戴 飛，楊 正，趙武云，*，張鋒偉

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006)

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玉米全膜雙壟溝自走直插式精量穴播機(jī)設(shè)計(jì)

戴 飛1，楊 正2，趙武云1，*，張鋒偉1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006)

為適應(yīng)中國(guó)西北玉米全膜雙壟溝播農(nóng)藝技術(shù)要求，解決傳統(tǒng)膜上播種機(jī)具作業(yè)所存在的挑膜、撕膜、穴孔錯(cuò)位等問(wèn)題，研制了全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)，為高性能膜上直插播種農(nóng)機(jī)裝備的開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。依據(jù)直插播種作業(yè)原理，對(duì)樣機(jī)結(jié)構(gòu)組成、傳動(dòng)方案及關(guān)鍵作業(yè)部件進(jìn)行分析；借助Step函數(shù)建立運(yùn)動(dòng)算例，對(duì)影響樣機(jī)直插播種性能的盤(pán)形凸輪輪廓及所對(duì)應(yīng)播種軌跡作分析研究，并進(jìn)行田間播種試驗(yàn)。完成樣機(jī)運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、直插成穴播種裝置設(shè)計(jì)，獲得盤(pán)形凸輪最大尺寸為182.719 mm，最小曲率半徑為53.057 mm及相應(yīng)Step控制函數(shù)；樣機(jī)播種作業(yè)后穴孔錯(cuò)位率達(dá)0.43%，地膜采光面機(jī)械破損程度為45.5 mm·m-2。自走直插式玉米精量穴播機(jī)播種運(yùn)動(dòng)軌跡合理，直插成穴裝置位于播種段與出土段的水平分速為零，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全膜雙壟溝覆膜種床的自適應(yīng)低損傷播種，符合膜上播種作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范要求。

全膜雙壟溝；玉米；直插式；穴播機(jī)

2013年由甘肅省委、省政府頒布的《“365”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》中明確指出：“甘肅要努力打造國(guó)家級(jí)旱作農(nóng)業(yè)示范區(qū)，在隴東、隴中旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，把發(fā)展糧食生產(chǎn)作為重點(diǎn)，大力推廣全膜雙壟溝播旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)，大力提升糧食綜合保障能力。”旱地全膜雙壟溝播技術(shù)是近年來(lái)西北旱作農(nóng)業(yè)上發(fā)展的一項(xiàng)突破性創(chuàng)新技術(shù)，主要針對(duì)玉米生產(chǎn)種植提出，要求先起壟鋪膜，后在小壟壟溝內(nèi)完成膜上播種。生產(chǎn)實(shí)踐表明，全膜雙壟溝播技術(shù)比普通地膜覆蓋栽培單產(chǎn)增幅超過(guò)30%，增產(chǎn)效果顯著，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[1-3]。

2012年甘肅省玉米全膜雙壟溝播技術(shù)示范推廣面積達(dá)到7.3×105hm2以上，針對(duì)如此龐大的種植面積及其特殊農(nóng)藝要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化膜上精量播種將成為農(nóng)機(jī)裝備與全膜雙壟溝播農(nóng)藝技術(shù)相融合的重要紐帶，是實(shí)現(xiàn)全膜雙壟溝大田作物生產(chǎn)全程機(jī)械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[4]。相關(guān)研究表明，我國(guó)西北地區(qū)旱地全膜雙壟溝播技術(shù)相關(guān)的播種機(jī)具主要依靠傳統(tǒng)的滾輪式穴播器和手持式點(diǎn)播槍，普遍存在撕膜、挑膜和穴孔錯(cuò)位的現(xiàn)象，勞動(dòng)強(qiáng)度高、播種效率低下，嚴(yán)重制約了全膜雙壟溝播技術(shù)的快速發(fā)展[5-6]。為此，結(jié)合已有一代樣機(jī)作業(yè)原理設(shè)計(jì)研制了全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)，該機(jī)采用盤(pán)形凸輪—運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、曲柄—連桿機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)直插成穴播種裝置的投種控制與定點(diǎn)強(qiáng)制開(kāi)啟，整機(jī)質(zhì)量輕便、配套動(dòng)力小，能夠有效緩解播種機(jī)具因機(jī)型龐大、重量偏高而引發(fā)的機(jī)具進(jìn)地傷膜問(wèn)題，滿足玉米全膜雙壟溝播農(nóng)藝技術(shù)要求[6-7]。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、行走輪、支撐輪、成穴播種裝置、曲柄—連桿機(jī)構(gòu)、盤(pán)形凸輪—運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、水平圓盤(pán)排種機(jī)構(gòu)等組成，其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示[7]。全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)在田間進(jìn)行播種作業(yè)時(shí)，行走輪位于小壟兩側(cè)的壟溝內(nèi)前行，直插成穴裝置播種作業(yè)亦在小壟兩側(cè)壟溝內(nèi)完成，整機(jī)兩側(cè)后置支撐輪以小壟中心線位置為基準(zhǔn)起到播種支撐、播后鎮(zhèn)壓雙重作用。

1.2 播種作業(yè)原理

全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞至行走輪，行走輪分別將動(dòng)力再傳輸至凸輪軸，凸輪軸將動(dòng)力輸出至曲柄軸并帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了盤(pán)形凸輪與曲柄的同步轉(zhuǎn)動(dòng)；曲柄軸經(jīng)一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞至排種器所連接的傳動(dòng)軸上，帶動(dòng)排種裝置工作，傳動(dòng)路線如圖2所示。

1,連桿；2,曲柄；3,水平圓盤(pán)排種機(jī)構(gòu)；4,發(fā)動(dòng)機(jī)；5,傳動(dòng)系統(tǒng)；6,機(jī)架；7,行走輪；8,盤(pán)形凸輪；9,運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)；10,直插成穴播種裝置；11,支撐輪；12,操作扶手1,Connecting rod; 2,Crank; 3,Horizontal disc type seed metering device; 4,Engine; 5,Drive system; 6,Rack; 7,Road wheel; 8,Disc cam; 9,Motion amplification mechanism; 10,Direct insert planting device; 11,Return roller; 12,Operating armrest圖1 全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of self-propelled direct insert precision hill-seeder of corn with whole plastic-film mulching on double ridges

圖2 作業(yè)機(jī)傳動(dòng)路線圖Fig.2 Transmission roadmap of hill-seeder

當(dāng)作業(yè)機(jī)以一定速度V前進(jìn)時(shí)，其曲柄—連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)成穴播種裝置在垂直方向做上下運(yùn)動(dòng)，采用盤(pán)形凸輪通過(guò)滾子擺動(dòng)從動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)相連接，實(shí)現(xiàn)成穴播種裝置在水平方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在盤(pán)形凸輪—運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、曲柄—連桿機(jī)構(gòu)的共同作用下使得成穴播種裝置相對(duì)于覆膜種床能夠垂直插入投種與拔出，實(shí)現(xiàn)播種時(shí)間段成穴裝置水平絕對(duì)速度為零，如圖3所示[6]。

1.3 樣機(jī)技術(shù)參數(shù)

為適應(yīng)玉米全膜雙壟溝播農(nóng)藝技術(shù)要求，便于作業(yè)機(jī)進(jìn)地且對(duì)地膜損傷小，設(shè)計(jì)的自走直插式穴播機(jī)整機(jī)質(zhì)量輕便、配套動(dòng)力小，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與優(yōu)化

1,盤(pán)形凸輪；2,運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)；3,曲柄；4,連桿；5,成穴播種裝置1,Disc cam; 2,Motion amplification mechanism; 3,Crank;4,Connecting rod; 5,Direct insert planting device圖3 直插播種作業(yè)原理圖Fig.3 Schematic diagram of direct insert planting operation

全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)作業(yè)過(guò)程中為保證成穴播種裝置實(shí)現(xiàn)零速投種，其關(guān)鍵在于需要盤(pán)形凸輪與運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)在相連接頂桿滾子的接觸配合下能夠在水平方向驅(qū)動(dòng)成穴播種裝置運(yùn)動(dòng)，使得該裝置在入土、出土?xí)r與整機(jī)的前進(jìn)速度大小相等，方向相反，以補(bǔ)償整機(jī)的前進(jìn)速度。

2.1 凸輪選取與優(yōu)化

盤(pán)形凸輪采用外形封閉凹槽式。由圖3可以看出，直插成穴裝置的播種運(yùn)動(dòng)軌跡與盤(pán)形凸輪輪廓軌跡密切相關(guān)。盤(pán)形凸輪和成穴播種裝置的運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)滿足：凸輪滾子頂桿的位移、速度和加速度應(yīng)當(dāng)均勻，以減小凸輪與運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的剛?cè)釠_擊及慣性作用；避免頂桿滾子在與凸輪凹槽接觸過(guò)程中有拐點(diǎn)和死區(qū)等現(xiàn)象產(chǎn)生，進(jìn)而減少重播、漏播；精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)機(jī)具前進(jìn)速度補(bǔ)償，滿足成穴播種裝置入土、出土?xí)r的絕對(duì)水平分速度為零。

表1 樣機(jī)技術(shù)參數(shù)

Table 1 Technical parameters of the prototype

指標(biāo)Index規(guī)格參數(shù)Specificationparameter發(fā)動(dòng)機(jī)Engine配套動(dòng)力Matchedpower/kW發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Enginespeed/(r·min-1)整機(jī)重量Machineweight/kg整機(jī)尺寸(長(zhǎng)×寬×高)Machinesize(L×B×H)/mm地膜規(guī)格(厚×寬)Plastic-filmmulchspecifications(L×B)/mm作業(yè)株距Rowspacing/mm作業(yè)行距Linespacing/mm作業(yè)速度Operatingspeed/(m·s-1)排種粒數(shù)Seednumber/粒播種深度Depthofseeding/mm生產(chǎn)率Productivity/(hm2·h-1)X165F型柴油機(jī)X165FDieselengine2.823000170.81700×545×10900.01×12003304000.52粒(每穴)2ineachhole30～500.18

為滿足上述條件，對(duì)盤(pán)形凸輪結(jié)合修正等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化，凸輪過(guò)渡曲線部分可通過(guò)Step函數(shù)分析實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡動(dòng)作[8]。利用如圖4-a—e 對(duì)應(yīng)的Step函數(shù)對(duì)盤(pán)形凸輪驅(qū)動(dòng)的不同運(yùn)動(dòng)時(shí)間段進(jìn)行控制，函數(shù)變換周期為1.32 s，變換位移為1 000 mm(即由500 mm向-500 mm變化)。

基于Solidworks-motion環(huán)境建立運(yùn)動(dòng)算例，通過(guò)變換Step函數(shù)不同過(guò)渡時(shí)間，分析直插成穴裝置相應(yīng)的播種運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而選取作業(yè)效果良好的盤(pán)形凸輪輪廓。如圖5-a、b所示，1—5號(hào)播種運(yùn)動(dòng)軌跡與盤(pán)形凸輪輪廓分別對(duì)應(yīng)圖4中a—e不同過(guò)渡時(shí)間的Step函數(shù)。

由圖4、5中Step函數(shù)①及其對(duì)應(yīng)的播種運(yùn)動(dòng)軌跡、盤(pán)形凸輪輪廓可以看出，直插成穴裝置的播種軌跡最理想，但盤(pán)形凸輪拐點(diǎn)曲率半徑很小，甚至有交叉現(xiàn)象，剛?cè)釠_擊顯著，容易引起滾子頂桿的加速度急劇增大；當(dāng)Step函數(shù)②過(guò)渡時(shí)間由0 s增加至0.04 s時(shí)，成穴裝置的播種軌跡合理，但該過(guò)渡時(shí)間對(duì)凸輪輪廓幾乎沒(méi)有影響，拐點(diǎn)曲率半徑仍然很小；當(dāng)Step函數(shù)③過(guò)渡時(shí)間由0 s增加至0.1 s時(shí)，成穴裝置的播種軌跡亦合理，凸輪拐點(diǎn)曲率半徑過(guò)渡較平緩，較前兩種Step函數(shù)作業(yè)效果良好；當(dāng)Step函數(shù)④、⑤過(guò)渡時(shí)間由0 s分別增加至0.2 s、0.33 s時(shí)，凸輪拐點(diǎn)曲率半徑過(guò)渡更加平緩，凸輪與滾子頂桿無(wú)沖擊，但成穴裝置的播種軌跡在入土、出土段弧度過(guò)大，易造成覆膜種床的穴孔錯(cuò)位、地膜撕裂與滑移。

a，過(guò)渡時(shí)間0 s；b，過(guò)渡時(shí)間0.04 s；c，過(guò)渡時(shí)間0.1 s；d，過(guò)渡時(shí)間0.2 s；e，過(guò)渡時(shí)間0.33 sa，Transient time is 0 s；b，Transient time is 0.04 s；c，Transient time is 0.1 s；d，Transient time is 0.2 s；e，Transient time is 0.33 s圖4 不同過(guò)渡時(shí)間的Step函數(shù)圖形Fig.4 Step function graph at different transient time

a，播種運(yùn)動(dòng)軌跡Seeding kinematic trajectoryb，盤(pán)形凸輪輪廓Profile of disc cam圖5 不同Step函數(shù)下播種運(yùn)動(dòng)軌跡與對(duì)應(yīng)凸輪輪廓Fig.5 Seeding kinematic trajectory and corresponding profile of disc cam with different Step function

因此，選取對(duì)盤(pán)形凸輪驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間段控制效果良好的Step函數(shù)③，如式(1)所示。

Step(time，0，500，0.28，0)+Step(time，0.28，0，0.38，-1000)+Step(time，0.38，-500，0.94，0)+Step(time，0.94，-500，1.04，1000)+Step(time，1.04，500，1.32，0)

(1)

對(duì)盤(pán)形凸輪輪廓進(jìn)行測(cè)量，得到滿足實(shí)際加工要求的盤(pán)形凸輪最大尺寸為182.719 mm，最小曲率半徑為53.057 mm，設(shè)計(jì)的盤(pán)形凸輪如圖6所示。

圖6 盤(pán)形凸輪示意圖Fig.6 Schematic diagram of disc cam

2.2 放大機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為獲得成穴播種裝置水平速度補(bǔ)償量但又不增加盤(pán)形凸輪尺寸，在自走直插式玉米精量穴播機(jī)上設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)。放大機(jī)構(gòu)利用杠桿原理，將連桿按1∶3比例分配，如圖7所示。由圖分析可知，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)距離d1時(shí)，對(duì)應(yīng)的滑塊將移動(dòng)距離D1，由于短杠桿與長(zhǎng)杠桿長(zhǎng)度之比為1∶3，所以距離D1=3d1，同樣D2=3d2，這樣使得與頂桿滾子相接觸的盤(pán)形凸輪尺寸縮小了3倍，保證了作業(yè)機(jī)整體的緊湊結(jié)構(gòu)。

2.3 直插成穴裝置設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的輪式穴播機(jī)大都采用滾壓、強(qiáng)排開(kāi)啟成穴器的方式，前者當(dāng)種床土壤比較松軟時(shí)，鴨嘴開(kāi)啟失效，易造成漏播與穴孔錯(cuò)位；后者強(qiáng)排機(jī)構(gòu)的連接導(dǎo)桿容易挑膜、壓膜。為此，設(shè)計(jì)一種直插成穴播種裝置，如圖8所示，在軟鋼絲繩限長(zhǎng)、壓板彈簧伸縮共同作用下控制成穴播種裝置的開(kāi)啟與關(guān)閉[9-10]。

1,凸輪接觸滾子；2,推桿；3,短杠桿；4,長(zhǎng)杠桿；5,連接杠桿；6,滑塊1,Contact roller of cam; 2,Push rod; 3,Short lever; 4,Long lever; 5,Connecting lever; 6,Sliding block圖7 放大機(jī)構(gòu)原理圖Fig.7 Schematic diagram of motion amplification mechanism

圖8 直插成穴播種裝置示意圖Fig.8 Schematic diagram of direct insert planting device

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

3.1 試驗(yàn)地與材料

全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)田間播種性能試驗(yàn)在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米全膜雙壟溝種植示范試驗(yàn)地進(jìn)行。地勢(shì)平坦，土壤為黃綿土，土壤含水率為14.8%～16.1%，土壤堅(jiān)實(shí)度為1 062.7 kPa。試驗(yàn)地表依照全膜雙壟溝播農(nóng)藝技術(shù)要求，經(jīng)整地起壟后鋪膜處理，覆膜厚度為0.01 mm，播種玉米種子為寧單12號(hào)。

3.2 試驗(yàn)因素與指標(biāo)

自走直插式玉米精量穴播機(jī)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全膜雙壟溝覆膜種床的自適應(yīng)低損傷播種。試驗(yàn)中樣機(jī)以前進(jìn)速度為0.5 m·s-1進(jìn)行作業(yè)，按照NY/T 987—2006《鋪膜穴播機(jī)作業(yè)質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定膜上播種作業(yè)后穴位錯(cuò)孔率、地膜采光面機(jī)械破損程度的試驗(yàn)數(shù)值[11]。

以播種株距330 mm×12株的面積為1個(gè)作業(yè)小區(qū)，用鋼卷尺進(jìn)行人工測(cè)量與挑揀相結(jié)合的作業(yè)方式獲取膜孔與孔穴錯(cuò)開(kāi)1/2膜孔直徑及以上的膜孔個(gè)數(shù)、播種總膜孔數(shù)，以3個(gè)作業(yè)小區(qū)的測(cè)定平均值為測(cè)試結(jié)果。穴孔錯(cuò)位率計(jì)算式為：

(2)

式中：Y為穴孔錯(cuò)位率，%；ch為作業(yè)小區(qū)內(nèi)膜孔與孔穴錯(cuò)開(kāi)1/2膜孔直徑及以上的膜孔個(gè)數(shù)，個(gè)；f為作業(yè)小區(qū)內(nèi)測(cè)定總膜孔數(shù)，個(gè)。

測(cè)定小區(qū)寬為地膜鋪膜幅寬(1.2 m)，長(zhǎng)度取4 m。按式(3)計(jì)算地膜采光面機(jī)械破損程度，分別以每6個(gè)作業(yè)小區(qū)的測(cè)定平均值為測(cè)試結(jié)果。

(3)

式中：ε為地膜采光面機(jī)械破損程度，mm·m-2；li為小區(qū)內(nèi)第i處地膜機(jī)械破損部位的邊長(zhǎng)或縫長(zhǎng)，mm；b0為采光面展平后小區(qū)內(nèi)采光面寬度平均值，mm。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

利用(2)～(3)式測(cè)定計(jì)算，所得的全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)田間播種性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。播種過(guò)程中，樣機(jī)在雙壟溝小壟兩側(cè)壟溝內(nèi)播種行走穩(wěn)定，各關(guān)鍵設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)作業(yè)性能可靠，避免了其產(chǎn)生挑膜、撕膜、穴孔錯(cuò)位等覆膜種床損傷問(wèn)題，滿足玉米全膜覆蓋雙壟溝播的農(nóng)藝技術(shù)要求。

表2 田間播種性能試驗(yàn)結(jié)果

Table 2 Performance test results of field seeding

參數(shù)Parameter試驗(yàn)值Experimentalvalue技術(shù)要求Technicalrequirements穴位錯(cuò)孔率Dislocationofsoilholerate/%地膜采光面機(jī)械破損程度Mechanicaldamageofdaylightingplastic/(mm·m-2)0.4345.5≤6≤55

4 結(jié)論

(1)為滿足我國(guó)西北地區(qū)玉米全膜雙壟溝播農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝相融合要求，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全膜雙壟溝覆膜種床自適應(yīng)低損傷播種的自走直插式玉米精量穴播機(jī)。

(2)借助Step函數(shù)對(duì)盤(pán)形凸輪輪廓及其對(duì)應(yīng)播種軌跡進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)作業(yè)機(jī)運(yùn)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、直插成穴播種裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了投種控制與定點(diǎn)強(qiáng)制開(kāi)啟，直插成穴裝置位于播種段與出土段的水平分速為零，播種運(yùn)動(dòng)軌跡合理。

(3)田間試驗(yàn)表明，全膜雙壟溝自走直插式玉米精量穴播機(jī)播種作業(yè)后穴孔錯(cuò)位率為0.43%，地膜采光面機(jī)械破損程度可達(dá)45.5 mm·m-2，達(dá)到NY/T 987—2006鋪膜穴播機(jī)作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范要求。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)作業(yè)機(jī)膜上播種時(shí)，樣機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)播種效果有一定影響，將在后續(xù)設(shè)計(jì)中考慮選取電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)改進(jìn)。

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(責(zé)任編輯 張 韻)

Design of self-propelled direct insert precision hill-seeder of corn with whole plastic-film mulching on double ridges

DAI Fei1， YANG Zheng2， ZHAO Wu-yun1，*， ZHANG Feng-wei1

(1.SchoolofEngineering，GansuAgriculturalUniversity，Lanzhou730070，China; 2.GansuPolytechnicCollegeofAnimalHusbandry&Engineering，Wuwei733006，China)

In order to meet the requirements of planting techniques of dry-land corn with whole plastic-film mulching on double ridges in northwest China， to solve the problems about picked film， tore film and dislocation of soil hole caused by the traditional film seeding machine， a self-propelled direct insert precision hill-seeder of corn with whole plastic-film mulching on double ridges has been developed， which provided the theoretical basis for the development of agricultural machinery equipment about high-performance direct insert seeding on plastic-film. According to the direct insert planting operation principle， the prototype structure， transmission scheme and key parts of the hill-seeder were analyzed. With the help of aStepfunction to establish motion studies， the profile of disc cam and the corresponding seeding kinematic trajectory were studied， and the seeding experiment in the field was carried out. The motion amplification mechanism and direct insert planting device have been designed， the maximum size of disc cam was 182.719 mm and the minimum radius of curvature was 53.057 mm， and the correspondingStepfunction was obtained. After the self-propelled direct insert precision hill-seeder worked， the dislocation of soil hole rate was 0.43% and the mechanical damage of daylighting plastic was 45.5 mm·m-2. The sowing motion trajectory of self-propelled direct insert precision hill-seeder was reasonable， the direct insert planting device horizontal velocity component was zero in sowing period and excavating period， which could realize the self-adaption and low damage planting with whole plastic-film mulching on double ridges， to meet the technical requirements specification of planting operation quality on plastic-film.

whole plastic-film mulching on double ridges; corn; direct insert; hill-seeder

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.10.02

2015-12-11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405086)；甘肅省青年科技基金計(jì)劃資助項(xiàng)目(1506RJYA020)；甘肅省高等學(xué)校科研項(xiàng)目(2015A-079)；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院青年教師科技創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(GXY2013-06)

戴飛(1987—)，男，甘肅榆中人，講師，從事北方旱區(qū)作物生產(chǎn)裝備工程研究。E-mail: daifei@gsau.edu.cn

*通信作者，趙武云，E-mail: zhaowy@gsau.edu.cn

S223.2

A

1004-1524(2016)10-1637-07

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(10): 1637-1643

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