李學(xué)強(qiáng) 孫傳祝 盧延芳 等

摘要：針對(duì)現(xiàn)有馬鈴薯播種機(jī)存在的播種株距、間隙及振幅無法調(diào)整，極易產(chǎn)生漏種或重種等問題，增設(shè)了株距調(diào)整裝置，提高了播種機(jī)的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，更換、調(diào)整株距方便；增設(shè)間隙調(diào)整裝置之后，可以方便地調(diào)整導(dǎo)薯筒與薯種碗之間的相對(duì)位置，避免了馬鈴薯種從薯種碗與導(dǎo)薯筒之間落下，徹底解決了重種或漏種問題；增設(shè)了振幅調(diào)整裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄即可改變凸塊與滾輪之間的相對(duì)位置，從而達(dá)到調(diào)整輸送帶及薯種碗振動(dòng)幅度的目的。

關(guān)鍵詞：株距調(diào)整；間隙調(diào)整；振幅調(diào)整；馬鈴薯播種機(jī)

中圖分類號(hào)：S223.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）20-5140-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.054

Design on the Adjustable Parameters Potato Planter

LI Xue-qiang1，2，SUN Chuan-zhu2，3，LU Yan-fang2，3，WANG Fa-ming2，3，SU Guo-liang1，2，WANG Lin-lin1，2

（1. Shangdong Xicheng Agricultural Machinery Science and Technology Co.， Ltd.， Dezhou 253600， Shandong， China； 2.Shandong Provincial Intelligent Engineering and Technology Research Center for Potato Production Equipment， Dezhou 253600， Shandong， China； 3.School of Mechanical Engineering， Shandong University of Technology， Zibo 255091， Shandong， China）

Abstract：With the aim to solve the problems of plant spacing， gap and vibration amplitude of the seeding which could not be adjusted， and to avoid the phenomena of loss sowing or repeat planting， three devices were added to potato seeder. The spacing adjustment device could be used to improve the adaptation of sowing machine. The device was simple and reliable. What's more， it was also convenient to replace or to adjust the plant spacing. The gap adjusting device was added to regulate the relative position between the potato guide tube and the potato tuber bowl， and to avoid falling of potatoes from the gap between the cylinder and the potato bowl. Moreover， the problem of leakage or double seeding could be solved completely. The amplitude adjustment device was added， it could change the relative position between the convex block and the wheel if its handle was rotated. It was indicated that the vibration amplitude of the conveyor and the vibration amplitude of the potato bowl could be changed.

Key words：plant spacing adjustment； gap adjustment； vibration amplitude adjustment； potato seeder

馬鈴薯播種作業(yè)是馬鈴薯種植中的重要環(huán)節(jié)，其作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著馬鈴薯的產(chǎn)量，是保證馬鈴薯能否增產(chǎn)增收的關(guān)鍵。馬鈴薯播種機(jī)多采用在輸送鏈或輸送帶上固定一種簡單的碗勺式薯種碗結(jié)構(gòu)，薯種碗與導(dǎo)薯筒之間的間隙無法調(diào)整，間隙過小時(shí)易使薯種碗與導(dǎo)薯筒之間相互碰撞摩擦，過大時(shí)會(huì)使薯種在隨著薯種碗下移過程中從薯種碗與導(dǎo)薯筒之間的縫隙落下，導(dǎo)致前面的一株重種，后面的一株則漏種，更無法適應(yīng)薯種塊大小不同的各種馬鈴薯品種的播種要求。另外，現(xiàn)有馬鈴薯播種機(jī)的株距不易調(diào)整，難以適應(yīng)不同地區(qū)、不同馬鈴薯品種的株距要求；馬鈴薯種輸送裝置的振動(dòng)效果不夠理想，且振幅不能調(diào)整，不易控制薯種碗中的薯種數(shù)量，因此更容易產(chǎn)生漏種或重種現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的后期生長發(fā)育。

針對(duì)目前上述問題，劉全威等[1]設(shè)計(jì)了基于ATmega16單片機(jī)的馬鈴薯播種機(jī)漏播補(bǔ)償系統(tǒng)，其補(bǔ)種率達(dá)90%以上，補(bǔ)償后的漏播率小于1%，有效減少了漏播損失。高明全等[2]設(shè)計(jì)了一種2CM-2型馬鈴薯播種機(jī)，該播種機(jī)可一次性完成開溝、播種等作業(yè)，提高了播種效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。杜錚等[3]對(duì)馬鈴薯起壟播種機(jī)播種裝置、開溝器等主要部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，能夠滿足設(shè)計(jì)和農(nóng)藝要求，但播種密度較小，不利于提高馬鈴薯單位面積產(chǎn)量。李鵬鵬等[4]采用勺鏈?zhǔn)脚欧N、圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪設(shè)計(jì)了小體積馬鈴薯播種機(jī)，該播種機(jī)的漏播率小于6.6%，重播率小于7.4%，適合國內(nèi)北方地區(qū)馬鈴薯種植。杜宏偉等[5]認(rèn)為提高馬鈴薯覆膜播種一體機(jī)的適應(yīng)性，以達(dá)到各種地域條件播種覆膜的要求。劉全威等[6]認(rèn)為國內(nèi)生產(chǎn)的馬鈴薯播種機(jī)在使用壽命、作業(yè)質(zhì)量等方面與歐美國家還有一定差距，因此應(yīng)積極引進(jìn)、消化吸收歐美發(fā)達(dá)國家的馬鈴薯種植機(jī)械行業(yè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念及制造技術(shù)，并根據(jù)國內(nèi)馬鈴薯種植的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新，研究適合中國國情的馬鈴薯播種機(jī)，以期提高中國馬鈴薯播種機(jī)在國際上的競爭力。另外，還有許多學(xué)者在馬鈴薯播種機(jī)械方面做了大量研究與探索[7-11]。

針對(duì)目前馬鈴薯播種機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一款株距、間隙和振幅調(diào)整方便，薯種碗中的薯種數(shù)量控制準(zhǔn)確，且不易出現(xiàn)漏種或重種現(xiàn)象的馬鈴薯播種機(jī)，現(xiàn)介紹其結(jié)構(gòu)原理及其特點(diǎn)。

1 馬鈴薯播種機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

參數(shù)可調(diào)式馬鈴薯播種機(jī)主要由機(jī)架、株距調(diào)整裝置、輸送裝置、開溝器、地輪及薯種箱等組成，結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

1.1 株距調(diào)整裝置

株距調(diào)整裝置包括調(diào)整輪、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、張緊鏈輪及鏈條等（圖2），主動(dòng)軸由地輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從動(dòng)軸則與薯種輸送裝置的主動(dòng)軸共軸。主、從動(dòng)軸穿過支架后的伸出端均設(shè)有連接盤，且連接盤沿著主、從動(dòng)軸軸向相對(duì)于連接盤的中心均對(duì)稱設(shè)有2個(gè)傳動(dòng)銷，主、從動(dòng)軸的伸出端均設(shè)有徑向圓孔。鎖緊銷帶軸肩一端的母線上設(shè)有軸向錯(cuò)開一段距離的2個(gè)圓孔，環(huán)狀且?guī)в袕椥缘逆i緊圈兩端分別插入鎖緊銷軸肩兩側(cè)的圓孔內(nèi)。主、從動(dòng)鏈輪分別安裝在主、從動(dòng)軸的伸出端，并套裝在2個(gè)傳動(dòng)銷上，然后通過帶鎖緊圈的鎖緊銷鎖緊?；剞D(zhuǎn)軸的一端固定在支架上，另一端安裝有調(diào)整輪，調(diào)整輪的外圓周上均勻布置有8個(gè)掛鉤，且外端面上固定有2條相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸2對(duì)稱布置的銷軸，2個(gè)銷軸上均安裝有張緊鏈輪，主、從動(dòng)鏈輪和2個(gè)張緊鏈輪上掛有同1條鏈條。調(diào)整輪左下方的支架上固定有1對(duì)凹面朝下的弧形掛鉤，彈簧一端掛在調(diào)整輪左上方的掛鉤上，另一端掛在位于1對(duì)弧形掛鉤之間、且1環(huán)卡在弧形掛鉤的凹面上的圓環(huán)鏈的上端。

1.2 輸送裝置

1.2.1 薯種輸送裝置 薯種輸送裝置包括主動(dòng)滾、從動(dòng)滾、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、輸送帶、薯種碗、導(dǎo)薯筒及護(hù)罩等（圖3）。水平布置的主動(dòng)軸（即株距調(diào)整裝置的從動(dòng)軸）位于從動(dòng)軸上方，且與從動(dòng)軸平行。中部固定有從動(dòng)滾的從動(dòng)軸兩端支承在支架上，中部固定有主動(dòng)滾的主動(dòng)軸兩端位于沿鉛垂方向布置的滑道內(nèi)，并通過張緊裝置連接在另一支架上，主、從動(dòng)滾上掛有同一條輸送帶。呈碗形結(jié)構(gòu)的薯種碗底部設(shè)有圓孔，一側(cè)設(shè)有固定板，固定板對(duì)面的碗沿部分伸出一段中間低、兩側(cè)高的弧形拋種舌。輸送帶外表面上固定有沿著輸送帶的寬度方向排列的2排薯種碗，每排的多個(gè)薯種碗沿著輸送帶的長度方向均勻排列，且2排薯種碗交錯(cuò)布置，各薯種碗位于輸送帶的緊段時(shí)凹面朝上。輸送帶與主動(dòng)滾、從動(dòng)滾接觸的內(nèi)表面上設(shè)置有沿著輸送帶的寬度方向排列的2排凸塊，每排的多個(gè)凸塊沿著輸送帶的長度方向均勻排列，且2排凸塊交錯(cuò)布置，主動(dòng)滾、從動(dòng)滾的圓柱面上對(duì)應(yīng)于2排凸塊沿著主動(dòng)滾、從動(dòng)滾的軸向設(shè)置有2排凹槽。

1.2.2 間隙調(diào)整裝置 間隙調(diào)整裝置由導(dǎo)薯筒、螺桿、螺母和護(hù)罩等組成（圖4），U形護(hù)罩的兩側(cè)面分別固定在兩側(cè)支架上，并保持護(hù)罩的U形底面與輸送帶的松段平行。M形導(dǎo)薯筒的兩側(cè)面外表面之間的距離略大于護(hù)罩的兩側(cè)面內(nèi)表面之間的距離，壓縮導(dǎo)薯筒的兩側(cè)面，將導(dǎo)薯筒裝入護(hù)罩兩側(cè)面的內(nèi)表面之間，并保持導(dǎo)薯筒的M形頂端所在平面與輸送帶的松段平行。護(hù)罩U形底面上設(shè)有2個(gè)圓孔，導(dǎo)薯筒上也設(shè)有與護(hù)罩上的圓孔軸線同軸的圓孔，在護(hù)罩底面的內(nèi)表面上焊接有軸線與護(hù)罩上的圓孔軸線同軸的螺母。螺桿的一端從護(hù)罩與導(dǎo)薯筒之間穿過導(dǎo)薯筒后的伸出端，套上限位環(huán)后插有橫銷，設(shè)有外螺紋和內(nèi)六角孔的另一端從護(hù)罩與導(dǎo)薯筒之間擰入螺母并穿過護(hù)罩后的伸出端用另一個(gè)螺母鎖緊。

1.2.3 振幅調(diào)整裝置 振幅調(diào)整裝置由回轉(zhuǎn)架、角輪、調(diào)整架、粗調(diào)手柄和微調(diào)螺桿等組成（圖5），回轉(zhuǎn)架中部固定有沿徑向向外伸出的2條支腿，兩支腿之間還固定有朝斜下方向外伸出的另一支腿，回轉(zhuǎn)架兩端支承在支架上；滾軸兩端安裝有與輸送帶內(nèi)表面上的2排凸塊之間距離相等的滾輪，中部固定在支腿的外端，角輪固定在另一支腿的外端?；剞D(zhuǎn)架的U形接頭的兩側(cè)邊通過銷軸鉸接在支架上部向上伸出的凸耳上，接頭的U形底部設(shè)有螺紋孔；調(diào)整架的板面上設(shè)有長槽，折彎部分的中部設(shè)有圓孔，另一端朝著與折彎相同的方向伸出的凸耳上設(shè)有圓孔。微調(diào)螺桿下端穿過凸耳后擰入接頭的螺紋孔內(nèi)，上端擰入鎖緊螺母，且穿過調(diào)整架折彎中部后的伸出端固定有手輪；粗調(diào)手柄的一端固定在回轉(zhuǎn)架穿過支架后的伸出端，另一端通過手輪安裝在調(diào)整架的長槽內(nèi)。

2 工作原理

馬鈴薯播種機(jī)在拖拉機(jī)的牽引下，地輪與地面之間的摩擦作用，使得地輪在隨著機(jī)架向前運(yùn)行時(shí)還被迫在地面上滾動(dòng)，由此便產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)馬鈴薯播種機(jī)工作的原動(dòng)力。播種過程中，株距調(diào)整裝置的主動(dòng)軸通過鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸，即薯種輸送裝置的主動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過薯種輸送裝置的主動(dòng)軸和主動(dòng)滾驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)行，固定在輸送帶上的薯種碗則交替從薯種箱出料口挖取薯種，并按照要求的株距輸送、播種到開溝器在土壤中開出的溝槽內(nèi)。

2.1 株距調(diào)整

1對(duì)弧形掛鉤上的圓環(huán)鏈通過彈簧使調(diào)整輪繞回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將鏈條的松邊在2個(gè)張緊鏈輪上纏繞成S形，以達(dá)到張緊鏈條的目的。馬鈴薯播種機(jī)出廠時(shí)配備有多個(gè)不同齒數(shù)的主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪，當(dāng)更換地塊或者播種不同品種的馬鈴薯時(shí)，將圓環(huán)鏈從1對(duì)弧形掛鉤上松開，即可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整輪而松開鏈條；分別扳開鎖緊圈、拔出鎖緊銷即可迅速取下主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪。然后，將根據(jù)不同株距要求選擇適當(dāng)齒數(shù)的主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪更換到主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)軸連接盤的傳動(dòng)銷上，以達(dá)到改變株距的目的。分別將鎖緊銷插入主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的徑向孔內(nèi)，扣緊鎖緊圈，拉緊彈簧，并將圓環(huán)鏈再次卡在1對(duì)弧形掛鉤上。

2.2 間隙調(diào)整

當(dāng)盛有薯種的薯種碗運(yùn)行至主動(dòng)滾上方時(shí)，薯種碗將薯種拋到輸送帶與導(dǎo)薯筒之間，薯種承托在薯種碗的背面，并沿著輸送帶與導(dǎo)薯筒之間所構(gòu)成的通道向下運(yùn)行。薯種碗在從動(dòng)滾處換向時(shí)，薯種便從導(dǎo)薯筒流出排送到播種機(jī)在土壤里開出的溝內(nèi)。松開護(hù)罩底部外側(cè)的螺母，用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q動(dòng)螺桿即可改變導(dǎo)薯筒與薯種碗之間的相對(duì)位置。當(dāng)調(diào)整導(dǎo)薯筒與薯種碗之間的間隙達(dá)到要求時(shí)，再轉(zhuǎn)動(dòng)護(hù)罩底部外側(cè)的螺母，將螺桿鎖緊。

2.3 振幅調(diào)整

播種過程中，每個(gè)薯種碗每次挖取的薯種一般都多于1枚，但由于輸送帶與主、從動(dòng)滾接觸的內(nèi)表面上設(shè)置有2排凸塊，固定在2條支腿外端的滾軸兩端安裝有滾輪，因此盛滿薯種的薯種碗在隨同輸送帶上行過程中，由于固定在輸送帶內(nèi)表面上的凸塊將不斷被滾輪頂起，導(dǎo)致輸送帶和薯種碗產(chǎn)生一定的振動(dòng)，薯種碗內(nèi)多余的薯種將被抖落。松開粗調(diào)手柄上的手輪，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手柄即可帶動(dòng)手輪在調(diào)整架的長槽內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手柄還可帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架及其回轉(zhuǎn)架上的支腿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由于回轉(zhuǎn)架的兩支腿之間向外伸出的另一支腿端部固定的角輪與輸送帶內(nèi)表面的平面部分滾動(dòng)摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)架改變角輪與輸送帶鉛垂段的相對(duì)位置，即可改變角輪將輸送帶鉛垂段頂起的程度，同時(shí)還可改變輸送帶鉛垂段內(nèi)表面的凸塊與滾輪之間的相對(duì)位置，從而達(dá)到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動(dòng)幅度的目的。另外，由于微調(diào)螺桿是通過最下端的外螺紋擰入U(xiǎn)形接頭的螺紋孔內(nèi)，因此松開微調(diào)螺桿上的鎖緊螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)固定在微調(diào)螺桿上端的手輪，即可改變微調(diào)螺桿及調(diào)整架相對(duì)于支架的高低位置。當(dāng)粗調(diào)手柄上手輪處于鎖緊狀態(tài)時(shí)，改變調(diào)整架的高低位置，即可通過回轉(zhuǎn)架改變角輪頂起輸送帶鉛垂段的角度，從而達(dá)到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動(dòng)幅度的目的。由于微調(diào)螺桿是采用螺旋結(jié)構(gòu)改變調(diào)整架的高低位置，其調(diào)整量相對(duì)較小，因此只能起到微調(diào)的作用。

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 株距調(diào)整裝置特點(diǎn)

1）該播種機(jī)出廠時(shí)株距調(diào)整部分配備了多個(gè)不同齒數(shù)的主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪，用戶可以根據(jù)不同地塊、不同馬鈴薯品種對(duì)株距的要求選擇適當(dāng)齒數(shù)的鏈輪，從而提高馬鈴薯播種機(jī)對(duì)地區(qū)和馬鈴薯品種的適應(yīng)能力；

2）由于采用了帶鎖緊圈的鎖緊銷，更換主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪方便快捷，縮短了株距調(diào)整時(shí)間；

3）由于環(huán)狀且?guī)в袕椥缘逆i緊圈兩端分別插入鎖緊銷軸肩兩側(cè)軸向錯(cuò)開一段距離的2個(gè)圓孔內(nèi)，扣緊鎖緊圈即可將鎖緊銷鎖緊在主動(dòng)軸、從動(dòng)軸上，以免鎖緊銷脫落；

4）由于在主、從動(dòng)軸穿過支架后的伸出端設(shè)有連接盤，且連接盤上設(shè)有2個(gè)傳動(dòng)銷，主動(dòng)軸、從動(dòng)軸與主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪之間均依靠連接盤和傳動(dòng)銷傳遞動(dòng)力，因此主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪可采用片狀結(jié)構(gòu)，不需要設(shè)置軸向尺寸相對(duì)較大的輪轂，從而極大地方便了備用主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪在播種機(jī)上的攜帶；

5）由于將2個(gè)張緊輪安裝在同一個(gè)調(diào)整輪上，并采用了圓環(huán)鏈在1對(duì)弧形掛鉤中的卡扣式結(jié)構(gòu)，從而可以迅速地將鏈條張緊或者松開，進(jìn)一步縮短了株距調(diào)整用時(shí)，有效提高了作業(yè)效率。

3.2 間隙調(diào)整裝置特點(diǎn)

1）增設(shè)間隙調(diào)整裝置之后，可以方便地調(diào)整導(dǎo)薯筒與薯種碗之間的相對(duì)位置，避免由于間隙過小使薯種碗與導(dǎo)薯筒之間相互碰撞摩擦，過大導(dǎo)致薯種在隨著薯種碗下移過程中，從薯種碗與導(dǎo)薯筒之間的縫隙落下，從而徹底解決了由于薯種碗與導(dǎo)薯筒之間的間隙不能調(diào)整或者調(diào)整不方便而導(dǎo)致的重種或漏種問題；

2）由于采用了設(shè)有拋種舌的碗形結(jié)構(gòu)的薯種碗，可以方便地將薯種碗抓取的馬鈴薯種在運(yùn)行至主動(dòng)滾上方時(shí)，拋入至薯種碗與導(dǎo)薯筒之間所構(gòu)成的通道內(nèi)；

3）由于介于固定板和拋種舌之間的兩側(cè)碗沿高度均低于拋種舌，以便于使薯種碗抓取的過多的薯種從薯種碗兩側(cè)落下。因此，本研究設(shè)計(jì)的馬鈴薯播種機(jī)進(jìn)一步提高了其對(duì)不同種塊大小、不同馬鈴薯品種的適應(yīng)能力。

3.3 振幅調(diào)整裝置特點(diǎn)

1）由于固定在回轉(zhuǎn)架支腿端部的角輪與輸送帶內(nèi)表面的平面部分接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)架時(shí)將改變角輪與輸送帶鉛垂段的相對(duì)位置，進(jìn)而改變輸送帶鉛垂段內(nèi)表面的凸塊與滾軸兩端滾輪之間的相對(duì)位置，從而達(dá)到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動(dòng)幅度的目的；

2）轉(zhuǎn)動(dòng)固定在微調(diào)螺桿上端的手輪，即可改變微調(diào)螺桿及調(diào)整架相對(duì)于支架的高低位置，進(jìn)而通過回轉(zhuǎn)架輕微改變角輪頂起輸送帶鉛垂段的程度，從而達(dá)到微調(diào)輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動(dòng)幅度的目的。

4 小結(jié)

本研究介紹了一種參數(shù)可調(diào)式馬鈴薯播種機(jī)，其基本原理是由于拖拉機(jī)的牽引和地輪與地面之間的摩擦作用而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬鈴薯播種機(jī)工作的原動(dòng)力，進(jìn)而通過株距調(diào)整裝置和輸送裝置驅(qū)動(dòng)固定在輸送帶上的薯種碗上下運(yùn)行，交替從薯種箱出料口挖取薯種，并播種到開溝器在土壤中開出的溝槽內(nèi)。

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