便携板式自动播种机的研究及应用

□陈全 冒伟 刘小谭 陈燕英

/1.西昌新叶农业科技有限公司 2.四川省农业机械研究设计院

0 引言

目前，我国穴盘播种育苗根据生产规模大小，主要选用滚筒式、气吸式和板式播种技术。滚筒式和气吸式播种机已具备现自动播种功能，市场上已有覆土、转运、播种一体化设备。通过对上述设备使用者调查发现，滚筒式和气吸式播种设备存在效率不高、设备笨重、结构复杂、价格昂贵等缺点。相对而言，板式播种器操作简单、物美价廉，符合现阶段农业生产规模和农村经济发展水平。传统板式播种器的上种、播种全部为手动操作，播种效率、播种质量以及便携性方面有待改进提升。在借鉴、吸收国内外滚筒、气吸和板式播种技术和设备的基础上，结合我国穴盘育苗的生产现状，笔者对板式穴盘播种技术开展了深入研究、创新优化了操作工艺，应用自动控制技术改进了产品结构，实现了播种自动化；减少了播种过程中的重复劳动，提高了穴盘播种速度和播种精度，改善了播种机械的安全性和便携性，扩大了板式自动播种技术的适用范围。

1 便携板式自动播种机的结构及工作原理

1.1 播种机的结构

便携板式自动播种机的结构主要由机架、穴盘轨道、播种盘、动板、电动推杆、控制器箱等构成。其下层导磁定板上分布有落种孔、中间动板上有播种孔、上层盖板上设置有与落种孔错开的储种孔，盖板上均布磁铁（见图1）。

图 1 播种机结构图

1.2 播种机的工作原理

在便携板式自动播种机盖板储种孔内装满种子，上电开机后，动板自动回到供种工位，即动板上的播种孔与盖板上的储种孔中心线处于完全重合状态，储种孔内的种子进入播种孔内，完成充种准备，当育苗盘沿导轨被推送至导轨的尾端规定位置时，光电感应装置检测到育苗盘已经到位，发出信号，启动电动推杆，带动动板移动至播种工位，即动板上的播种孔与导磁定板上的落种孔中心线完全重合，播种孔内的种子经过落种孔进入穴盘基质穴孔内，完成播种。当穴盘被从导轨中取出后，光感应装置检测到穴盘已经离开，再次发出信号，启动电动推杆反向运动，并推拉动板至充种工位再次充种，等待穴盘的再次进入。通过穴盘的不断进出、循环往复，实现板式播种机的自动充种、连续播种（如图2所示）。

图 2 播种机原理图

2 主要部件参数及工艺设计

1）便携式播种机的板层结构共三层，导磁定板、动板、盖板依次自下而上重叠，导磁定板与边框连接。盖板和动板使用透明PMMA塑性轻质材料，导磁定板选用具有磁性的金属板材，盖板上均布的磁铁吸附下层导磁定板，磁铁的数量和磁场强度可根据板层间无缝隙的原则确定。透明结构设计不仅有利于对播种状态进行实时观察，而且减轻了整机重量，易于携带。

2）在板式播种机边框四角下部设计固定机架，保持播种机相对固定并平稳放置，固定机架内侧左、右两边各安装一根穴盘导轨，对穴盘与播种机的相对位置进行限定，引导穴盘在播种机下方进、出，导轨支撑面与播种机落种孔之间的垂直高度应大于穴盘的厚度，左、右导轨立面之间的距离与穴盘宽度基本相等。

3）在穴盘导轨的尾端机架上安装一组光感应装置，在机架一侧安装与动板滑动方向一致的电动推杆，电动推杆为永磁直流电机，其额定功率0.03 kW，额定电压DC12 V，推进速度10 mm/s，最大推力400 N·m。电动推杆通过固定在动板一端的夹持件与动板紧固联接。电动推杆内置有往复行程开关，推杆行程与储种孔和落种孔之间的距离相对应，通过光感应装置对穴盘位置变化的检测，控制电动推杆的运动。

4）整机电源选择220 V交流电源和12 V直流电源双接口设计，可通过当地农用车、拖拉机等12 V蓄电池电源进行供电，该装置针对潮湿环境，提高了安全设计标准，采用密封型电气装置，选用安全、可靠的电气元器件，电气设备的绝缘电阻大于0.5 MΩ，接地电阻不大于4 Ω，确保电气产品符合规定、安全可靠。

5）由于类圆形的植物种子在直径上存在大小差异，为提高播种精度、减少种子破损率，对动板的厚度及播种孔形状进行优化设计。单穴单粒种子的播种，可根据种子的大小选择厚度大于种子直径10%～30%的亚克力板材料作为动板，动板上设置的播种孔内径大于种子直径20%～40%，为减少直径差值，可用检查筛进行直径统计；如果单穴多粒播种，其播种孔型可根据播种数量的要求调整为双孔、长条孔等，通过更换相应孔型动板来实现。播种孔采用“直孔上部倒角”设计，上部倒角位于播种孔靠近储种孔一侧。

3 性能试验

该机经四川省农机产品及车辆配件质量监督检验站检测，检测报告数据显示：该机重量7.80 kg，功率30 W，种子破损率 ≤0.04%，播种合格率≥97.10%，空穴率≤1.60%，生产效率≥563盘/h，功耗0.027 5 kW·h。播种性能指标均优于《温室蔬菜穴盘精密播种机技术条件NY/1823-2009》规定，实际生产效率：单人操作550～600盘/h，双人操作750～800盘/h。

4 结论

通过对传统手动板式播种技术和设备的深入研究和改进，应用自动控制技术减少了人工操作及耗时，开发出新一代的便携式自动播种机，使板式播种机实现了自动播种；同时，具有低功耗、高效率、工况稳定等优点，减轻了劳动强度，提升了播种质量，节约了种子，降低了生产成本；特别是低电压安全电源模式的设计，避免了操作者的触电风险，非常适合农村缺电或电力不稳的作业环境，能够随时保证育苗生产正常进行，可广泛应用于各种山地、平原、大棚等穴盘育苗播种作业。目前，500余台（套）便携板式自动播种机已在川内宜宾、泸州、攀枝花、凉山州等市州推广，获得用户好评。