双圆盘式小麦免耕播种机设计与试验研究

车建壮，于 磊，李其昀

（1．淄博市科学技术情报研究所，山东淄博255040；2．天津铁道职业技术学院铁道工程系，天津300240；3．山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东淄博255091）

开展保护性耕作、实施免耕播种、取消铧式犁翻耕，可以保留土壤自我保护机能和营造机能，是机械化耕作由单纯改造自然、利用自然，向农业生产与自然协调发展的重要因素之一．免耕播种机开沟器的适应性对开展保护性耕作、实施免耕播种有重要意义［1]．

小麦免耕播种机在有玉米秸秆和根茬的覆盖地的通过性能，已成为我国一年两熟地区推广全程保护性耕作的技术核心问题．目前国内外免耕播种机秸秆、根茬切断装置主要分为被动式和动力驱动式．被动式圆盘刀主要是靠重力切断秸秆和根茬，需要有足够大的垂直载荷，因而机体重；动力驱动式装置主要是靠动力驱动各种刀具旋转切断作物残茬，但存在转速高、功率消耗大、引起机具振动、安全性能差等缺点，且作业过程中高转速引起的粉尘问题也十分突出．为了进一步提高玉米免耕播种机的技术性能，真正实现保护性耕作，促进农业可持续发展，我们设计了圆盘式小麦免耕播种机．

1 总体设计方案

整机主要包括镇压装置、机架、播种施肥装置、开沟装置和传动装置等几部分，其中开沟器与覆土器是播种机的重要部分，开沟器与覆土器通过螺栓安装在输种管的侧面．排种器与排肥器采用外槽轮式下排法．该机共有六圆盘开沟器组，相邻两组开沟器组前后交错安装，其目的是为了避免秸秆的堵塞；小麦免耕播种机的整体结构如图1所示．小麦免耕播种机主要技术参数见表1．

图1 播种机的结构简图

表1 小麦免耕播种机的技术参数

2 主要工作部件的设计

2．1 双圆盘开沟器的设计

图2 双盘开沟器示意图

双圆盘开沟器由两个平面相互倾斜对称安装形成夹角的圆盘构成．两个圆盘边缘交点在圆盘前沿下方的聚点m处，工作时在土壤反力作用下各自绕自己的轴线旋转．圆盘滚转时两个平面将土壤向两侧推挤而形成种沟，导种管将种子导入沟底．双圆盘开沟器如图2所示，双圆盘斜度常取10°～16°，m点的高度等于最大开沟深度为宜，β＝55°～60°，双圆盘开沟器开出的沟底中部有凸尖，聚点m越高（β角增大），ψ角越大时，凸尖越大，沟底分成两行的情况越明显．要求行距较窄时进行条播就充分利用这一特点，将聚点m提高到β＝90°，ψ角增大到23°～25°，使一个开沟器内播成两行，两行间距一般为65～75mm．单组圆盘开沟器的三维图如图3所示．

图3 单组开沟器

2．2 覆土器的设计

为了保证开沟、施肥、播种后能够及时覆土，来保证种子被土壤直接覆盖而不直接接触秸秆，设计出一套直接安装在开沟器中间的覆土器，覆土器的结构如图4所示，其结构类似于滑刀式开沟器；依靠滑刀处切出的土壤覆盖到麦种上．图5为覆土器的连接形式．覆土器通过螺栓连接在开沟器的连接板上．覆土器安装在开沟器的中间、双圆盘开沟器转动轴的下方，两个覆土器的夹角为8°～12°．当开沟器工作时，覆土器将开沟器中间凸起的细湿土铲下一部分，并推送到种沟内，将细湿土覆盖在麦种的表面，完成覆土过程．

图4 覆土器示意图

图5 覆土器的连接示意图

3 田间实验

3．1 实验地点

实验地点设在山东省淄博市桓台县北，山东巨明试验田，地势较为平坦开阔，地处东经117°58′，北纬35°30′，属东部暖温带半干旱季风气候，大陆性气候特点显著，四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季晴和高爽，冬季寒冷少雪．实验时间为2008年10月2日，天气晴，小麦品种为鲁豫16号．图6是小麦播种的实验样机，图7是用该机播种后小麦的生长情况．

3．2 播种质量测试

小麦播种深度以3～5cm为合格．拖拉机以正常作业速度播种后，每行在50m内随机取10个点，人工扒开土层测量播种深度，测量结果如表2所示．种子平均覆土深度为

图6 双圆显式小麦色耕播种种机样机

图7 用双圆盘式小麦免耕播种机小麦生长状况

式中：xi为各取样点种子覆土深度（cm）；n为取样点总数．

表2 小麦的覆土深度 cm

表3 肥料的覆土深度 cm

3．3 肥料覆土深度测量

测量方法与测种子覆土深度相同，施肥深度以6～10cm为合格．结果见表3．

肥料平均覆土深度为

式中yi为各取样点肥料覆土深度（cm）．

4 结束语

圆盘式小麦免耕播种机采用圆盘组交错安装方法，防堵性能好，整机结构具有简单紧凑，成本较低，性能可靠，操作灵活，调整方便等特点，符合我国黄淮海地区保护性耕作技术的要求．田间实验研究表明，本机具适应性强，技术性能好，使用可靠，播种施肥深度均匀，是适宜山东半岛地区保护性耕作技术的理想机具．

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