舵輪式破茬免耕玉米播種機(jī)研究

1、舵輪式破茬免耕玉米播種機(jī)研究2011年第9期(總第242期)農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo.92O1l(Totally242)doi:10.3969/j.issn.16733142.2011.09.003舵輪式破茬免耕玉米播種機(jī)研究孫偉松1刁培松.李盼(1.山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院淄博分院,山東淄博255000;2.山東理工大學(xué).山東淄博255049)摘要:保護(hù)性耕作是指通過(guò)提高自然降水的利用率和土壤肥力,減少水分的蒸發(fā)和流失.從而達(dá)到提高作物產(chǎn)量的目的.保護(hù)性耕作*-v2起到節(jié)水保墑,提高土壤肥力,保護(hù)環(huán)

2、境等效果,是今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn).其中.免耕播種作為保護(hù)性耕作的核心內(nèi)容之一,其配套機(jī)具免耕播種機(jī)的研究成為保護(hù)性耕作發(fā)展的關(guān)鍵.本文介紹了一種舵輪式破茬免耕玉米播種機(jī),采用短翼尖角形開(kāi)溝器,以平行四桿機(jī)構(gòu)作為仿形結(jié)構(gòu)的入土成穴器和穴播器內(nèi)置排種器的結(jié)構(gòu),解決了播種機(jī)的纏草問(wèn)題,提高了播種性能.關(guān)鍵詞:保護(hù)性耕作;免耕播種機(jī);破茬防堵;舵輪式穴播器中圖分類號(hào):$223.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16733142(2011)09-0011-03TlleStudyofAHelm-shapedStubbleCuttingNo-tillageCornDdUSunWeisong,DiaoPeisong2,

3、LiPan(1.ShandongSpecialEquipmentInspectionResearchInstituteZiboBranch,Zibo255000,China;2.ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China)Abstract:Conservationtillageistoimprovecropproductionbyincreasingtheutilizationofnaturalrainfallandsoilfertility,andreducingwaterevaporationandloss.Conservationtil

4、lagecanplayaroleonwatersaving,soilfertilityimproving,environmentalprotectionandSOon,itwillbethefocusoffutureagriculturaldevelopment.Theno-tillageplantingisoneoftheCOreSofconservationtillage,anditssupportingmachinesresearchbecomesthekeyofconservationtillage.Inthispaper,ahelm-shapedsmbecuttingnotillag

5、eCOrndrillisdescribed,usingshortwingtaperedopener,aholeformerwiththeparallelf0Ilr-barstructureasthecopyingstructureandthestructureofdropbootinternallyinstalledseedingapparatus,whichsolvingtheprobmofgrassplanterboundandimprovingtheperformanceofplanting.Keywords:conservationtillage;no-tillageplanter;s

6、tubblecuttingandjairpreventing;helm-shapedstubblecuttingno-tillageCOrndrill1國(guó)內(nèi)外免耕播種機(jī)的發(fā)展1931年.美國(guó)爆發(fā)了震驚世界的"黑風(fēng)暴".自植被破壞較嚴(yán)重的美國(guó)西部平原開(kāi)始刮起.橫掃了美國(guó)2/3的國(guó)土.造成了很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失.自此,美國(guó)開(kāi)始進(jìn)行保護(hù)性耕作的研究.1970年代開(kāi)始,人們認(rèn)識(shí)到保護(hù)性耕作應(yīng)該和土壤的營(yíng)養(yǎng)管理,排水及雜草控制結(jié)合起來(lái),為了減少土壤翻耕和殘茬翻埋.研制了鑿形犁.同時(shí),免耕播種機(jī)也得到了廣泛應(yīng)用I】1.在美國(guó)之后,世界上其他國(guó)家如加拿大,澳大利亞也開(kāi)始了對(duì)保護(hù)性耕作

7、和免耕播種機(jī)的研究.作為保護(hù)性耕作的核心,免耕播種機(jī)的研究隨著保護(hù)性耕作的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視.收稿日期:201l0718作者簡(jiǎn)介:孫偉松(1982一),男,山東萊州人,山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院淄博分院工程師,主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)研究工作.一10一國(guó)外研究的免耕播種機(jī)多是聯(lián)合播種機(jī)械.能一次性完成破茬,開(kāi)溝,施肥,播種,覆土,鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)【2】.國(guó)外的開(kāi)溝器大多采用單圓盤開(kāi)溝器(如美國(guó)的大平原播種機(jī)和約翰迪爾公司生產(chǎn)的7100型6行免耕播種機(jī))或雙圓盤式開(kāi)溝器(如美國(guó)case公司生產(chǎn)的SDX30型免耕播種機(jī)和約翰迪爾公司生產(chǎn)的1590型免耕條播機(jī)),需要很大的壓力才能保證開(kāi)溝深度.加之國(guó)

8、外的免耕播種機(jī)的聯(lián)合作業(yè)性能高,國(guó)外的免耕播種機(jī)大都具有體積龐大,質(zhì)量重等特點(diǎn),只適合在大型農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行免耕播種,不適合我國(guó)的中小地塊.我國(guó)對(duì)免耕播種機(jī)的研究起步較晚,系統(tǒng)的研究工作開(kāi)始于20世紀(jì)90年代.我國(guó)對(duì)免耕播種機(jī)的研究主要表現(xiàn)在土壤處理機(jī)械方面.如胡鴻烈等人設(shè)計(jì)的2BQM一6系列免耕播種機(jī).該免耕播種機(jī)是一種較成熟的機(jī)型.該機(jī)采用鑿形刀孫偉松等:舵輪式破茬免耕玉米播種機(jī)研究2011年9月式破茬裝置.人土容易,無(wú)需增加配重31.之后,我國(guó)又先后研制出了2BFY一6A型玉米免耕播種機(jī)和氣吸式免耕播種機(jī).我國(guó)的免耕播種機(jī)技術(shù)雖然發(fā)展迅速.但是與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比,我國(guó)的免耕播種機(jī)還存在纏草,播種

9、性能差等缺點(diǎn),為此,本研究研制出了一種舵輪式破茬免耕播種機(jī).2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本研究涉及的免耕播種機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示.該機(jī)主要由懸掛臂,機(jī)架,破茬裝置,施肥開(kāi)溝器,種肥箱,穴播器,排種器,覆土裝置和鎮(zhèn)壓輪等組成,整個(gè)裝置通過(guò)三點(diǎn)懸掛的方式掛接在拖拉機(jī)上.21.懸掛臂2.變速箱3.肥箱4.種箱5.機(jī)架6.破茬裝置7.施肥開(kāi)溝器8.地輪9.排種器10.穴播器11.覆土器12.鎮(zhèn)壓輪圖1玉米免耕播種機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖該免耕播種機(jī)的工作原理是:機(jī)器在拖拉機(jī)的牽引力下前進(jìn),最前面的破茬防堵裝置依靠拖拉機(jī)輸出的動(dòng)力高速旋轉(zhuǎn).旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將覆蓋在地表的雜草和作物殘茬清除.有效防止后面的開(kāi)溝器發(fā)生纏草現(xiàn)象.地輪轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)鏈

10、輪驅(qū)動(dòng)施肥開(kāi)溝器開(kāi)溝排肥,破茬裝置未清除的雜草,殘茬被開(kāi)溝器分向兩邊.之后,肥料從肥箱中經(jīng)輸種管施人開(kāi)溝器開(kāi)出的溝槽中,地輪在起動(dòng)力作用的同時(shí)對(duì)開(kāi)溝,施肥還起限深作用.采用穴播器內(nèi)置排種器的結(jié)構(gòu),機(jī)器工作時(shí),穴播器和排種器同步轉(zhuǎn)動(dòng),分布在舵輪式穴播器四周的入土成穴器隨著穴播器的轉(zhuǎn)動(dòng)逐個(gè)插人土壤中,成穴器采用平行四桿機(jī)構(gòu)作為其仿形機(jī)構(gòu),保證種子始終在最深處落下.施肥播種后.覆土器進(jìn)行覆土,之后鎮(zhèn)壓輪將土壤壓實(shí),保證土壤中水分不過(guò)度蒸發(fā).鎮(zhèn)壓輪采用充氣式橡膠輪胎,可以根據(jù)地面情況自動(dòng)變形和還原,保證鎮(zhèn)壓輪在凹凸不平的地面上也能完成鎮(zhèn)壓功能.3關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)3.1破茬及開(kāi)溝防堵裝置的設(shè)計(jì)破茬及開(kāi)溝防

11、堵裝置主要由破茬刀,安裝支架,開(kāi)溝器和輸肥管等組成,在開(kāi)溝器的前端安裝可拆卸鐵塊.方便開(kāi)溝器前端磨損時(shí)進(jìn)行更換,使開(kāi)溝器的使用壽命更長(zhǎng).破茬防堵裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示.1.破茬刀2.根茬秸稈3.安裝支架4.開(kāi)溝器5.輸肥管6.可拆卸鐵塊圖2破茬及開(kāi)溝防堵裝置免耕播種機(jī)播種時(shí),地表有雜草和作物殘茬,播種條件惡劣.播種機(jī)播種時(shí)很容易纏草堵塞.為了改善這種惡劣的播種環(huán)境,在播種機(jī)的最前端安裝破茬防堵裝置,依靠拖拉機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)破茬刀旋轉(zhuǎn)并切碎殘茬,切碎殘茬的同時(shí)還可以將其向兩邊打散,讓開(kāi)溝器順利通過(guò)完成施肥.開(kāi)溝器的作用是開(kāi)出一定深度的可供施肥和播種的溝槽,因此開(kāi)溝器的好壞直接影響播種機(jī)的播種和施

12、肥效果.好的開(kāi)溝器應(yīng)該具有入土容易.翻耕土壤少,開(kāi)出的種溝均勻,深淺一致,防堵塞效果好等特點(diǎn).為了滿足上述要求,本研究設(shè)計(jì)的開(kāi)溝器前段設(shè)計(jì)成短翼尖角形,尖角上面安裝可拆卸鐵塊組成開(kāi)溝器的人土部分,開(kāi)溝器可拆卸的目的是使開(kāi)溝器磨損后更換方便,防堵裝置設(shè)計(jì)成可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形滾子.這樣可以通過(guò)滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)將殘茬和雜草分向兩邊.經(jīng)田問(wèn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這種開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)開(kāi)溝效果較好,能夠滿足入土阻力小,對(duì)土壤擾動(dòng)小,開(kāi)溝性能好等特點(diǎn),較適合進(jìn)行免耕播種.3_2舵輪式穴播器的設(shè)計(jì)舵輪式穴播器的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示穴播器主要由動(dòng)盤,定盤,活動(dòng)鴨嘴,固定鴨嘴,凸輪擋塊,拉簧和種室等組成.人土成穴器由活動(dòng)鴨嘴和固定鴨嘴組成

13、,其中固定鴨嘴焊合在舵輪盤上.從圖中可以看出.人土成穴器分布在舵輪的四周.機(jī)器工作時(shí),穴播器受牽引力作用.插2011年第9期農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程港l91.動(dòng)盤2.定盤3.軸4.軸承5.活動(dòng)鴨嘴6.固定鴨嘴7.凸輪擋塊8.拉簧9.種室圖3穴播器的結(jié)構(gòu)示意圖人土壤中的入土成穴器受土壤的反作用力,這兩個(gè)力形成牽引力矩.使穴播器沿地面滾動(dòng).正常狀態(tài)下人土成穴器成關(guān)閉狀態(tài)用來(lái)存放種子,使種子不會(huì)提前漏出;隨著穴播器的轉(zhuǎn)動(dòng).入土成穴器插入到土壤最深處時(shí),活動(dòng)鴨嘴在凸輪擋塊的作用下被打開(kāi),當(dāng)打開(kāi)角度大于種子長(zhǎng)度時(shí),已等待在成穴器中的種子落入土壤中完成播種:為了使打開(kāi)的入土成穴器不夾土,要求人土成穴器在離開(kāi)土壤

14、前一直處于打開(kāi)狀態(tài):成穴器打開(kāi)后活動(dòng)鴨嘴的頂端在出土前一直沿著凸輪擋塊運(yùn)動(dòng)直到成穴器完全出土,出土后的活動(dòng)鴨嘴在復(fù)位彈簧的拉力作用下關(guān)閉.完成一次播種.穴播器在拖拉機(jī)牽引下連續(xù)滾動(dòng).實(shí)現(xiàn)連續(xù)穴播.由于免耕播種機(jī)是在有雜草和殘留秸稈的農(nóng)田里工作.環(huán)境較翻耕后的農(nóng)田惡劣很多.為此,本研究設(shè)計(jì)了平行四連桿機(jī)構(gòu)作為穴播器的仿形結(jié)構(gòu),使得穴播器遇到地面不平整的情況時(shí)也能順利地完成播種工作.平行四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及在機(jī)器上的安裝位置如圖4所示.231.平行四連桿2.施肥開(kāi)溝器安裝架3.彈簧圖4平行四桿機(jī)構(gòu)平行四桿機(jī)構(gòu)由兩個(gè)相互平行的連桿組成,連桿安裝在機(jī)架上.并與地面成一定的角度.仿形受力是通過(guò)彈簧實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)遇

15、到地面不平整時(shí),穴播器受到的力通過(guò)輪盤傳遞給平行連桿并擺動(dòng),一12一運(yùn)動(dòng)時(shí)受到彈簧的彈力;該仿形機(jī)構(gòu)可以使穴播器上下浮動(dòng).將彈簧安裝在施肥開(kāi)溝器與浮動(dòng)機(jī)構(gòu)上并使之成拉伸狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)低洼地勢(shì)時(shí).浮動(dòng)機(jī)構(gòu)受彈簧拉力使穴播器向下浮動(dòng),從而順利完成播種.3.3鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)為了減少播種后水分的蒸發(fā),播種覆土后需要鎮(zhèn)壓輪將土壤壓實(shí),防止土壤過(guò)度松散.由于免耕播種有時(shí)會(huì)出現(xiàn)地面凹凸不平的現(xiàn)象,因此鎮(zhèn)壓輪也必須設(shè)置仿形機(jī)構(gòu).才能很好地完成鎮(zhèn)壓效果.本研究采用充氣式橡膠輪胎.當(dāng)?shù)孛娌黄秸麜r(shí),輪胎可以自動(dòng)變形和復(fù)原以達(dá)到仿形效果,使鎮(zhèn)壓輪很好地完成鎮(zhèn)壓功能;與純鐵制輪胎相比.橡膠輪胎價(jià)格較低,節(jié)省成本;與地面摩擦

16、力大,可以有效地減小滑移率.4總結(jié)本研究采用短翼尖角形開(kāi)溝器.有效地解決了播種機(jī)的纏草問(wèn)題,達(dá)到了防堵效果,在開(kāi)溝器的前端安裝可拆卸鐵塊,提高了開(kāi)溝器的使用壽命;采用舵輪式穴播器內(nèi)置排種器,減少了功率消耗,并節(jié)省了空間;采用平行四連桿機(jī)構(gòu)作為人土成穴器的仿形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且達(dá)到了很好的仿形效果,使穴播器能夠?qū)崿F(xiàn)免耕播種.經(jīng)田間試驗(yàn),該免耕播種機(jī)能夠達(dá)到免耕播種機(jī)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo),工作穩(wěn)定,播種效果好.參考文獻(xiàn)1】趙娟偉.2BMF-4玉米免耕播種機(jī)的研究D.保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué).2007.【2】趙磊磊.玉米免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)與研究D.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.3】施森寶,胡鶴烈,丁加明.秸稈覆蓋免耕法fJ】.農(nóng)業(yè)工程,1991),6(3):3136.【4】L.N.Shukla,A.M.Chauhan,I_S.Dhaiiwal,rta1.DevelopmentofMinimumtillPlan-tingMachinery.PublishedinAMA,1996,VOL.27,NO-4:1518.5】Darmora-DP,Pandey-KP.Evaluationofperformanceof