譚新贊，王士國(guó)，緱海嘯

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滴灌小麥開溝穴播機(jī)的研制*

譚新贊，王士國(guó)，緱海嘯

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆石河子832000）

摘要：針對(duì)小麥條播易出現(xiàn)各行播量不一致、斷條、播深不好控制等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了小麥開溝穴播機(jī)，通過(guò)穴播和條播機(jī)械原理，充分發(fā)揮穴播取種精確、株距均勻、播深一致的特性，并在播種的同時(shí)完成了對(duì)滴灌帶的鋪設(shè)，最終通過(guò)提高小麥播種質(zhì)量，達(dá)到增產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：滴灌；小麥；穴播

小麥在我國(guó)種植歷史悠久，種植面積和總產(chǎn)量?jī)H次于水稻，居我國(guó)糧食作物第2位，也是我國(guó)北方干旱、半干旱地區(qū)的主要糧食作物之一。常規(guī)小麥播種機(jī)一般采用外槽輪式排種裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)槽輪的有效作業(yè)長(zhǎng)度來(lái)控制各行的播種量，使用過(guò)程中易出現(xiàn)各行播量差異大，斷條較多的現(xiàn)象。另一方面，傳統(tǒng)小麥多以條播、漫灌的栽培方式為主，需要在田間開埂筑畦。小麥加壓滴灌技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的種植技術(shù)，較傳統(tǒng)小麥種植有很多優(yōu)勢(shì)，具有省地、增產(chǎn)、增效、緩解勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，特別在省地方面，較傳統(tǒng)開毛渠省地10%左右[1－2]。

本文介紹了一種新型滴灌小麥開溝穴播機(jī)，一管四行配置。該機(jī)采用滑刀式開溝器作為開溝部件，利用均勻分布在滾筒周圍的種勺將定量的種子舀取、輸送到對(duì)應(yīng)的投種嘴內(nèi)，投入開好的溝內(nèi)，排種器與開溝器一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)隨地仿形，播種質(zhì)量高。經(jīng)試驗(yàn)證明，該滴灌小麥開溝穴播機(jī)達(dá)到了小麥播種的農(nóng)藝技術(shù)要求。

1　整機(jī)結(jié)構(gòu)

滴灌小麥開溝穴播機(jī)主要由主梁、四桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、種箱、排種器、開溝器、限深鎮(zhèn)壓輪、滴灌帶支架、滴灌帶鋪放架等組成，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1　滴灌小麥開溝穴播機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2　工作原理

作業(yè)時(shí)機(jī)具由拖拉機(jī)牽引，開溝器在地面開出一個(gè)窄溝，排種器由地輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，勺式取種器取種后向上轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中多余的種子落回滾筒底部，定量舀取的種子被帶至排種區(qū)域時(shí)，種子可沿取種器背部的滑槽落入投種嘴內(nèi)，當(dāng)投種嘴與開溝器內(nèi)的固定凸輪接觸時(shí)開啟，種子垂直落入開好的溝內(nèi)，覆土刮板將種溝兩側(cè)的虛土刮入溝內(nèi)，鎮(zhèn)壓輪對(duì)種行壓實(shí)，完成一次播種作業(yè)。

3　主要技術(shù)參數(shù)

工作幅寬（cm）360～480

播種行數(shù)（行）24

穴粒數(shù)（粒）5～8（可調(diào)）

穴距（cm）≥5（可調(diào)）

行距（cm）15～20

播種深度（cm）3～5

配套動(dòng)力（kW）≥40

作業(yè)速度（km/h）≤6

滴灌帶根數(shù)（根）6

4　關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

4.1排種器

排種器性能的好壞直接決定播種機(jī)的播種質(zhì)量。根據(jù)小麥種子形體特性和每穴5～8粒的農(nóng)藝要求，本機(jī)借鑒新疆地區(qū)普遍使用的鴨嘴滾筒機(jī)械式穴播器取種、排種原理，對(duì)穴播器進(jìn)改進(jìn)，研制出小麥開溝穴播專用排種器。采用翼勺實(shí)現(xiàn)定量取種，作業(yè)過(guò)程中，排種器由地輪通過(guò)鏈條驅(qū)動(dòng)，傳統(tǒng)意義的鴨嘴組合設(shè)計(jì)在滑刀開溝器內(nèi)側(cè)，僅用于定時(shí)開啟將種子排入滑刀開溝器開出的種溝內(nèi)，不與土壤接觸，避免了泥土堵塞。擋盤和壓蓋均采用2mm薄板沖壓成型，整體質(zhì)量輕。該播種器主要由排種器殼體、取種勺、投種活門、進(jìn)種口和驅(qū)動(dòng)鏈輪等組成，如圖2所示。

圖2　排種器結(jié)構(gòu)示意圖

鴨嘴滾筒式穴播器主要用于膜上穴播作業(yè)，排種器的直徑主要與播種株距、播種深度及成穴器個(gè)數(shù)有關(guān)。直徑過(guò)小，穴播器的滑移率就會(huì)增加，影響播種性能。由于該排種器與滑刀配合完成播種作業(yè)，株距可以通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)比來(lái)改變，播種深度取決于滑刀開出的溝深，滑移率也只需考慮地輪部分。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有翼勺式排種器研究成果，排種器轉(zhuǎn)速高，株距小，但種子來(lái)不及充入種勺，播量不足；當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，株距增加，取種器通過(guò)種子群的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，這就有可能使部分種子直接滑入排種口，播量增大。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮株距在3～10cm范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速能滿足翼勺最佳充種效果，排種器直徑取26cm，投種器個(gè)數(shù)為14個(gè)。

4.2開溝器

本機(jī)采用滑刀式開溝器，以刀型前刃向前滑動(dòng)切開土壤，隨后由兩側(cè)壁將土壤擠開，形成種溝，溝底平坦，而且有一定寬度能保證種子和溝底土壤密切接觸，吸收水分。工作深度通過(guò)限深鎮(zhèn)壓輪來(lái)調(diào)節(jié)。

排種器與開溝器直接連接，投種活門置于開溝器內(nèi)以降低投種高度，控制種子下落速度，避免種子彈跳。試驗(yàn)證明，投種活門底部與開溝器開出的溝底距離越小，種子的成穴性越好，但為了防止卡土堵塞，設(shè)計(jì)時(shí)活門底部與開溝器下邊緣距離取1cm。開溝器寬度大，阻力增加明顯，根據(jù)小麥播種深度和投種活門的結(jié)構(gòu)尺寸，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，最終選取開溝器寬度為4cm，高度為7cm，側(cè)壁長(zhǎng)度35cm。

側(cè)板尾部呈斜向切口，下層濕土能先落入溝內(nèi)覆蓋種子，以利種子發(fā)芽?；断虏垦b有V型底托（壓溝踵），將種溝壓實(shí)呈V型，減少種子跳動(dòng)?；肚霸O(shè)計(jì)了除障器，可清除雜草、殘茬、大土塊，減少堵塞。

4.3滴灌帶鋪設(shè)機(jī)構(gòu)

滴灌帶的鋪設(shè)是整個(gè)滴灌系統(tǒng)建設(shè)中的重要一環(huán)，由于小麥播種采用條播，不鋪地膜。為了防止大風(fēng)掛亂滴灌帶，減少水分蒸發(fā)，需要淺埋3～5cm。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前生產(chǎn)中使用的具有滴灌帶鋪設(shè)功能的小麥播種機(jī)均是將滴灌帶支架和鋪放架等直接安裝在機(jī)架上，不能進(jìn)行單組仿形，在高低不平、條件差的農(nóng)田環(huán)境中作業(yè)，容易造成鋪設(shè)裝置變形，并且鋪設(shè)后的滴灌帶深淺不一致，嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量和工作效率。因此，需要將淺埋開溝器設(shè)計(jì)成浮動(dòng)式，可根據(jù)地勢(shì)起伏單獨(dú)仿形，淺埋開溝器應(yīng)能上下調(diào)整、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并具有一定強(qiáng)度。改進(jìn)的滴灌帶鋪設(shè)機(jī)構(gòu)如圖3所示。

圖3　滴灌帶鋪設(shè)機(jī)構(gòu)示意圖

5　產(chǎn)品特點(diǎn)

現(xiàn)有鴨嘴滾筒式穴播器直接播種小麥存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是株距調(diào)節(jié)不便，依靠改變鴨嘴數(shù)量（即穴數(shù)）來(lái)改變株距，需要更換腰帶，且株距變化范圍有限；二是這種穴播器多用在膜上點(diǎn)播的作業(yè)環(huán)境，裸地直播時(shí)，鴨嘴容易卡土堵塞，導(dǎo)致漏播。

本產(chǎn)品將鴨嘴滾筒式穴播器進(jìn)行改進(jìn)，減小了外形體積，活動(dòng)鴨嘴不需要進(jìn)行破膜打孔，作業(yè)過(guò)程中只進(jìn)行攜種和規(guī)律性的開啟投種，設(shè)計(jì)在開溝器內(nèi)側(cè)，由于排種器不接觸土壤，避免了鴨嘴堵塞。落種點(diǎn)接近種溝底部，播種后種子成穴性好，排列均勻。同時(shí)穴距調(diào)節(jié)方便，可調(diào)范圍大。通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)比來(lái)改變投種鴨嘴開啟頻率，從而實(shí)現(xiàn)株距的變化，一個(gè)穴播排種器可以播種多個(gè)穴距。其整個(gè)過(guò)程相當(dāng)于條播作業(yè)，但排種機(jī)構(gòu)采用穴播原理，用種勺定量取種，每個(gè)種勺對(duì)應(yīng)一個(gè)投種嘴，與槽輪式排種器相比，各行播量控制精確。單個(gè)滴灌帶開溝器可隨地仿形，鋪設(shè)深度一致，有效提高了水的利用率。每個(gè)播種單組通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)固定在主梁上，開溝深度由后面的鎮(zhèn)壓輪控制，深淺可調(diào)。排種器安裝在開溝器內(nèi)，與開溝器一起隨地仿形，各行播深一致。

6　使用情況

該機(jī)試制成功后在天業(yè)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行了春麥播種試驗(yàn)，累計(jì)作業(yè)面積3.33hm2，成穴明顯，出苗整齊。該機(jī)采用平行四桿機(jī)構(gòu)單體仿形，保證了機(jī)具作業(yè)過(guò)程中各行的播種深度一致。窄滑刀開溝器對(duì)土壤攪動(dòng)少，阻力小。使用過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)械故障，作業(yè)效率高，該機(jī)的研發(fā)成功可為小麥的單粒精量穴播提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]馬麗君.小麥精播機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2011（6）：16.

[2]張學(xué)軍，楊瑩，周嶺.滾筒式穴播器的重要參數(shù)選擇與確定[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1998，29（Z1）：63-66．

收稿日期：2016—05—12

*基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題，課題編號(hào)：2014BAD06B04。