大型智能一體化胡蘿卜種繩播種機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)

田建峰，史現(xiàn)都，王力濤，張?jiān)浪桑R立強(qiáng)，籍俊杰

（河北耕耘農(nóng)業(yè)機(jī)械制造有限公司，河北 寧晉 055550）

我國(guó)胡蘿卜種植面積達(dá)到40×104hm2，占世界總種植面積的40%左右。山東、陜西、河北、河南、浙江、云南等地為主要產(chǎn)區(qū)。播種是胡蘿卜生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，播種的質(zhì)量直接影響著胡蘿卜的生產(chǎn)成本、品質(zhì)和產(chǎn)量。目前我國(guó)適宜胡蘿卜規(guī)?；シN的機(jī)具少，機(jī)械化水平低。主要原因是胡蘿卜種子外形不規(guī)則、含有一定量的揮發(fā)油，不易吸水，種子外有刺毛，容易黏結(jié)，不易分開(kāi)，造成播種困難，出芽率低，使用普通播種機(jī)無(wú)法播種。隨著胡蘿卜種植規(guī)模逐年增大，市場(chǎng)對(duì)大型規(guī)?；}卜播種機(jī)械需求十分旺盛。

“種繩”播種技術(shù)是20 世紀(jì)80 年代在日、韓、歐美國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)開(kāi)始興起的一項(xiàng)蔬菜精密播種技術(shù)。其核心是先利用專用精密種繩編織播種機(jī)械在室內(nèi)對(duì)種子進(jìn)行篩選、包衣、施藥、裹繩成盤(pán)，然后再利用胡蘿卜種繩播種機(jī)把種繩淺埋在土壤中。其特點(diǎn)是利用種繩把復(fù)雜的選種、定量、定位、精量播種作業(yè)程序放在室內(nèi)完成，簡(jiǎn)化田間作業(yè)程序，提高了播種質(zhì)量，減少了播種用種量。能夠比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)定量、定位精量播種量，降低成本，減少播種用工，提高田間勞動(dòng)效率。另外，由于種子帶采用可降解的天然纖維物質(zhì)制成，可自然分解于土中，對(duì)土壤無(wú)任何污染，符合環(huán)保的要求。當(dāng)前，市場(chǎng)上現(xiàn)有的胡蘿卜播種機(jī)作業(yè)過(guò)程中存在效率低、工序遍數(shù)多，人工多，播種深淺不勻，出苗不齊，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。

根據(jù)胡蘿卜種植現(xiàn)狀和農(nóng)藝要求，研發(fā)設(shè)計(jì)一款集旋耕、起壟、種繩鋪設(shè)播種、滴管帶鋪設(shè)、鋪膜、壓土為一體的大型胡蘿卜播種機(jī)，利于促進(jìn)規(guī)?；N植胡蘿卜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 胡蘿卜種繩播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

1.1 基本參數(shù)

胡蘿卜播種機(jī)基本參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 胡蘿卜播種機(jī)基本參數(shù)Tab.1 The basic parameters of carrot seeder

1.2 主要性能指標(biāo)

在土地經(jīng)深翻旋耕、平坦，輕度黏壤土，土壤絕對(duì)含水率15%～25%的條件下，胡蘿卜播種機(jī)的作業(yè)性能指標(biāo)，見(jiàn)表2。

表2 胡蘿卜播種機(jī)作業(yè)性能指標(biāo)Tab.2 The operating performance indexes of carrot seeder

2 總體設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)原理

該機(jī)采用懸掛牽引方式掛接安裝有北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的大型拖拉機(jī)配套作業(yè)，根據(jù)胡蘿卜種植區(qū)域耕種農(nóng)藝條件和胡蘿卜精密種植農(nóng)藝要求，采用前懸、后播、鋪帶、覆膜、鎮(zhèn)壓的方式制定總體方案，作業(yè)幅寬為2.6 m，播種行數(shù)為8 行。該機(jī)由旋耕、起壟、種繩鋪設(shè)、滴管帶鋪設(shè)、鋪膜、覆土、壓土等部件組成，見(jiàn)圖1。

圖1 總體設(shè)計(jì)圖Fig.1 The overall design

其中，旋耕碎土機(jī)構(gòu)由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)齒輪箱刀軸作業(yè)，起壟成型和提升壓土機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)為動(dòng)力，以便調(diào)節(jié)成型效果和壓土量。胡蘿卜種子采用籽盤(pán)苗帶由導(dǎo)籽管無(wú)動(dòng)力鋪設(shè)，由鋪膜機(jī)構(gòu)完成地膜的鋪設(shè)。

該機(jī)設(shè)計(jì)力求結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，符合蔬菜精密種植農(nóng)藝要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 胡蘿卜播種機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.2 The structure diagram of carrot planter

3 主要關(guān)鍵工作部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 起壟成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)構(gòu)由外圓錐體、成型輥和中心軸3 部分組成。主要作用通過(guò)旋轉(zhuǎn)碾壓把土壤加工成適合播種、滴灌帶鋪設(shè)和地膜覆蓋的成型苗床。根據(jù)苗床高度25 cm，寬度33 cm的農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)成葫蘆型結(jié)構(gòu)，其外圓錐體直徑為58 cm、成型輥直徑20 cm、寬度62 cm。成型輥有2 個(gè)凹槽，距離可調(diào)，用于鋪設(shè)種帶。起壟成型器圖見(jiàn)圖3。

圖3 起壟成型器圖Fig.3 The ridging former

3.2 胡蘿卜種繩鋪設(shè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)構(gòu)由種繩支架、固定調(diào)節(jié)座、種繩導(dǎo)管3 部分組成。主要控制苗帶行距、深淺，根據(jù)土質(zhì)和水分能及時(shí)調(diào)整達(dá)到符合農(nóng)藝要求。苗帶導(dǎo)管上下、左右、前后調(diào)整范圍10 mm，適用多種農(nóng)作物種植要求。

圖5 種繩鋪設(shè)機(jī)構(gòu)示意圖Fig.5 The schematic diagram of seed rope laying mechanism

3.3 地膜自動(dòng)壓土機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)構(gòu)由甩土刀盤(pán)、皮帶提升機(jī)和落土槽組成。兩壟間的土壤通過(guò)甩土刀盤(pán)逆向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入皮帶提升機(jī)，然后再由提升機(jī)輸送到落土槽分別落入壟溝，實(shí)現(xiàn)地膜壓蓋。提升機(jī)由液壓馬達(dá)傳動(dòng)，根據(jù)需要可以調(diào)整轉(zhuǎn)速，改變上土量大小，達(dá)到覆蓋質(zhì)量要求。

圖6 胡蘿卜種繩播種起壟成型示意圖Fig.6 Schematic diagram of ridge formation of carrot by rope seeding

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

2021 年4 月—9 月，試驗(yàn)樣機(jī)在河北省寧晉縣和內(nèi)蒙古自治區(qū)太仆寺旗進(jìn)行了田間試驗(yàn)和規(guī)?；N植作業(yè)。在輕度黏壤土，土壤絕對(duì)含水率24%的條件下，胡蘿卜播種機(jī)的作業(yè)性能和技術(shù)指標(biāo)（胡蘿卜播種機(jī)技術(shù)指導(dǎo)見(jiàn)表3）達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 胡蘿卜播種機(jī)技術(shù)指標(biāo)Tab.3 Technical specification of carrot seeder

5 其他

5.1 適應(yīng)范圍

該機(jī)不僅可以種植胡蘿卜，經(jīng)適當(dāng)調(diào)整后可用于播種白蘿卜、紅蘿卜、蕪菁、甜菜、洋蔥、菠菜、青筍、結(jié)球甘藍(lán)、蘆筍、落葵、生菜、芹菜、白菜、小白菜、娃娃菜、菜心、蔥、雪里蕻、芝麻、油菜、辣椒、白花菜、西蘭花、油菜花等中小種子，適應(yīng)性廣。

5.2 播種機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

該機(jī)復(fù)式作業(yè)，旋耕、開(kāi)溝、播種、覆土、鎮(zhèn)壓一步完成；整地質(zhì)量好，播深一致性好，可做到不露繩、等深播種；播種同時(shí)可以鋪設(shè)滴管帶，省工、作業(yè)效率高；株距可以調(diào)（配套種子編織機(jī)）；播種編織好的種繩行距4～35 cm 可以調(diào)節(jié)；行走輪輪距54～80 cm 可以調(diào)節(jié)，適用于不同幅寬的壟；播種深度1.0～5.0 cm可以調(diào)節(jié)。

5.3 建議

由于各地氣候特點(diǎn)不同、胡蘿卜種植農(nóng)藝要求不一致，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)農(nóng)藝不匹配。應(yīng)大力推廣標(biāo)準(zhǔn)化栽培模式以及適合機(jī)械化種植和收獲胡蘿卜作物品種，提高農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合程度，加快胡蘿卜種植產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。