石林榕，趙武云，孫 偉，李榮斌，辛兵幫，戴 飛

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電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機的研制與試驗

石林榕1，趙武云1※，孫 偉1，李榮斌2，辛兵幫2，戴 飛1

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院，蘭州 730070； 2. 酒泉鑄隴農(nóng)機有限責任公司，酒泉 735000）

為解決西北地區(qū)制種玉米機械化播種問題，針對制種玉米播種條件和農(nóng)藝要求，設計了電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機。重點對構(gòu)成該機的核心部件前進速度補償機構(gòu)、限深機構(gòu)、后輪高度調(diào)節(jié)機構(gòu)等進行了設計、仿真。前進速度補償機構(gòu)是由轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)驅(qū)動平行四桿機構(gòu)進行機具前進速度補償來實現(xiàn)成穴器入土播種和出土期間水平位移差接近零；限深機構(gòu)可保證穴播機播深合格率；后輪高度調(diào)節(jié)機構(gòu)可根據(jù)平鋪膜和壟作鋪膜前輪與后輪的行走情況使機器保持水平，非作業(yè)時升高后輪可避免鴨嘴接觸地表或撕裂地膜。并進行了大田試驗，試驗結(jié)果表明：前進速度補償機構(gòu)運行平穩(wěn)可靠、振動較小，驅(qū)動的排種器鴨嘴插膜口小，穴孔和膜孔無錯位，播深合格率較高；整機空穴率為1.1%，穴粒數(shù)合格率為93.2%，膜下播種深度合格率為90.1%，三項核心指標均達到了NY/T987—2006《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》標準的指標；膜孔合格率為98.5%，可滿足制種玉米播種的農(nóng)藝技術(shù)要求和玉米播種機的基本作業(yè)質(zhì)量標準要求。

農(nóng)業(yè)機械；農(nóng)作物；設計；玉米；直插穴播機；電驅(qū)

0 引 言

種業(yè)是國家戰(zhàn)略性、基礎性核心產(chǎn)業(yè)，是促進農(nóng)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展、保障國家糧食安全的根本[1]。國家出臺系列政策、措施積極構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)體系[2]。種業(yè)機械化是種業(yè)現(xiàn)代化的前提[3]。田間試驗機械化是提高作物育種和種子擴繁效益與效果的必由之路[4]。2014年中國農(nóng)作物耕種收綜合機械化水平突破60%，但中國種業(yè)機械化整體水平遠低于大田生產(chǎn)[5]。田間試驗機械化已成為品種試驗的瓶頸[6-7]。中國種業(yè)試驗機械相關研究起步晚[8]。由于種植農(nóng)藝要求復雜、技術(shù)難度較大等原因，相關研究多數(shù)停留在科研階段，無法滿足田間試驗需要[9]。中國自1978年以來，通過引進吸收外國技術(shù)先后研制了多款播種機[10-12]，由于其作業(yè)性能、地區(qū)適用性等原因，推廣較難；近年來，青島農(nóng)業(yè)大學應用智能電控等技術(shù)，研制成功了小區(qū)株行谷物播種機、小區(qū)精密玉米穴播機等機型[13-14]，地區(qū)應用性差異等不易使用。

2013年甘肅省成為中國最大玉米制種基地，河西地區(qū)為甘肅最具優(yōu)勢的玉米制種基地[15]。河西制種玉米父本母本播種機械不同，母本廣泛采用推滾式玉米穴播器，效率較高；父本主要用提插式播種器，可根據(jù)土壤墑情和種子調(diào)整限深，也可根據(jù)不同種類種子單粒、多粒要求安裝不同形狀型孔的種輪，具有深淺一致、效率高等特點[16]。甘肅十年九旱，地理環(huán)境惡劣，覆膜播種優(yōu)勢明顯[17]。針對“先鋪膜后播種”模式絕大部分播種仍采用人工或簡易機械。簡單播種機械存在撕膜、挑膜和膜孔錯位的現(xiàn)象，勞動強度高、播種效率低下，嚴重制約了玉米全程機械化的發(fā)展，在農(nóng)村勞動力匱乏的今天尤為顯著。

基于此，本文在成功研制玉米直插播種機[18-25]的基礎上，針對“先覆膜后播種”方式研究設計了電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機，重點對前進速度補償機構(gòu)和限深機構(gòu)進行了計算，并對設計的穴播機進行田間試驗研究。

1 整機機構(gòu)與工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機主要由前輪、電機、鏈輪Ⅰ、機架、鏈輪Ⅱ、鏈輪Ⅲ、排種器機構(gòu)、前進速度補償機構(gòu)、電瓶組、把手、直線推桿、后輪轉(zhuǎn)動軸、后輪、后輪連桿、差速器、前輪軸、鏈輪Ⅳ和鏈輪Ⅴ等組成，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。排種器機構(gòu)是將玉米籽粒按一定的柱距播入膜下淺土層，其播種動作由水平位移補償機構(gòu)實現(xiàn)“零速”穴播。

1.2 工作原理

如圖1所示，電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機作業(yè)時，電機驅(qū)動差速器，使整機以一定速率前進；與此同時，電機驅(qū)動電磁離合器轉(zhuǎn)動，接通電磁離合器電源，其動力傳遞至前進速度補償機構(gòu)。前進速度補償機構(gòu)具體現(xiàn)實：將勻速轉(zhuǎn)動為非勻速轉(zhuǎn)動帶動平行四桿機構(gòu)做非勻速回轉(zhuǎn)運動，即整機前進時鴨嘴在播種期間能相對于地面基本直下直上。排種器組件通過支撐桿的上下運動撥動種輪板手來驅(qū)動種輪轉(zhuǎn)動取排種、拉起鴨嘴扳機開啟活動鴨嘴卸種來實現(xiàn)排種，由于排種器組件通過滑塊、彈簧阻尼器與穴播桿連接，當遇到堅硬地面或石塊時彈簧阻尼器會被壓縮，鴨嘴會被保護；漏播時，安裝在排種器組件上的漏播報警器會報警，人工補種即可。

1.3 技術(shù)參數(shù)

電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機主要應用于甘肅省國家玉米制種基地（主要分布在張掖市甘州區(qū)、酒泉市肅州區(qū)、武威市涼州區(qū)等），其通過安裝一個或2個排種器來進行單雙行播種，穴播機采用并聯(lián)2節(jié)12V32A的超威鉛酸電瓶為蝸輪蝸桿減速電機和牙嵌式電磁離合器提供動力，該機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機主要技術(shù)參數(shù)

2 整機關鍵部件設計

2.1 前進速度補償機構(gòu)設計

前進速度補償機構(gòu)的主要由曲柄桿、滑塊、導桿、主動桿、從動桿和穴播桿等組成，如圖2所示。其核心功能為轉(zhuǎn)動導桿驅(qū)動平行四桿機構(gòu)實現(xiàn)前進速度周期性補償，在前進速度補償期間穴播桿入土到出土時前進速度接近零，保證了鴨嘴對玉米生長周圍種床（上虛下實）破壞少，減少了鴨嘴對地膜撕裂等問題。如圖2所示，7個UCP軸承座安裝在機架上，曲柄軸與從動曲柄軸安裝距離為250 mm，2個從動桿安裝距離為248.5 mm，彈簧阻尼器安裝長度為126 mm，兩套前進速度補償機構(gòu)的曲柄桿之間夾角布設為180o。

2.1.1 前進速度補償機構(gòu)運動學分析

本文只對前進速度補償機構(gòu)中的穴播桿進行運動學分析，目的是分析穴播桿在1個播種周期內(nèi)的整機前進與穴播方向組成平面內(nèi)位移和速度變化曲線，能否實現(xiàn)“零速”穴播要求，穴播桿的前進速度能否補償前進速度產(chǎn)生的位移差。分析穴播期間穴播桿某點加速度，特別是其質(zhì)心方向加速度變化規(guī)律，同時考慮電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機實現(xiàn)走步式播種，2個前進速度補償機構(gòu)對稱安置，保證了個穴播桿慣性力的平衡[26]。穴播桿從入土、穴底、出土 3個關鍵時間點前進速度補償機構(gòu)的各組成運動簡圖如圖3所示。

1.曲柄 2.導桿 3.主動桿 4.穴播桿 5.從動桿 6.滑塊

1.Crank 2.Guide rod 3. Driving rod 4. Rod for hole sowing 5.Driven rod 6.Slider

注：1為曲柄與軸之間的角位移，rad；2為導桿與軸之間的角位移，rad；為主動桿與軸之間的角位移，rad。

Note:1is angular displacement between crank andaxis, rad;2is angular displacement between guide rod andaxis, rad;is angular displacement between driving rod andaxis, rad.

圖3 前進速度補償機構(gòu)運動簡圖

Fig.3 Motion diagram of forward speed compensation mechanism

由于整機兩邊設置的前進速度補償機構(gòu)相對曲柄軸對稱，且運動方向與前進方向平行，可將前進速度補償機構(gòu)轉(zhuǎn)化為對稱平面上的平面連桿機構(gòu)[27]，前進速度補償機構(gòu)簡圖如圖3所示。

以曲柄桿回轉(zhuǎn)中心為原點，水平方向為軸、垂直方向為軸建立直角坐標系，作封閉矢量多邊形，建立矢量方程如下。

矢量方程轉(zhuǎn)化為位移方程為

（3）

式中x，y為構(gòu)件上某點（鉸鏈點或任意點、、…）的坐標；l為構(gòu)件(1，2，3，…)的長度，mm；l為構(gòu)件上點（鉸鏈點或任一點）與間的距離，mm；α為構(gòu)件鉸鏈點連線在平面內(nèi)與軸的角度（逆時針方向為正），(°)。

對式（1）～式（3）求導分別得到點、點的線速度和桿2的角速度。

（8）

2.1.2 前進速度補償機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

1）參數(shù)的確定

在穴播桿入土前，種子已落入鴨嘴。為避免鴨嘴堵土，穴播桿從穴底向上運動時鴨嘴才能開啟排種。在排種期間為避免種子在鴨嘴內(nèi)多次彈擊，造成種子在其內(nèi)逗留時間過長影響排種，穴播桿向上的最大加速度應小于重力加速度。同時應增加在一個播種周期內(nèi)穴播桿播種時間。如圖4所示，為使鴨嘴開啟時種子始終對鴨嘴內(nèi)壁有壓力，需滿足->0，即<。

1.固定鴨嘴 2.活動鴨嘴 3.玉米籽粒

1.Fixed duckbill 2. Active duckbill 3.Corn grain

注：1為活動鴨嘴對玉米的支撐力，N；2為固定鴨嘴對玉米的支撐力，N；為1和2的合力，N；為玉米重力，N。

Note:1is support force of corn grain on active duckbill, N;2is support force of corn grain on fixed duckbill, N;is resultant force of1and2, N;is corn gravity, N.

圖4 鴨嘴向下開穴時玉米籽粒受力分析

Fig.4 Force analysis of corn grain in downward duckbill

據(jù)式（9）借助Matlab模擬穴播桿在曲柄桿轉(zhuǎn)速分別為π、1.17π和1.33π rad/s條件下方向加速度變化曲線，對比圖4最終將曲柄桿轉(zhuǎn)速定為1.07π rad/s，如圖5所示。

其余影響前進速度補償機構(gòu)補償性能參數(shù)有點與之間距離、曲柄長度、主動桿長度、導桿與主動桿夾角、整機前進速度。按桿件實際安裝長度要求：曲柄桿長度：88.5 mm<1<98.5 mm；點與之間距離：56.5 mm<<66.5 mm；主動桿長度：93 mm<3<98 mm，導桿與主動桿夾角：80°<<100°；整機前進速度：100 mm/s<<300 mm/s。參數(shù)如式（10）。

式中為點與之間距離，mm；為導桿與主動桿夾角，(°)；為整機前進速度，mm/s。

圖5 不同曲柄角速度條件下穴播桿垂直加速度變化曲線

Fig.5 Changing curves of vertical acceleration of rod for hole sowing at different crank angular speeds

2）約束條件及目標函數(shù)的建立

轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)存在條件：<1；鴨嘴入土深度條件：3(1?cos2)?≥0，初始值取40 mm；為實現(xiàn)鴨嘴的近直插穴播[28-29]，入土1和出土3期間鴨嘴的前進速度需滿足以下條件：

3）優(yōu)化結(jié)果

方程（11）屬于非線性約束優(yōu)化問題，采用MATLAB 優(yōu)化工具箱的中函數(shù)Fmincon進行約束的非線性多元函數(shù)最小化優(yōu)化問題，為便于加工將優(yōu)化結(jié)果四舍五入。曲柄桿長度1為93.5 mm；點與之間距離為61.5 mm；主動桿長度3為93 mm；導桿與主動桿夾角為90°；整機前進速度為170 mm/s。

4）各參數(shù)對穴播桿穴播軌跡的影響規(guī)律分析

應用Matlab軟件可方便觀察前進速度補償機構(gòu)各參數(shù)對前進速度補償機構(gòu)穴播桿穴播軌跡的影響規(guī)律，如圖6所示。

如圖6a所示，當點與之間距離為61.5 mm、主動桿長度3為93 mm、導桿與主動桿夾角為90°、整機前進速度為170 mm/s、曲柄桿角速度為1.07π rad/s時，增大1，穴播桿穴播軌跡的高度不變，寬度小幅度變窄，并兩邊對稱于平行于軸的對稱線，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較大，限深變深；1減小，軌跡的高度不變，寬度小幅度變寬，并兩邊對稱于平行于軸的對稱線，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較小，限深變淺。當曲柄桿長度1為93.5 mm、主動桿長度3為93 mm、導桿與主動桿夾角為90°、整機前進速度為170 mm/s、曲柄桿角速度為1.07π rad/s時，增大，軌跡的高度不變，寬度小幅度變窄，并兩邊對稱于平行于軸的對稱線，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較大，限深變深；減小，軌跡的高度不變，寬度小幅度變寬，并兩邊對稱，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較小，限深變淺，如圖6b所示。當曲柄桿長度1為93.5 mm、點與之間距離為61.5 mm、導桿與主動桿夾角為90°、整機前進速度為170 mm/s、曲柄桿角速度為1.07 πrad/s時，增大3，軌跡的高度變高，寬度變寬，對稱線左移，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較大，限深變深，減小3，軌跡的高度變低，寬度變窄，對稱線右移，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差較小，限深變淺，如圖6c。如圖 6d所示，當曲柄桿長度1為93.5 mm、點與之間距離為61.5 mm、主動桿長度3為93 mm、整機前進速度為170 mm/s、曲柄桿角速度為1.07 πrad/s時，當增大或減小時，軌跡的高度和寬度均未變，且穴播桿入土和出土的水平絕對位移差和限深均未變，但無平行于軸的對稱線。

2.2 限深機構(gòu)設計

由于穴播機前輪輪距較小，受地面不平度影響較大，進而使排種器播種性能和播深合格率受到影響較大。播深深一致使苗齊苗壯。為此設計了限深機構(gòu)，如圖7所示。

拉簧2主要作用是克服鴨嘴開口力、排種輪周期轉(zhuǎn)動力及接觸零部件摩擦力后將豎直方向錯位的頂桿和穴播桿拉回原位，但拉簧變形最大工作行程后的最大拉力較穴播桿的入土阻力小很多。

式中max為拉簧受最大載荷時的長度，mm；0為拉簧未受載時的長度，mm；為彈簧剛度，N/mm；max為拉簧最大變形，mm；max為拉簧最大變形力，N。

播種深度一般為30～40 mm，取穴播深度為35 mm，始終使限深機構(gòu)低于理論高度（-）20 mm，保證鴨嘴入土后始終位于深，即當頂板小范圍接觸低于田面時，拉簧僅發(fā)生變形完成播種；當頂板小范圍接觸高于田面時，拉簧被拉伸到長后，限位塊限制了頂桿和穴播桿之間的相對運動，頂桿和穴播桿同時向上運動，與此同時壓簧被壓縮，而鴨嘴入土深度未改變。

1.頂桿 2.拉簧 3.滑槽 4.連接桿Ⅰ 5.穴播桿 6.壓簧 7.滑桿 8.滑道 9.直桿 10.卡塊 11.滑塊 12.連接桿Ⅱ 13.頂板 14.限位塊 15.鴨嘴

1.Push rod 2.Tension spring 3.Chute 4.Connecting rod I 5.Planting bar 6.Pressure spring 7.Slide bar 8.Slideway 9.Straight bar 10.Block 11.Slider 12.Connecting rod II 13.Roof 14.Limited block 15.Duckbill

注：Δ限深機構(gòu)實際與理論安裝高度差，mm；為鴨嘴入土深度，mm；為拉簧下端與限位塊的距離，mm；1為穴播桿垂直速度，mm·s-1。

Note: Δis installation height difference of limited depth mechanism between theory and practice, mm;is duckbill buried depth, mm;is distance between lower end of tension spring and limited block, mm;1is vertical seed of planting bar, mm·s-1.

圖7 限深機構(gòu)示意圖

Fig.7 Sketch map of limited depth mechanism

2.3 后輪高度調(diào)節(jié)機構(gòu)設計

為適應平鋪膜和壟作鋪膜，穴播機前輪與后輪的行走需保持機器水平，并為非作業(yè)時升高后輪避免鴨嘴撕裂地膜或接觸地表，設計了電驅(qū)玉米穴播機后輪高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，主要由頂桿、直流直線電動推桿、轉(zhuǎn)動軸、底桿和地輪等組成。當直流直線電動推桿正向接上電源后，直流直線電動推桿變長，地輪下降，頂起整機向上升起，當直流直線電動推桿反向接上電源后，直流直線電動推桿變短，地輪上升，使整機下降，如圖8所示。

3 田間試驗與分析

3.1 試驗材料與方法

電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機田間播種性能試驗于2015年4月19日在酒泉鑄隴農(nóng)機有限責任公司試驗田進行，前進速度為0.17 m/s。試驗地地勢平坦，南北走向、呈矩形，土壤為沙壤土，含水率為9.5%～15.4%，40 mm深度土壤堅實度平均值為124 kg/cm2，地溫平均值為14.5 ℃。試驗地依照制種玉米播種技術(shù)要求起壟（壟寬70 cm、壟高12～15 cm），覆膜厚度為0.01 mm。玉米種植品種為隴單339號，千粒質(zhì)量為371 g，種子外形尺寸平均值為87 mm×75 mm×45 mm。按照NY/T987-2006《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》標準對播種機作業(yè)性能測定要求，計算電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機膜上播種作業(yè)時種子空穴率、穴粒數(shù)合格率、膜下播種深度合格率[30]。以500 mm長單膜為1個作業(yè)小區(qū)，測定點為小區(qū)內(nèi)所有的穴孔，用長100 cm板尺測量孔穴深度和種子深度，記錄穴孔內(nèi)的種數(shù)。穴播對膜的開孔大小測量依據(jù)NY/T 987－2006《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》標準進行。試驗樣機和穴播膜孔大小如圖9所示。

3.2 結(jié)果分析

電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機播種性能指標與NY/T 987－2006《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》標準對比結(jié)果如表2所示，其中測量結(jié)果為10個作業(yè)小區(qū)的測定平均值。表3為田間穴深和種深試驗結(jié)果。表3中實際平均穴深為10個小區(qū)不同播深要求的電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機鴨嘴實際穴深的平均值，mm；實際平均播深為10個小區(qū)不同播深要求的種子上平面離膜面的距離平均值，mm。

式中為總膜孔個數(shù)，個；h為空穴個數(shù)，個；k為空穴率，%；h為穴粒數(shù)合格穴數(shù)，個；l為穴粒數(shù)合格率，%；h為膜下播種深度合格穴數(shù)，個；b為膜下播種深度合格率，%；為大于標準膜孔1/4的概率，%；為作業(yè)小區(qū)內(nèi)大于標準膜孔1/4的膜孔個數(shù)；為作業(yè)小區(qū)內(nèi)測定總膜孔。

由表2試驗結(jié)果可知，電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機的空穴率為1.1%、穴粒數(shù)合格率為93.2%、膜下播種深度合格率為90.1%試驗指標均符合相應指標要求；膜孔合格率為98.5%，可滿足制種玉米播種的農(nóng)藝技術(shù)要求和玉米播種機的基本作業(yè)質(zhì)量標準要求。由表3試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在設計播深分別為30、35和40 mm時，播深合格率分別93%、90.6%和86.7%，隨播深增加，播深合格率呈下降趨勢，均滿足指標要求。試驗過程中電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機傳動運行平穩(wěn)，穴播時前進速度補償機構(gòu)能可靠補償機器前進速度。膜孔較小，鴨嘴播種期間無挑膜、撕膜等問題，無穴孔錯位現(xiàn)象，滿足制種玉米播種的農(nóng)藝技術(shù)要求；鴨嘴遇到石塊后排種器未強行插入，試驗效果滿足設計和農(nóng)藝要求。

表2 田間播種性能試驗結(jié)果

4 結(jié) 論

1）研制了電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機，設計的前進速度補償機構(gòu)能實現(xiàn)成穴器入土播種和出土期間水平位移差接近零，兩套前進速度補償機構(gòu)的曲柄桿之間夾角布設為180°，減小了整機振動；限深機構(gòu)可保證兩行穴播機構(gòu)限深一致；后輪高度調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)不同模式鋪膜情況使整機保持水平。

2）田間試驗結(jié)果表明電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機空穴率為1.1%，穴粒數(shù)合格率為93.2%，膜下播種深度合格率為90.1%，3項核心指標均達到了NY/T987－2006《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量標準》的指標，膜孔合格率為98.5%，可滿足制種玉米播種的農(nóng)藝技術(shù)要求和玉米播種機的基本作業(yè)質(zhì)量標準要求。

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Development and experiment of electric driving insert hill-drop planter on film for plot corn

Shi Linrong1, Zhao Wuyun1※, Sun Wei1, Li Rongbin2, Xin Bingbang2, Dai Fei1

(1.,730070,; 2.,735000,)

In solving the problem on the seed corn mechanization sowing in the northwest area and understanding the corn sowing conditions and agronomic requirements, an electric driving insert hill-drop planter on film for plot corn was developed. The differential motor drives are installed in the front wheel shaft with the front wheel moving ahead. Also, the motor drives are used for the electromagnetic clutch to rotate. Whenever the clutch is switched on, the input power of the motor crank shaft sprocket is used through a different number of the teeth of the deceleration after the transfer to increase the speed compensation mechanism. The uniform rotation of the input crank guide rod achieves a non-uniform rotation that drives the non-uniform rotary motion of the parallel four-bar mechanism, which means that when the planter moves forward, the duckbill in the sowing period goes straight up and down relative to the ground. The sowing device assembly makes the toggle wheel move by the up and down movement of the brace, driving the wheel wrench to turn to take or discharge seeds, and to pull the trigger on the active duckbill to achieve the seed discharging. The sowing device components are attached to the sowing rod through the slider and spring damper. When the hard ground or rock spring damper is compressed, it protects the duckbill. When there is a leakage sowing, the sowing alarm installed on metering device will alarm the module to remind the artificial sowing. As part of the core components of the forward speed compensation mechanism, the depth limiting and rear-wheel height adjusting mechanisms were designed and simulated. The forward speed compensation mechanism consists mainly of crank rod, slider, guide rod, driving rod, driven rod, and bunch rod. The core function of attaining the forward speed compensation under the periodically rotating guide bar drives the parallel four-bar mechanism. Compensation under the buried and unearthed planting bars, which is near zero speed, promotes the corn growth around the bed (deficient in the upper bed and excess in the lower bed), makes the corn less damaged, and reduces the planting bar to tear the plastic film. Considering the tread of the front wheel of the planters is small, the seed sowing performance and the pass rate of sowing depth for the seed sowing device are affected by the ground roughness. Also, the corn seeds germinate better under the same sowing depth. With this, the depth limiting mechanism was designed. In meeting the demand of the film mulching and ridge tillage, the walking machine maintains the level, and when there is no operation the duckbill of the planter avoids touching the surface and tearing film, and the rear height adjusting mechanism designed is mainly composed of push rod, DC (direct current) linear electric push rod, rotating shaft, bottom bar and land wheel. In the perform test, the results showed that the hole rate was 1.1%, the qualified rate of seeds number per cavity was 93.2%, and the pass rate of sowing depth under the film was 90.1%. The three sowing core indicators have reached the standard of NY/T 987-2006 PU film dibbling machine operation quality, and the film hole qualified rate was 98.5%. The test results show the operation of compensation device is stable and reliable in the forward speed, which was placed on the 2 lines of symmetry and greatly reduced the vibration of the whole machine cycle. The film holes of the duckbill inserted were smaller, and hole and film hole have not slipped, and the qualified rate of sowing depth was higher. After encountering stones, the duckbill will not insert into it forcedly. The results of this study met the design and agronomic requirements as cited.

agricultural machinery; crops; design; corn; insert hill-drop planter; electric drive

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.04.005

S223.2

A

1002-6819(2017)-04-0032-07

2016-06-19

2016-12-26

“十二五”國家科技支撐項目（2013BAD08B01-7）；甘肅省科技重大專項計劃項目（143NKDF016）；國家自然科學基金資助項目（51405086）

石林榕，男，助教，甘肅隴南人，主要從事旱區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)與裝備研究。蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院，730070。Email：getmao@qq.com

趙武云，男，教授，博導，甘肅蘭州人，主要從事農(nóng)業(yè)工程技術(shù)與裝備研究。蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院，730070。 Email：zhaowy@gsau.edu.cn

中國農(nóng)業(yè)工程學會高級會員：石林榕（E041200842S）。

石林榕，趙武云，孫 偉，李榮斌，辛兵幫，戴 飛. 電驅(qū)式小區(qū)玉米膜上直插穴播機的研制與試驗[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33(4)：32－38. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.04.005 http://www.tcsae.org

Shi Linrong, Zhao Wuyun, Sun Wei, Li Rongbin, Xin Bingbang, Dai Fei. Development and experiment of electric driving insert hill-drop planter on film for plot corn[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(4): 32－38. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.04.005 http://www.tcsae.org