可變株距式精量點播器的設(shè)計及應(yīng)用

王 星 ，蒙賀偉

（1.石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師農(nóng)機局）

0 引言

精量播種機是指那些能將單粒種子等距的播種到土壤中預(yù)定深度的器具[1]，播種過程中，通過用精量播種機將種子播到土層中最理想的位置，使作物生長發(fā)育良好，長勢一致，達(dá)到增產(chǎn)增收。精量播種包括排種的精確數(shù)量、精密的株距（即株距均勻一致）和精密的深度（即播種深度一致，并予以適當(dāng)?shù)膲簩崳?，但?yīng)當(dāng)認(rèn)識到，精量播種是一種現(xiàn)代化綜合性的技術(shù)措施，實施精量播種應(yīng)具備優(yōu)良的種子、精細(xì)的種床和性能優(yōu)良的播種機械等條件。

本研究在廣泛了解國內(nèi)外精量點播器技術(shù)的基礎(chǔ)上，以不同粒徑的種子為研究對象，從精量點播器的總體方案、精量點播器的排種機理、精量點播器的關(guān)鍵部件研制等方面入手，針對精量點播器進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，研制出一種“一機多用”的圓盤型孔式精量點播器。該精量點播器為機械式點播器，其排種元件為圓盤上的型孔，它適用于不同的地塊與空間、粒徑大小不同的種子，如棉花、番茄、玉米、小麥等。本文以新疆種植面積較大的棉花種子為研究對象進(jìn)行著重介紹。

精量播種是棉花生產(chǎn)上大力推廣的六大精準(zhǔn)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。實現(xiàn)精量播種可使苗勻、苗齊和苗壯，不需要間苗和定苗作業(yè)，可以大大減輕廣大干部、職工和群眾的體力勞動，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，提高職工管理定額，降低活勞動成本和增加職工收入。實現(xiàn)精量播種可節(jié)省大量優(yōu)良種子，有利于種子良種化和精準(zhǔn)化。它是進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)“兩高一優(yōu)”和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化必須解決的關(guān)鍵問題，也是提高棉花栽培科技含量，實現(xiàn)棉花栽培技術(shù)革命的必經(jīng)之路。

1 可變株距式精量點播器的設(shè)計及工作原理

1.1 可變株距式精量點播器的基本組成

可變株距式機械精量點播器的排種器主要由滾筒、成穴器、接種杯、株距可調(diào)窩眼式取種裝置等部件組成。株距可調(diào)窩眼式取種裝置主要由轉(zhuǎn)輪取種裝置、模塊夾卷和模塊總塊組成。夾持板的另一端有重塊，夾持板中間部位有一橫軸，橫軸安裝在支座長軸孔內(nèi)，有一定的移動量。通過改變模塊夾圈中模塊數(shù)量和排列方式，或更換模塊夾圈和腰帶來調(diào)整穴播器的穴數(shù)與株距。

1.2 可變株距式精量點播器的工作原理

播種機的播種工作過程一般分為以下幾個步驟：種子的供給、分種和輸種、土壤表層生成穴孔、種子進(jìn)入土壤穴孔、覆土和鎮(zhèn)壓[1]。種子的供給、分種和輸種是播種的準(zhǔn)備階段，種子按照播種工藝要求（單粒、雙粒、單雙交錯粒）在點播器的作用下做好向土壤中投入的準(zhǔn)備。在機械式播種機上，種子的供給由固定在排種器上的種箱依靠種子的自重下落來完成，且分種裝置是采用勺式分種盤。工作時，滾筒在苗床上滾動，排種器隨之做回轉(zhuǎn)運動。隨著排種器的滾動，接種杯中的種子進(jìn)入成穴器，成穴器在苗床上掘穴并打開，種子進(jìn)入鴨嘴后，在重力和離心力的共同作用下落入穴底，完成投種。

可變株距式精量點播器，取種塊采用裝卡的方式安裝在模塊夾圈上，模塊夾圈與腰帶貼合，每一個取種塊在腰帶上都有一個鴨嘴與之相匹配。當(dāng)播種作物株距需要改變時，將模塊夾圈上的取種塊取下一半，剩下的均勻排列，這樣株距就變?yōu)樵瓉淼?倍。若株距有其它要求，可以更換腰帶與模塊夾圈，每一個腰帶都有與之相匹配的夾圈，并且每一個的模塊夾圈都有不同的株距可供選擇。

2 可變株距式精量點播器工作過程分析

2.1 排種器工作過程

圖1 排種器工作過程

根據(jù)株距可調(diào)窩眼式精量點播器工作原理，該排種器工作過程可分為3個階段：充種階段、清種與護種階段和投種階段（圖1）。在點播器工作時，土壤對鴨嘴有作用力，這個作用力使鴨嘴帶動腰帶旋轉(zhuǎn)，種子在穴播器內(nèi)部隨著腰帶轉(zhuǎn)動，定盤與中軸相連，不旋轉(zhuǎn)。在取種塊開始取種時，固定在定盤上的導(dǎo)軌會推動拐臂，拐臂擺動帶動取種窩打開，種子在重力和離心力的作用下進(jìn)入取種窩眼孔中。在導(dǎo)軌上有許多齒是為了使拐臂振動從而帶動取種窩振動，方便取種。取種結(jié)束后，拐臂脫離軌道，在扭轉(zhuǎn)彈簧的作用下回轉(zhuǎn)，清種橡膠會把取種窩中多余的種子刮掉，取種窩回位后，取種窩中的種子進(jìn)入鴨嘴，等到鴨嘴打開以后進(jìn)入土壤中，完成播種過程。研究的主要內(nèi)容是建立數(shù)學(xué)模型，分析影響株距可調(diào)窩眼式排種器投種均勻性的影響因素，為下一步優(yōu)化試驗做準(zhǔn)備。

2.2 充種過程

低空穴率、低雙粒率和低種子損傷等是棉花精量播種中的關(guān)鍵指標(biāo)，這就要求取種窩在取種時做到不漏取和不傷種。此穴播器在取種過程中，軌道推動拐臂轉(zhuǎn)動，帶動取種窩打開，開始取種。穴播器繼續(xù)轉(zhuǎn)動，種子在離心力和重力的共同作用下進(jìn)入取種窩。固定在定盤上的軌道上分布著齒，在這些齒和回轉(zhuǎn)彈簧的共同作用下拐臂來回擺動，從而使取種窩震動，以此來提高取種的準(zhǔn)確度，做到不漏取。

2.3 清種過程與護種過程

清種過程中穴播器重播率與傷種率的高低對清種有著重要影響。在這一階段要求刮種器既要清除取種窩中多余的種子，保證每個窩眼內(nèi)的種子相同，又要保證不傷種。因此，刮種器在擁有一定的剛性的同時還必須有一定的彈性，否則容易傷種。在取種窩取種結(jié)束后拐臂會脫離軌道，在彈簧的作用下回位，從而使取種窩回轉(zhuǎn)，在取種窩回轉(zhuǎn)的過程中，刮種器會將取種窩中多余的種子刮下。護種則是為了保證取種后的種子不被損傷，當(dāng)沒有達(dá)到取種要求時，種子不會被排除穴播器，此時鴨嘴處于關(guān)閉狀態(tài)，種子無法從鴨嘴中掉出，在取種窩回位后種子從取種窩中掉出進(jìn)入鴨嘴中。

2.4 投種過程

排種的要求是迅速并且準(zhǔn)確，在成穴器入土以后鴨嘴會打開，種子在離心力和重力的雙重作用下會迅速的被排除進(jìn)入種穴當(dāng)中。

3小結(jié)

可變株距式精量點播器播種質(zhì)量高，可極大的節(jié)約種子資源，節(jié)省人力成本，提高土地利用率，提高社會生產(chǎn)效率。近年來，隨著精量播種技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)民在節(jié)約生產(chǎn)資源、提高勞動生產(chǎn)效率方面有了很強的意識，精量播種這項技術(shù)已經(jīng)得到了廣大群眾的認(rèn)可，這對精量播種機的推廣和發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。