yè)人學,2006,48-49.5趙金. 玉米免耕深松全層施肥精量播種機的研究D.河北農(nóng)業(yè)大學,2012.Design of subsoiling whole layer fertilizer of corn and rotary seeder row planter key componentsYang Na ，Zhang Jinguo ，Liu Qitong， Wang Hao， Zhao Xiaokun Zhao Xiaoshun（College of mechanical engineering of Agricultur

16、al University Hebei ，Baoding 071001，China）Abstract: In view of the present situation of domestic sowing corn planter depth is not consistent, in order to improve corn planting depth consistency, improve sowing quality to achieve the purpose of increasing production, this paper designs a kind of rota

17、ry tillage corn seeder row, this device can realize the deep scarification, fertilization and tillage row, ditching, sowing, repression function one-time sowing, suitable for field work. The machine has the advantages of simple structure, convenient adjustment when in use. The field tests show that the structure de