0 引言

馬鈴薯的播種環節作為其整個栽培環節中的重要部分之一,不僅勞動強度大,而且播種時間緊、農藝要求高,其播種質量的好壞將直接影響馬鈴薯產量的高低.馬鈴薯機械化播種集開溝、施肥、播種、覆土、起壟等作業于一體,是一種綜合性的種植方式.與傳統作業相比,采用機械化播種可使出苗早 3 ~ 5 天,苗多、苗齊,具有抗旱、保墑、省工、節肥的作用; 同時,播種深淺一致、株行距均勻、作業質量和效率高; 后期植株生長壯,抗病能力強,大薯率高,為馬鈴薯中耕和收獲等田間作業實現機械化提供了可靠保證.

近年來,隨著馬鈴薯產業結構的調整和種植規模的不斷擴大,我國已成為世界上最大的馬鈴薯種植國和產出國,種植面積占世界的 1/4,產量占世界的 1/5.但國內對馬鈴薯播種機械的研制比較晚,發展較慢,機型較少,適應性差,充種率低、漏播率和重播率高、補種難一直是馬鈴薯機械化播種的瓶頸.為此,研制了一種帶有新型取種播種裝置的馬鈴薯播種施肥聯合作業機械.

1 整機結構與工作原理

該機具采用三點懸掛方式,與 14. 7 ~ 25. 7kW 四輪拖拉機相配套,主要包括機架、地輪、開溝器、施肥裝置、播種裝置、起壟覆土裝置及覆膜裝置等,一次性完成開溝、施肥、播種、起壟覆土、覆膜、膜上覆土等作業.整機結構緊湊,布局合理,適合大壟雙行種植模式,株行距可調,施肥量可調,播種裝置獨特,漏播率和重播率低,對中小地塊的田間作業適應性強.

播種機的整體結構如圖 1 所示.工作過程為: 拖拉機牽引播種機前進,地輪旋轉提供的動力通過鏈傳動傳遞給施肥裝置和播種裝置,將肥料和種薯投放在開溝器開出的種溝內,隨后由起壟覆土裝置完成種溝覆土作業.其中,起壟覆土裝置動力由拖拉機動力輸出軸提供,通過萬向節經變速箱帶動進行旋耕起壟.覆土之后,依次由覆膜裝置、覆土裝置完成壟上覆膜、膜上覆土等工序.

作業前,根據種植區域的農藝要求調整機具.調整地輪距以滿足不同壟距要求,壟距范圍為 85 ~120cm; 調整開溝器以滿足開溝深度要求,開溝深度范圍為 8 ~ 15cm; 調整升運鏈橫向距離以調節行距,行距在 24 ~28cm 之間.在株距調節塔形輪上選取合適的鏈輪作為動力輸出鏈輪,與播種傳動軸上的驅動鏈輪配合使用實現株距調節.有 4 種株距可供選擇:20、25、30、35cm.起壟高度可調節,最大 25cm.覆膜寬度 80 ~95cm.

2 主要零部件設計

2. 1 排種裝置

排種部件是馬鈴薯播種機研制的關鍵,其設計的合理與否將影響到作業質量的好壞,會對馬鈴薯的產量造成影響.當 1 塊或多塊種薯進入到排種部件時,通過一定技術手段有效剔除多余種薯,實現馬鈴薯的單塊精密播種,降低漏播率和重播率,是播種機械研制的核心問題.

該播種機排種裝置在目前使用較廣泛的鏈勺式排種結構基礎上進行了創新,如圖 2 所示.受仿生學的啟發,模仿人的手指并攏抓取物體及物體可以透過指縫或者受到手指的擠壓而掉落的過程,機具采用了指狀取種勺結構.排種裝置具體工作過程如圖 3 所示.

工作時,地輪提供的動力通過動力傳動鏈條傳遞給升運鏈動力軸,升運鏈動力軸上安裝有動力傳動塔形被動鏈輪和升運鏈主動鏈輪; 動力軸帶動升運鏈主動鏈輪轉動,通過升運鏈條將動力傳遞給升運鏈被動鏈輪,帶動升運鏈被動鏈輪轉動; 升運鏈條裝配有指狀取種勺并繞升運鏈主動鏈輪和被動鏈輪做回轉運動; 指狀取種勺隨升運鏈上升,經過種箱時舀取至少 1塊種薯; 繼續上升過程中,安裝在每兩個取種指之間的清種隔板對種塊施加推力作用,外側隔板最先發揮作用,將種塊向取種勺中間推動,隨后內側隔板依次發揮作用,最后將多余的種塊推出取種勺,實現清種目的,達到精播要求.

2. 2 施肥裝置

施肥裝置主要包括肥箱、排肥器和導肥管等,其動力由地輪通過鏈傳動提供.肥箱安裝在排種裝置前方,排肥器使用外槽輪排肥器,排出的肥料通過導肥管落在開溝器開出的溝內.施肥深度可以通過調節開溝鏟的開溝深度實現,施肥量的大小通過排肥槽輪工作長度控制.

2. 3 起壟覆土裝置

馬鈴薯播種機對覆土裝置的要求是覆土深度一致、覆土嚴密,覆土時不改變種子在種溝內的位置.本設計中采用特殊結構的旋耕刀,旋耕刀動力由拖拉機動力輸出軸帶動的變速箱經鏈傳動提供.作業時,旋耕刀將大塊土壤打碎,通過高速旋轉的離心作用將碎土均勻覆蓋在種塊上,同時旋耕刀開出壟溝,一次性完成起壟覆土作業.該起壟覆土裝置能夠滿足不同地勢、不同土壤條件的地塊作業要求.

2. 4 覆膜裝置

馬鈴薯采用壟上覆膜種植模式,能夠提高地溫,增強保水能力,促進增產增收,對干旱地區具有重要的經濟意義.該機具的覆膜裝置可拆卸,能夠靈活適應不同種植模式的要求.覆膜裝置主要包括薄膜懸掛架、壓膜輥、壓膜輪和覆土鏟等.懸掛架寬度可以調節,以適應不同覆膜寬度作業要求,覆膜寬度范圍80 ~ 95cm.

3 田間試驗研究

樣機田間試驗選在膠州市膠萊鎮大趙家村進行.試驗前,土壤已經旋耕機旋耕,濕度條件適中,無雜草,試驗面積 667m2.根據當地馬鈴薯種植模式,試驗前通過塔形鏈輪的組合將株距調節為 30cm,壟距調節為 85cm,開溝深度設置為 12cm.隨后,在試驗區內進行了株距檢測,每次試驗測量距離選為 20m,并在測距內選取 5 株進行測量.田間試驗測試數據如表 1所示.

4 結論

1\\) 所設計的馬鈴薯播種施肥聯合作業機具,結構布局緊湊合理,能夠一次性完成開溝、施肥、播種、起壟、覆土、覆膜等田間作業,操作方便,作業靈活.設計的指狀取種播種裝置結構獨特,作業性能好,漏重播率低,不需要人工補種,大大節省了人力,提高了生產效率.

2\\) 根據田間生產試驗檢測數據,該馬鈴薯聯合作業機具的平均漏播率為 0. 91% ,平均重 播 率 為1. 17% ,平均株距偏移率為 7. 28% ,滿足行業相關標準要求.

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