可变株距式精量点播器的设计及应用

王 星 ，蒙贺伟

（1.石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832000；2.新疆生产建设兵团第七师农机局）

0 引言

精量播种机是指那些能将单粒种子等距的播种到土壤中预定深度的器具[1]，播种过程中，通过用精量播种机将种子播到土层中最理想的位置，使作物生长发育良好，长势一致，达到增产增收。精量播种包括排种的精确数量、精密的株距（即株距均匀一致）和精密的深度（即播种深度一致，并予以适当的压实），但应当认识到，精量播种是一种现代化综合性的技术措施，实施精量播种应具备优良的种子、精细的种床和性能优良的播种机械等条件。

本研究在广泛了解国内外精量点播器技术的基础上，以不同粒径的种子为研究对象，从精量点播器的总体方案、精量点播器的排种机理、精量点播器的关键部件研制等方面入手，针对精量点播器进行了比较系统的研究，研制出一种“一机多用”的圆盘型孔式精量点播器。该精量点播器为机械式点播器，其排种元件为圆盘上的型孔，它适用于不同的地块与空间、粒径大小不同的种子，如棉花、番茄、玉米、小麦等。本文以新疆种植面积较大的棉花种子为研究对象进行着重介绍。

精量播种是棉花生产上大力推广的六大精准技术中的关键技术。实现精量播种可使苗匀、苗齐和苗壮，不需要间苗和定苗作业，可以大大减轻广大干部、职工和群众的体力劳动，大幅度提高劳动生产率，提高职工管理定额，降低活劳动成本和增加职工收入。实现精量播种可节省大量优良种子，有利于种子良种化和精准化。它是进一步提高农业劳动生产率，实现“两高一优”和农业现代化必须解决的关键问题，也是提高棉花栽培科技含量，实现棉花栽培技术革命的必经之路。

1 可变株距式精量点播器的设计及工作原理

1.1 可变株距式精量点播器的基本组成

可变株距式机械精量点播器的排种器主要由滚筒、成穴器、接种杯、株距可调窝眼式取种装置等部件组成。株距可调窝眼式取种装置主要由转轮取种装置、模块夹卷和模块总块组成。夹持板的另一端有重块，夹持板中间部位有一横轴，横轴安装在支座长轴孔内，有一定的移动量。通过改变模块夹圈中模块数量和排列方式，或更换模块夹圈和腰带来调整穴播器的穴数与株距。

1.2 可变株距式精量点播器的工作原理

播种机的播种工作过程一般分为以下几个步骤：种子的供给、分种和输种、土壤表层生成穴孔、种子进入土壤穴孔、覆土和镇压[1]。种子的供给、分种和输种是播种的准备阶段，种子按照播种工艺要求（单粒、双粒、单双交错粒）在点播器的作用下做好向土壤中投入的准备。在机械式播种机上，种子的供给由固定在排种器上的种箱依靠种子的自重下落来完成，且分种装置是采用勺式分种盘。工作时，滚筒在苗床上滚动，排种器随之做回转运动。随着排种器的滚动，接种杯中的种子进入成穴器，成穴器在苗床上掘穴并打开，种子进入鸭嘴后，在重力和离心力的共同作用下落入穴底，完成投种。

可变株距式精量点播器，取种块采用装卡的方式安装在模块夹圈上，模块夹圈与腰带贴合，每一个取种块在腰带上都有一个鸭嘴与之相匹配。当播种作物株距需要改变时，将模块夹圈上的取种块取下一半，剩下的均匀排列，这样株距就变为原来的2倍。若株距有其它要求，可以更换腰带与模块夹圈，每一个腰带都有与之相匹配的夹圈，并且每一个的模块夹圈都有不同的株距可供选择。

2 可变株距式精量点播器工作过程分析

2.1 排种器工作过程

图1 排种器工作过程

根据株距可调窝眼式精量点播器工作原理，该排种器工作过程可分为3个阶段：充种阶段、清种与护种阶段和投种阶段（图1）。在点播器工作时，土壤对鸭嘴有作用力，这个作用力使鸭嘴带动腰带旋转，种子在穴播器内部随着腰带转动，定盘与中轴相连，不旋转。在取种块开始取种时，固定在定盘上的导轨会推动拐臂，拐臂摆动带动取种窝打开，种子在重力和离心力的作用下进入取种窝眼孔中。在导轨上有许多齿是为了使拐臂振动从而带动取种窝振动，方便取种。取种结束后，拐臂脱离轨道，在扭转弹簧的作用下回转，清种橡胶会把取种窝中多余的种子刮掉，取种窝回位后，取种窝中的种子进入鸭嘴，等到鸭嘴打开以后进入土壤中，完成播种过程。研究的主要内容是建立数学模型，分析影响株距可调窝眼式排种器投种均匀性的影响因素，为下一步优化试验做准备。

2.2 充种过程

低空穴率、低双粒率和低种子损伤等是棉花精量播种中的关键指标，这就要求取种窝在取种时做到不漏取和不伤种。此穴播器在取种过程中，轨道推动拐臂转动，带动取种窝打开，开始取种。穴播器继续转动，种子在离心力和重力的共同作用下进入取种窝。固定在定盘上的轨道上分布着齿，在这些齿和回转弹簧的共同作用下拐臂来回摆动，从而使取种窝震动，以此来提高取种的准确度，做到不漏取。

2.3 清种过程与护种过程

清种过程中穴播器重播率与伤种率的高低对清种有着重要影响。在这一阶段要求刮种器既要清除取种窝中多余的种子，保证每个窝眼内的种子相同，又要保证不伤种。因此，刮种器在拥有一定的刚性的同时还必须有一定的弹性，否则容易伤种。在取种窝取种结束后拐臂会脱离轨道，在弹簧的作用下回位，从而使取种窝回转，在取种窝回转的过程中，刮种器会将取种窝中多余的种子刮下。护种则是为了保证取种后的种子不被损伤，当没有达到取种要求时，种子不会被排除穴播器，此时鸭嘴处于关闭状态，种子无法从鸭嘴中掉出，在取种窝回位后种子从取种窝中掉出进入鸭嘴中。

2.4 投种过程

排种的要求是迅速并且准确，在成穴器入土以后鸭嘴会打开，种子在离心力和重力的双重作用下会迅速的被排除进入种穴当中。

3小结

可变株距式精量点播器播种质量高，可极大的节约种子资源，节省人力成本，提高土地利用率，提高社会生产效率。近年来，随着精量播种技术的应用，农民在节约生产资源、提高劳动生产效率方面有了很强的意识，精量播种这项技术已经得到了广大群众的认可，这对精量播种机的推广和发展具有积极的促进作用。