趙 軍，胡建平，潘浩然，徐華崗，張永輝

(1.江蘇大學(xué)；2.江蘇欣田機(jī)械制造有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212300)

0 引 言

江淮地區(qū)主要采用稻麥輪作種植制度[1]。該地區(qū)小麥種植時(shí)間為11 月至次年6 月，此時(shí)間內(nèi)該地區(qū)降水量比較大，田間容易出現(xiàn)積水，土壤含水率過高，不適宜小麥的生長發(fā)育[2]。因此需要在田間開出排水溝，保證排水暢通，做到雨止田干、溝無積水，防止?jié)窈Φ陌l(fā)生[3]。目前，大部分開溝作業(yè)是進(jìn)行旋耕播種后再通過人工開溝或者開溝機(jī)進(jìn)行開溝，作業(yè)較為繁瑣，浪費(fèi)時(shí)間和人力。近年來隨著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的增長，人民生活水平的提高，越來越多的青壯勞動(dòng)力選擇外出務(wù)工，農(nóng)村留守人口呈現(xiàn)出老齡化趨勢，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力越來越少[4]。另一方面，隨著我國對(duì)大中型拖拉機(jī)、復(fù)合型和多功能型農(nóng)機(jī)具的補(bǔ)貼力度加大，種植集約化成為一種趨勢，小型單一的播種機(jī)具已經(jīng)不能滿足機(jī)械化生產(chǎn)和大型拖拉機(jī)的配套需求，因此可開溝的小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)逐漸成為該地區(qū)小麥播種機(jī)具主流[5]。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外對(duì)小麥復(fù)式作業(yè)播種機(jī)和開溝裝置的研究比較早。在小麥復(fù)式播種機(jī)方面比較有代表的機(jī)型如美國約翰迪爾公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的John Deere 1590 免耕條播機(jī)、法國庫恩公司生產(chǎn)的MAXIMA2R 精量施肥播種機(jī)、意大利馬斯奇奧MT 系列精量施肥播種機(jī)、美國HAYBUSTER 公司生產(chǎn)的GSM-8 型施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等[6]。這些機(jī)具基本都能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等工作，具有工作效率高、施肥播種質(zhì)量好、作業(yè)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

在開溝裝置方面，最早進(jìn)行研發(fā)的國家是美國和前蘇聯(lián)。國外開溝裝置的發(fā)展，是從犁鏵式開溝裝置開始的，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，主要形成犁鏵式、雙圓盤式、鏈?zhǔn)?、圓盤旋轉(zhuǎn)式等4 類開溝機(jī)具。著名的生產(chǎn)廠家有美國的凱斯公司、法國的馬萊公司、美國Vermeet 公司等，這些廠家生產(chǎn)的開溝機(jī)具體積大、專用性強(qiáng)，多用于公路、果園開溝[7]。但是國外小麥產(chǎn)區(qū)多為一年一熟種植制度，秸稈覆蓋量少，主要采用免耕、少耕的種植方式，因此國外基本未研發(fā)可開排水溝的小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)。由于我國長江中下游地區(qū)作業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制度以及農(nóng)民經(jīng)濟(jì)條件與國外有著很大差異，因此國外小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)很難在該地區(qū)得到廣泛的推廣。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

針對(duì)江淮等稻麥區(qū)土壤含水率高且秸稈覆蓋量大的特點(diǎn)，我國科技人員因地制宜設(shè)計(jì)出多種能夠開排水溝的小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)。

2017 年包攀峰等人研制出中置螺旋分土開溝播種復(fù)式作業(yè)機(jī)，如圖1 所示。在機(jī)具中間設(shè)置雙翼開溝犁，并在中置雙翼開溝犁后部旋耕刀軸上左右對(duì)稱設(shè)置分土螺旋，其所開排水溝的溝深穩(wěn)定性系數(shù)和廂面平整度系數(shù)分別達(dá)到94.67%、97.53%[8]。2017 年華中農(nóng)業(yè)大學(xué)劉曉鵬等人提出了一種配合鏵式前犁完成開畦溝功能的組合式船型開溝器，如圖2 所示。兩鏵式前犁對(duì)稱布置于機(jī)具側(cè)板前部，兩組合式船型開溝器對(duì)稱布置于機(jī)具側(cè)板后部。船式開溝犁、整形拖板、限位調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成組合式船型開溝器的成型體。配有該開溝器的機(jī)具能一次性完成旋耕、施肥、播種、開畦溝作業(yè)[9]。

江蘇欣田機(jī)械有限公司與鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所共同研發(fā)的2BFG-12 型旋耕施肥播種機(jī)，如圖3 所示。它能一次完成碎土、開溝、播種、施肥、覆蓋、鎮(zhèn)壓等六道工序，具有省工節(jié)本、增產(chǎn)、增效之優(yōu)點(diǎn)，能滿足小麥、水稻等播種作業(yè)要求。其作業(yè)幅寬為2.3 m，單個(gè)幅寬可播種12 行，播種深度整體可調(diào)，并且調(diào)整方便；旋耕刀旋耕轉(zhuǎn)速達(dá)400 r/min，開溝刀盤組固定在旋耕刀軸中間位置，與旋耕刀軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將土拋向擋土板，擋土板再將土壤分向兩側(cè)，在機(jī)架后部安裝固定拖溝器，用于通過擠壓整形由開溝刀盤所開排水溝。

圖4 所示為丹陽良友機(jī)械有限公司生產(chǎn)的后置開溝旋耕施肥播種機(jī)，拖拉機(jī)配套動(dòng)力為88.2 kW,作業(yè)幅寬2.0～2.6 m，開溝深度為10～25 cm，采用中間齒輪傳動(dòng)方式。開溝部分通過液壓拉桿安裝在旋耕播種機(jī)后部，工作時(shí)放下開溝刀盤組，在作業(yè)幅寬中間開出排水溝。其缺點(diǎn)是傳動(dòng)復(fù)雜，土壤被大量拋向兩邊，體積龐大，功耗大。

為了充分利用土地資源，因地制宜，能夠根據(jù)土壤含水率高低進(jìn)行選擇性地開溝，江蘇欣田機(jī)械有限公司與江蘇大學(xué)聯(lián)合研發(fā)了一種新型可提升開溝的旋耕施肥播種機(jī)，如圖5 所示。該機(jī)型作業(yè)幅寬為2.3 m，由旋耕、播種、施肥、傳動(dòng)、鎮(zhèn)壓、可提升開溝6個(gè)部分組成。旋耕部分采用側(cè)邊傳動(dòng)方式，由中間齒輪箱將動(dòng)力傳至兩側(cè)齒輪箱，帶動(dòng)旋耕刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)，刀軸中間固定安裝開溝刀盤組；種肥箱在中間用隔板隔開，分別盛放種子和肥料，種肥箱兩側(cè)安裝調(diào)節(jié)裝置，可以控制播量；鎮(zhèn)壓輪采用主動(dòng)滾動(dòng)方式，通過側(cè)邊齒輪箱，用鏈傳動(dòng)輸入動(dòng)力；在機(jī)架后部安裝可提升拖溝器，采用連桿結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行升降控制，當(dāng)需要開溝時(shí)液壓桿推動(dòng)連桿使拖溝器與擋土板閉合，在旋耕后的土地拖出排水溝，當(dāng)不需要開溝時(shí)，拖溝器被抬起，僅僅進(jìn)行旋耕施肥播種作業(yè)。

2 存在的問題

2.1 可靠性和適應(yīng)性比較差 我國生產(chǎn)的可開溝小麥復(fù)式作業(yè)播種機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度不夠，機(jī)加工工藝較為落后;開溝部件的可靠性也相對(duì)較低，容易變形和產(chǎn)生疲勞斷裂。

2.2 功率消耗大，生產(chǎn)效率低 我國生產(chǎn)的部分可開溝小麥復(fù)式作業(yè)播種機(jī)的作業(yè)所需要的配套動(dòng)力大，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致作業(yè)速度比較低，生產(chǎn)效率降低。

2.3 開溝質(zhì)量有待提高 我國小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)的開溝質(zhì)量還有待提高，應(yīng)進(jìn)一步提高溝深穩(wěn)定性，不能出現(xiàn)垮溝，保證溝深溝寬符合要求，并均勻一致。

3 解決對(duì)策

3.1 做好小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)關(guān)鍵零部件的研究、試驗(yàn)以及優(yōu)化工作，通過選用合適的材料，然后經(jīng)過嚴(yán)格的機(jī)械加工來提高關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度和剛度，使其壽命達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 在小麥復(fù)式作業(yè)播種機(jī)上加裝合適的機(jī)械電子裝置、液壓裝置，以提高小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)的自動(dòng)化水平，使播種、開溝更加精確。同時(shí)，還可使機(jī)身更加緊湊，減小機(jī)身質(zhì)量，從而減少配套動(dòng)力功率消耗，提高效益。

3.3 科研單位應(yīng)加大研制力度，整合國內(nèi)外各專業(yè)廠家的技術(shù)優(yōu)勢，根據(jù)未來我國江淮地區(qū)農(nóng)機(jī)市場的需求，科學(xué)選型，匹配合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新和完善。

4 結(jié) 語

總之，活動(dòng)開溝小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)在我國長江中下游地區(qū)有著廣闊的發(fā)展前景。我國對(duì)活動(dòng)開溝小麥播種復(fù)式機(jī)的研制雖然在機(jī)型和功能上已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但在可靠性、穩(wěn)定性方面還有一定問題?？蒲袉挝粦?yīng)加大研制力度，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新和完善，從而保證整機(jī)的技術(shù)先進(jìn)性和性能的可靠性，并加快研發(fā)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)具，為我國新農(nóng)田的開發(fā)建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量，使更多低廉、高效和高品質(zhì)的活動(dòng)開溝播種復(fù)式作業(yè)機(jī)應(yīng)用到江淮地區(qū)農(nóng)田建設(shè)中去。隨著該地區(qū)人們經(jīng)濟(jì)水平的提高，以及大量青壯勞動(dòng)力外出務(wù)工，這對(duì)發(fā)展活動(dòng)開溝種植機(jī)械是一個(gè)難得的好機(jī)遇，但這也是對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)水平的挑戰(zhàn)?？偟膩碇v，現(xiàn)有生產(chǎn)的小麥播種機(jī)在使用壽命、作業(yè)質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到一定的水平，但應(yīng)繼續(xù)改善工藝流程，提高制造技術(shù)，依據(jù)長江中下游地區(qū)種植環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新，使該地區(qū)活動(dòng)開溝小麥播種復(fù)式作業(yè)機(jī)的可靠性、適應(yīng)性、自動(dòng)化水平得到更大提升。