氣吸式棉花精量穴播器的設計與試驗

楊徐飛 楊繼芳

(新疆石河子職業(yè)技術學院，新疆 石河子 832000)

1 氣吸式棉花精量穴播器的結構和工作原理

穴播器腰帶總成、鴨嘴滾筒、取種盤、刷籽器、分種盤、刮種器、擋籽板塊、穴播器軸、穴播器蓋片、斷氣塊等裝置共同構成了氣吸式棉花精量穴播器。

氣吸式棉花精量穴播器作業(yè)時，驅動軸帶離心風機，通過管道傳遞使得氣室產生負壓，形成高度真空狀態(tài)，取種盤的兩側形成了壓力差，種子因為氣力作用吸附到取種盤上[1]。穴播器內的種子隨著取種盤不斷轉動，刷籽器在此時負責用連續(xù)輕微敲碰的方式，將多余的種子清除，保證吸種孔處的位置只有1粒種子。當這一單粒種子運動到適宜落種的區(qū)域時，斷氣塊將氣室內部的氣孔阻斷，讓吸種孔位置的負壓消失，與此同時，刮種器快速接觸到種子，讓種子和取種盤吸孔處分離，完成一次投種。慣性和刮種器的推動力使種子經過分種盤順利滾落到穴播器滾筒的內圈，沿著滾筒的內壁滾動，直到被擋籽板擋落種子通道。種子在種道中持續(xù)滾動，越過豎直位置后落入鴨嘴內腔，隨著鴨嘴通道滾入鴨嘴頂端。成穴裝置的鴨嘴破開膜布入土開穴的瞬間，活動鴨嘴受到壓力打開，種子即可準確落入土穴中，2次投種完成。1個投種的周期就由1次投種和2次投種2個程序構成。

2 關鍵部件設計

2.1 擋盤和取種盤

擋盤是氣吸式棉花精量穴播器的骨架，使用金屬制成。擋盤內腔與取種盤一同作用形成氣室的真空狀態(tài)，擋盤可以安放O型密閉圈，取種盤的外邊緣設計有凹槽就是為了與此對應，穴播器軸和接盤裝置將擋盤和取種盤緊緊地結合在一起。

取種盤大體由不銹鋼板沖壓制成，金屬性能好，使用不容易變形。取種盤面上放置了攪種釘，取種盤轉動時可以充分攪動種子，防止出現架空情況，同時通過種子與攪種釘碰撞產生的震蕩作用，可以減少吸種孔位置多余的種子。吸種孔的數量隨著取種盤直徑的增大而增加，吸種孔越多越利于取種，但同時也會對風機、氣室造成更大的負擔。為了適應多變的土壤條件、各類棉花種子的播種需求，取種盤設計了多種取種孔分布形式，如單孔、雙孔、單孔雙孔交叉，可以做到單粒、雙粒、單粒雙粒交錯播種。經過實驗分析，在負壓條件不變的狀態(tài)下，直孔、沉孔、V型孔和錐形孔這幾種吸種孔中，120°錐形孔的棉花種子吸附力最好。為保證吸種孔吸附棉花種子的精確度，取種盤的吸種孔最佳直徑為3.2mm。

2.2 斷氣裝置

消除吸種孔的壓力，讓種子在自身重量的作用下跟隨重力脫離取種盤是目前普遍使用的氣力式精量播種機常用的投種方式。氣吸式棉花精量穴播器使用了斷氣裝置和刮種器的組合形式，加快種子脫離取種盤的速度，提升了投種的準確效率。當取種盤運轉時，吸種孔通過斷氣塊時壓力被切斷，種子自然投出。刮種器會將沒有及時脫離的種子刮落，為便于下一周期取種，毛刷還會清理吸種孔的雜塵。斷氣裝置與刮種器的巧妙結合可以有效提高播種效果，減少重播。

2.3 分種盤設計

棉花種子在刮種器和斷氣塊的共同作用下從取種盤的吸種孔位置脫落，因為種子自身存在質量、形狀差異，且受到吸種孔吸種狀態(tài)的影響，使得種子下落的位置和下落時間不夠穩(wěn)定，影響播種的精確度。設計分種盤就是為了解決這一問題。分種齒工作面的設計應與中心線形成斜角，便于種子投入種子通道。分種齒應與吸種孔相距7～9mm，其尖端圓弧的直徑應為1mm。當棉花種子脫離吸種孔落入分種盤，即開始對種子的下落過程進行一定的干預，讓種子順著穴播器結構預設的道路準確進入相應的位置。

2.4 鴨嘴滾筒設計

鴨嘴點播裝置通常由定嘴和動嘴2部分組成，鴨嘴滾筒的播種效果主要受定嘴影響，固定鴨嘴設計合理，才能保證播種質量，提升播種效率，減少鴨嘴對鋪膜的損傷。據實驗數據表明，鴨嘴高度在50～80mm之間，具有較好的入土成穴能力，不容易影響鋪膜的質量，超過80mm容易在破土入穴時造成掛膜。鴨嘴的寬度設計要在盡量減少種子碰撞嘴壁的情況下讓種子順利入穴，且不會造成太大位置偏移。經過對常見棉花種子播種的考量，在不考慮鴨嘴材質厚度的情況下，以20mm為宜。播種距離、播種深度、固定鴨嘴的數量是影響鴨嘴滾筒直徑的主要因素，單圈固定鴨嘴越多，鴨嘴滾筒直徑越大。單圈固定鴨嘴越少，鴨嘴滾筒直徑越小。

3 氣吸式棉花精量穴播器實驗中遇到的故障與排除方案

3.1 不排種

氣吸式棉花精量穴播器不排種可能出現的故障有：種子架空、傳動裝置失靈、刮種器位置失靈、氣吸管被異物堵塞。可以根據這些原因一一檢查，排除種子架空的情況；讓傳動裝置恢復正常運行；調整刮種器的位置使之正常工作；檢查氣吸管是否安裝正確，管道是否被堵塞[2]。

3.2 排種效果較差

排種效果較差，排種量不穩(wěn)定，播種量減少或漏播可能因為吸氣管道出現破損、管道接口松動、管壁內層出現脫離現象等都會導致氣室壓力狀態(tài)較弱，氣吸力變小，無法正常吸附種子。風機兩側的軸承因長時間使用，沒有定期維修、上油，軸承轉動阻力變大，轉速下降，也會造成氣室氣壓不足。取種盤變形、生銹，取種盤接合處漏氣，攪種釘脫落或無法正常工作，清洗種子不到位，其中混有雜物，將吸種孔堵塞，都會導致漏播。還有取種盤尺寸選擇不對，取種孔過大或過小，都會影響排種效果。在發(fā)現漏播時，工作人員可先檢查吸氣管，用膠帶處理管道破損，加固接口，如吸氣管問題比較嚴重，可以更換新的管道。取種盤變形生銹可先除銹矯正，檢查攪種釘，以上程序后仍然無法解決問題，可以更換新的取種盤。穴播器發(fā)動機運轉正常，但氣室氣壓不足，可以檢查風機兩側軸承，及時維護更新。取種盤要根據棉花種子的規(guī)格選取，不要與其它農作物種子混播，清洗種子時要嚴格篩查，避免異物進入取種盤，堵塞取種孔。

3.3 播種深度未達到農藝的要求

棉花播種有一定的深度要求，才能保證棉花種子處于適宜生長的溫度和濕度中，保證種子的成活率。氣吸式棉花精量穴播器使用時間過長時，鴨嘴點播裝置磨損會導致開穴較淺。覆土板、調節(jié)螺母和深淺調節(jié)絲杠磨損嚴重，會導致覆土量減少，播種深度達不到要求。應定期對穴播器零部件進行檢查更新，涂抹防銹涂料防止部件生銹。穴播器閑置期間可將其拆卸，涂上一層油或防銹涂料妥善保管。鴨嘴點播裝置、覆土板、調節(jié)螺母和深淺調節(jié)絲杠等零部件要及時檢查維修。作業(yè)時仍需注意，氣吸式播種機的行駛速度應根據相應的機械型號來決定，將運行時速控制在限定范圍內。播種機行駛過快也會導致播種深度不達標，同時要注意與土壤接觸的鴨嘴點播裝置需要軟著陸，避免產生碰撞，但土壤不宜太濕，土壤過濕容易堵塞鴨嘴。

3.4 播種距離不符合要求

適宜的播種距離才能讓作物充分吸收土壤中的營養(yǎng)，接受足夠的太陽光照保證作物健康生長[4]。棉花播種間距不一致，可能因為鴨嘴點播裝置配置不當，或是鴨嘴滾筒上的固定螺絲出現松動。解決的方式是檢查鴨嘴點播裝置配置是否正確，對機器上的螺絲部件重新加固。棉花播種行之間距離不達標，可能因為劃印器臂的長度不正確或播種機組行走出現偏移。前一個問題需要重新校訂劃印器臂的長度，后一個問題需要播種機操作員多加練習，嚴格按照路線行走直線，避免播種位置偏移。

4 結語

經過長時間的實驗改進，氣吸式棉花精量穴播器的播種質量得到了極大提升，性能較為穩(wěn)定，對各類土壤環(huán)境表現出較強的適應性，是單粒精密播種的優(yōu)質選擇。擋盤保證了穴播器的氣密性，取種盤利用氣力作用將種子分散到吸種孔，斷氣裝置可以加快種子脫離吸種孔的速度，刮種器有效避免吸種孔被堵塞，而分種盤使種子可以精確地下落到適宜播種的位置。合理設計固定鴨嘴可以讓鴨嘴滾筒平穩(wěn)運行，且作業(yè)時不易掛膜，保證鋪膜質量。氣吸式棉花精量穴播器在使用中仍會面臨一些問題，需要定期檢修，做好防銹措施，在農閑時期妥善保管，減少機械的損失。