劉守祥 (長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

許登旭 (湖北省洪湖市園林中學(xué)，湖北 洪湖 434200)

油菜播種施肥機(jī)的設(shè)計(jì)

劉守祥 (長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

許登旭 (湖北省洪湖市園林中學(xué)，湖北 洪湖 434200)

結(jié)合江漢平原及周邊地區(qū)油菜播種施肥和現(xiàn)有動(dòng)力機(jī)械的現(xiàn)狀，提出了油菜播種施肥機(jī)械的設(shè)計(jì)方案，介紹了其工作原理，對(duì)播種施肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了主要機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定原則。

油菜； 播種； 施肥機(jī)； 設(shè)計(jì)

油菜不僅是食品油的優(yōu)質(zhì)原料，也是替代柴油等的能源作物，其適應(yīng)性強(qiáng)、種植潛力大、增產(chǎn)潛力高、品種資源豐富。油菜稻田免耕直播技術(shù)是油菜輕型化栽培的內(nèi)容之一，是冬季綠色生物覆蓋保護(hù)性耕作、平衡增產(chǎn)的免耕種植模式。近幾年來(lái)，該種植模式在江漢平原及其周邊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用面積逐年增加，但由于人工實(shí)施，原本具有輕型高效、操作簡(jiǎn)便、節(jié)省用工的優(yōu)勢(shì)未能體現(xiàn)，延緩了該技術(shù)大面積實(shí)施的進(jìn)程。因而設(shè)計(jì)與該區(qū)域的自然環(huán)境相適應(yīng)、并與該區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要?jiǎng)恿恳龣C(jī)械相匹配的油菜精量播種機(jī)，是促進(jìn)油菜稻田免耕直播技術(shù)快速轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力、減輕該地區(qū)農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度的重要途徑。

1 油菜播種施肥機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

江漢平原及周邊地區(qū)油菜種植模式一般為：廂寬1.8～2.2 m，密度8 000株/666.7 m2，行距0.35 m，株距0.40 m；在水稻種植后的田地進(jìn)行移栽或直播；農(nóng)用牽引動(dòng)力主要是雙輪驅(qū)動(dòng)、三點(diǎn)支撐、乘坐駕駛的聚久—121型、黃鶴—12型、工農(nóng)-12型的手扶拖拉機(jī)或相類似機(jī)型。

1.機(jī)架；2.排種機(jī)構(gòu)齒輪；3.種肥導(dǎo)板；4.種肥箱； 5. 排種機(jī)構(gòu)；6.種肥清理器；7.鏈條；8.后輪軸； 9.驅(qū)動(dòng)齒輪；10.棘輪；11.行走輪；12.覆土鎮(zhèn)壓器； 13.種肥導(dǎo)管；14.開(kāi)溝器；15.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the whole machine

油菜播種機(jī)以上述類型手扶拖拉機(jī)為動(dòng)力，選用牽引式[1]的連結(jié)方式完成田間作業(yè)。整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，工作幅寬為箱寬的1/2，每次完成2列的播種和施肥。其主要由機(jī)架、開(kāi)溝器、種肥箱、排種機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、覆土鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)地輪等機(jī)構(gòu)組成。排種施肥機(jī)構(gòu)由與棘輪輪轂固結(jié)的鏈輪來(lái)驅(qū)動(dòng)，播種機(jī)前部裝有可調(diào)整深度的開(kāi)溝器，中部設(shè)置排種導(dǎo)板及導(dǎo)管，后面直接安裝覆土鎮(zhèn)壓器，開(kāi)溝器、播種施肥器和鎮(zhèn)壓器各自在一條直線上；整機(jī)作業(yè)時(shí)由棘輪支撐，轉(zhuǎn)移時(shí)由行走輪支撐，如圖1所示。

2 油菜播種施肥機(jī)工作原理

機(jī)組進(jìn)入田間后，將開(kāi)溝器的高度調(diào)整到適宜位置，卸掉運(yùn)輸行走輪，棘輪上均布的錐齒在播種機(jī)自重作用下刺入土壤。機(jī)組前行，開(kāi)溝器在播種施肥導(dǎo)管的正下方開(kāi)出溝槽；棘輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，與之固結(jié)的鏈輪驅(qū)動(dòng)種肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)種肥軸上的窩眼位于種子箱和肥料箱出口下方30°范圍時(shí)，實(shí)施取種取肥；在種肥導(dǎo)板作用下，種籽和肥料密閉在窩眼內(nèi)隨種肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)種肥軸脫離導(dǎo)板時(shí)，種子和肥料依序由排種導(dǎo)向管進(jìn)入溝槽內(nèi)，對(duì)于窩眼內(nèi)未完全掉落的種子和肥料由種肥刷進(jìn)行清理，仍由排種導(dǎo)向管進(jìn)入溝槽；之后，覆土機(jī)構(gòu)將種子和肥料覆蓋和鎮(zhèn)壓，完成播種和施肥、覆土鎮(zhèn)壓工序。

3 播種施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.種肥軸； 2.鏈輪；3.主軸；4.種孔；5.排種肥導(dǎo)管； 6.種肥導(dǎo)板；7.容肥孔；8.種肥刷圖2 排種肥機(jī)構(gòu)示意圖Figure 2 The illustrative diagram for the seed and fertilizer

播種施肥機(jī)構(gòu)由種肥軸、種肥導(dǎo)板、種肥導(dǎo)管和種肥刷組成(圖2)。種肥軸上相距0.40 m的徑向截面上分別布有容種(肥)孔，容種孔和容肥孔軸向相距0.1 m，相位角相差15°，孔的正上方分別與種箱和肥料箱連接，其容積由排種量和施肥量決定[1]；種肥軸通過(guò)內(nèi)嵌式法蘭盤(pán)與主軸固接，傳動(dòng)軸的一端固結(jié)有鏈輪。通過(guò)改變孔容積的大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)油菜小籽粒作物的精少量播種。

4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

4.1 棘輪直徑的確定

拖拉機(jī)田間作業(yè)理論速度一般為1.9 km/h，考慮工作時(shí)滑轉(zhuǎn)率[3]的影響，實(shí)際作業(yè)速度在1.8 km/h左右，結(jié)合油菜直播的農(nóng)藝技術(shù)要求，有：

1 800=60πDn

(1)

式中，n—棘輪轉(zhuǎn)速(r/min)；D—棘輪的工作直徑(m)。

當(dāng)棘輪轉(zhuǎn)速在9～60 r/min時(shí)，對(duì)種肥軸充種率和充肥率較為有利，播種量和施肥量均較穩(wěn)定[3]。兼顧棘輪轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)，將引起種子和肥料的振動(dòng)頻繁，過(guò)于密集，不利于充種和充肥，特別是可能損傷種籽；轉(zhuǎn)速過(guò)慢時(shí)，不利于種籽和肥料的自然流動(dòng)。經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)得知：當(dāng)棘輪轉(zhuǎn)速n在15 r/min左右時(shí)，各方面性能指標(biāo)均較好。由式(1)即可確定棘輪的直徑。

4.2 種肥軸直徑的確定

種肥軸直徑主要由轉(zhuǎn)速和農(nóng)藝技術(shù)所要求的株距來(lái)綜合確定；當(dāng)種肥軸上窩眼的線速度不大于12 m/min，轉(zhuǎn)速在9～60 r/min之間時(shí)，種肥軸上窩眼的充實(shí)率較高[3]。則有：

V=nπd≤12 r/min

(2)

式中，n—轉(zhuǎn)速(r/min)；d—種肥軸工作直徑(m)。

考慮油菜種籽和肥料的流動(dòng)性，特別是肥料的流動(dòng)性較差，其轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，否則其充實(shí)率達(dá)不到規(guī)定的農(nóng)藝要求；若轉(zhuǎn)速過(guò)慢，油菜種籽和肥料在箱中相互間停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，相互間粘滯力增加[2]，油菜種籽和肥料的流動(dòng)性同樣降低。在綜合考慮油菜直播時(shí)的農(nóng)藝要求后，即可確定種肥軸直徑d及轉(zhuǎn)速n。

5 小結(jié)與討論

(1)油菜播種施肥機(jī)構(gòu)改由棘輪驅(qū)動(dòng)，可克服動(dòng)力機(jī)蹲窩或滑移對(duì)作業(yè)質(zhì)量的影響，提高播種質(zhì)量，保證油菜的株距在農(nóng)藝要求限定的范圍內(nèi)。

(2)油菜播種施肥機(jī)與現(xiàn)有的動(dòng)力機(jī)械配套，可避免農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械的重復(fù)投資，提高農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械的利用率。

(3)油菜播種施肥機(jī)將播種和施肥工序結(jié)合，可提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)成本，使油菜播種作業(yè)省錢(qián)、省時(shí)、省事，如將傳動(dòng)鏈輪合理配置，還可適應(yīng)不同株距的作物的播種和施肥。

[1]北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)(上)(第2版)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.37～38，194～200.

[2]沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械 [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1993.10～21.

[3]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.63～64.

S223.2;S224.2

A

1673-1409(2009)02-S078-02

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.02.022

2008-10-14

劉守祥(1964-)，男, 湖北洪湖人,高級(jí)工程師,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與農(nóng)業(yè)機(jī)械化的研究.