全浮動(dòng)型玉米旋耕播種一體機(jī)設(shè)計(jì)

郭福山，陳運(yùn)星

（1.湖北文理學(xué)院純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 襄陽(yáng) 441053；2.湖北文理學(xué)院汽車(chē)與交通工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053）

隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率要求也在逐漸提高，播種作業(yè)也逐漸邁向工業(yè)化。如今機(jī)械代替人工勞動(dòng)從而提高生產(chǎn)效率是工業(yè)大環(huán)境的進(jìn)步帶來(lái)的必然趨勢(shì)，從近年來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械的銷量也可以看出人們對(duì)農(nóng)用機(jī)械的需求也不斷增加。因此，研究發(fā)展優(yōu)質(zhì)的播種機(jī)對(duì)農(nóng)作物的播種具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

玉米作為我國(guó)主要的農(nóng)作物之一，在我國(guó)各個(gè)區(qū)域均有種植。經(jīng)過(guò)調(diào)查，現(xiàn)有的玉米播種機(jī)主要由旋耕裝置、播種裝置組成，能夠基本完成種子的播種?，F(xiàn)有的玉米播種機(jī)不能在不影響播種深度的情況下調(diào)節(jié)旋耕土壤深度，土壤的深度所帶來(lái)的土壤水分及松軟度的影響對(duì)于種子生根發(fā)芽及吸收水分十分重要。基于傳統(tǒng)的播種機(jī)，本文設(shè)計(jì)了一款全新的全浮動(dòng)型玉米播種機(jī)。該播種機(jī)對(duì)播種施肥裝置以及旋耕裝置進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在播種深度不變的情況下可以調(diào)節(jié)旋耕深度，通過(guò)改變旋耕深度間接改變土壤的含水量等，使得不同區(qū)域不同地塊的土壤對(duì)種子生根發(fā)芽提供的環(huán)境在一定程度上相同，同時(shí)改變播種施肥機(jī)構(gòu)，可以提升播種機(jī)的工作效率，節(jié)約成本。

1 全浮動(dòng)型玉米播種機(jī)工作流程

本文設(shè)計(jì)的玉米旋地播種一體機(jī)主要包括旋耕裝置、播種施肥裝置、覆土裝置、公路運(yùn)輸裝置等4 個(gè)部分，其中運(yùn)輸裝置中的機(jī)架為播種機(jī)的骨架，旋耕、播種、施肥及覆土裝置安裝于機(jī)架上。其整體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 全浮動(dòng)性玉米播種一體機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.1 Full floating maize seed machine structure

該播種機(jī)的工作流程為：旋耕裝置對(duì)土壤進(jìn)行松土，再利用圓盤(pán)犁開(kāi)槽出適合種子播種的土溝，再利用播種施肥裝置工作，將種子箱中的種子以及所需的肥料通過(guò)不同的管道依據(jù)間行播種施肥的原則輸送到土溝中，最后通過(guò)覆土裝置將土壤覆蓋在種子上以提高土壤對(duì)玉米種子的包裹性，間接提高玉米種子的發(fā)芽率，完成播種[2]。其工作流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 玉米播種機(jī)工作流程Fig.2 Work flow of maize planter

2 播種機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 旋耕裝置

此播種機(jī)旋耕裝置主要由連桿、刀具、刀軸總成、懸掛架、鏈條、傳動(dòng)軸等組成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 旋耕裝置結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of rotary tillage device

此全浮動(dòng)玉米播種一體機(jī)利用圓周上的點(diǎn)繞中心旋轉(zhuǎn)時(shí)距離中心點(diǎn)距離不變，讓旋耕機(jī)刀具支架在動(dòng)力不中斷的情況下在一定范圍內(nèi)基于動(dòng)力傳輸定軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)旋耕深度的改變?；谕侠瓩C(jī)液壓油泵，通過(guò)快速接頭與旋耕機(jī)的液壓油缸相連，通過(guò)液壓油缸的伸縮來(lái)驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)架上下調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同深度工作模式的快速轉(zhuǎn)換時(shí)旋耕刀具只是相對(duì)于機(jī)架高度改變，播種機(jī)構(gòu)位置未改變，播種深度未改變。

依托拖拉機(jī)后動(dòng)力輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞至轉(zhuǎn)向軸心器，轉(zhuǎn)向軸心器改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向后經(jīng)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞至主動(dòng)齒輪1，主動(dòng)齒輪1 與傳動(dòng)軸固定連接，隨著傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪1 與從動(dòng)齒輪1 由鏈條連接，從動(dòng)齒輪1 由軸承固定在動(dòng)力傳輸定軸上，同時(shí)可繞動(dòng)力傳輸定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)齒輪1同主動(dòng)齒輪2剛性連接，從動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)一圈主動(dòng)齒輪2 也轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，一同由軸承固定在動(dòng)力傳輸定軸上，主動(dòng)齒輪2與旋耕刀具鏈輪由鏈條連接，旋耕刀具鏈輪與旋耕刀具支架固連，旋耕刀具支架通過(guò)軸承固定在旋耕刀具支架固定支架上，最終帶動(dòng)旋耕刀具支架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)旋耕刀具支架上的刀具在土壤中切割土壤來(lái)進(jìn)行松土。該設(shè)計(jì)針對(duì)不同地區(qū)的不同空氣濕度來(lái)調(diào)整播種機(jī)的旋耕深度，提高土壤局部松軟程度間接調(diào)節(jié)土壤的蓄水能力，直接的增加或減少土壤可蓄水量，為玉米種子發(fā)芽做好蓄水工作。

2.2 播種施肥裝置

播種施肥裝置主要由播種料斗、施肥料斗、圓盤(pán)覆土裝置、全浮動(dòng)X型播種機(jī)構(gòu)以及齒輪箱組成[3]，其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4。

圖4 播種施肥裝置結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of sowing and fertilizing device

其裝置利用圓盤(pán)犁開(kāi)槽，齒槽裝置會(huì)將播種料斗的種子依據(jù)所設(shè)定的距離均勻傳送到傳輸管道中，最后將土壤覆蓋，再利用齒輪機(jī)構(gòu)將施肥料斗里的肥料，依據(jù)間行播種原則均勻傳送至輸料管中，完成播種施肥的過(guò)程。

傳統(tǒng)的播種機(jī)的播種部分通常與機(jī)架采用剛性連接，播種機(jī)若遇到較為堅(jiān)硬的土壤時(shí)，其播種機(jī)構(gòu)的圓盤(pán)犁會(huì)與硬物直接接觸發(fā)生碰撞，可能會(huì)損壞農(nóng)機(jī)具甚至導(dǎo)致機(jī)構(gòu)損壞，無(wú)法正常進(jìn)行播種工作，減少播種機(jī)的使用期限?；谏鲜鰡?wèn)題，設(shè)計(jì)的全浮動(dòng)玉米播種一體機(jī)增加了全浮動(dòng)X 型播種裝置，在播種過(guò)程中遇到障礙時(shí)，此裝置會(huì)自動(dòng)向后上方移動(dòng)越過(guò)障礙，再通過(guò)彈簧拉動(dòng)播種機(jī)構(gòu)恢復(fù)至原播種狀態(tài)。使用該施肥播種一體機(jī)構(gòu)能夠節(jié)省播種時(shí)間，也能延長(zhǎng)播種機(jī)的使用壽命[4]。

2.3 覆土裝置

在播種前所進(jìn)行的松土作業(yè)可提高土壤的蓄水能力，但是松軟的土壤對(duì)于種子發(fā)芽過(guò)程中吸水過(guò)程卻有負(fù)面影響。因此，在種子播種后如何利用土壤中的水分成為了關(guān)鍵問(wèn)題?；诖耍疚臄M對(duì)種子附近的部分土壤進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓掏磷鳂I(yè)，使得種子周?chē)耐寥谰o貼著種子，讓種子在發(fā)芽的過(guò)程中能夠很好地吸收土壤中的水分，助力種子的萌發(fā)。

固土裝置由支架、軸承、塑料滾輪、銷軸組成[5]?？稍谒芰湘?zhèn)壓輪里添加一定質(zhì)量的填充物來(lái)提高鎮(zhèn)壓輪的質(zhì)量，以提高種子與土壤的包裹性，其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖5。

圖5 固土裝置Fig.5 Soil consolidation device

2.4 公路運(yùn)輸裝置

公路運(yùn)輸裝置由軸承組、橡膠輪，液壓油缸等結(jié)構(gòu)組成，其通過(guò)液壓油缸的伸縮帶動(dòng)橡膠輪的升降，實(shí)現(xiàn)工作模式的轉(zhuǎn)換，其整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

圖6 公路運(yùn)輸裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Highway transport equipment structure diagram

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，全浮動(dòng)型玉米播種一體機(jī)攻克了傳統(tǒng)播種機(jī)對(duì)于不同區(qū)域不同的氣候條件所帶來(lái)的不同的耕種需求存在的缺陷，改進(jìn)的全浮動(dòng)型播種機(jī)構(gòu)提高了玉米播種機(jī)的使用壽命與播種效率，能夠在減少人工的同時(shí)大幅提高播種質(zhì)量和效率。有利于減輕農(nóng)民在玉米播種時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高播種效率和播種質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展。