新型正反旋开沟播种机的研究

陈士浩，贺在利，张荣成，王 辉，黄 亮

(江苏省农垦农业发展股份有限公司淮海分公司，江苏 盐城 224354)

0 引言

双轴正反旋开沟播种机能有效解决烂地播种质量差的问题。播种后畦面平整、土壤细碎、同时埋茬效果好、沟壁光滑。但因主机配套动力大(国产147.10 kW、进口121.36 kW以上)、购机成本高、播种深度不一致，未能得到全面推广，农具厂商纷纷对其优化。江苏省农垦农业发展股份有限公司淮海分公司也展开了大量的研究，历经6年，研制一款新型正反旋开沟播种机，同比具有配套动力小、油耗低、播种深度一致性好、出苗块、出苗带宽宽等优点，种肥同施设计满足农艺需求。公司累计制作近30台，播种大麦、小麦6666.67 hm2以上，是江苏农垦认定和推广沙土地大麦、小麦播种机型。本文重点介绍主要部件设计和研究方案。

1 工作原理和基本结构参数

1.1 工作原理(图1)

1.圆切盘；2.正旋刀轴；3.药箱；4.种箱；5.种肥箱；6.镇压器；7.喷杆；8.反旋刀轴；9.挤压式开沟器

该播种机为开沟播种一次性作业机械，采用排种管结构遇烂地不易堵塞，烂地作业有明显优势。

作业过程：拖拉机牵引播种机作业，圆切刀入土切断田间秸秆，避免缠绕开沟器而堵土。竖沟经挤压式开沟器一次性挤压成型。正旋刀轴上的旋耕刀及时输送并进行旋耕平整开沟器挤压出的土块。种子和肥料由排种(肥)器排至输种(肥)管自由落下。反旋刀轴上的旋耕刀依次取土、抛土完成盖种和盖肥作业。镇压器进行播后压实保墒，完成全部作业。药箱和喷杆为可选装置，根据需要可用于播后同步化除封闭作业。

1.2 播种机基本参数

配套动力102.97 kW；作业幅宽3.6 m，播种行数18行，行距18.5 cm；竖沟深度大于20 cm、宽度30 cm；标准作业速度5～6 km·h-1，理论纯作业效率2 hm2·h-1；播种深度标准为：设定值±1 cm；落种带宽7～8 cm。

2 主要部件设计

2.1 主要设计内容

通过缩短前后轴距和功能分工(前轴平整碎土，后轴盖种)减轻后轴动力消耗；通过单螺旋变螺距前刀轴设计有效解决轮胎压痕；通过弧型输种管设计及时清理杂物，保证覆土均匀；通过后轴高度可调设计，满足农艺播种深度要求；通过准全量盖土解决种子深度分层问题。

2.2 前轴正旋刀轴设计(图2)

图2 正旋刀轴旋刀排布图

(1)正旋刀轴部分采用195旋耕刀，旋耕深度8～10 cm，呈单螺旋线变螺距排布。主要功能：前段大螺距实现挤压式开沟器挤出的土块快速分流，后段小螺距碎土。安装时，拖拉机轮胎印内侧旋耕刀正向安装(俗称正刀)，快速推土和碎土。轮胎印外侧旋耕刀反向安装(俗称反刀 )，降低推土速度，既能保证轮胎压痕填平，又能防止畦面接垄处土量过多和垡块过整。在实际使用中可根据土壤墒情和轮胎压痕深浅调整反刀数量，能保证较好的平整度。

(2)正旋刀轴轮廓线与正旋弧形板、平土板之间的间隙最小化。该设计目的主要有两方面：一是减少弧形板上的泥土堆积过多而增加刀轴的负荷；二是及时清除平土板上的缠草，保证了畦面平整度。

2.3 后轴反旋刀轴设计

(1)反旋刀轴部分采用195加密旋耕刀双螺旋线布置，常规安装方法，旋耕深度5±2.5 cm可调，主要起到碎土、抛土盖种的目的。

(2)反旋刀轴轮廓线与正旋弧形板、平土板之间的间隙最小化。该设计目的同样是两方面：一是减少弧形板上的泥土堆积过多而增加刀轴的负荷；二是及时清除平土板上的缠草，保证了畦面平整度。为均匀盖种提供保证。

(3)反旋刀具有优良的埋茬功能，能及时清理竖沟壁上的秸秆，作业后沟壁光滑，畦面平整秸秆少。

(4)前后刀轴轴距最小化设计可减少两轴之间土块和反复作业，有效降低作业负荷。

2.4 排种管设计

(1)排种管采用圆管制成，前半部采用直管，与整机成60°斜角安装(图3)，减少连接排种软管的弯曲度，提高落种的平顺度和均匀性，降低堵塞几率。

(2)排种管后半部采用弯管，与旋耕刀回转轮廓预留10 mm间隙。该方式可有效利用旋耕刀的回转清理排种管上堆积的杂草和土块，并将种子送至旋耕刀取土后抛土覆盖前的位置，理论上可实现播种深度一致。

(3)圆管出口处安装散种装置，排种管落下的种子撞击后散开，从而实现带状播种，根据农艺要求带宽可达7～8 cm。

(4)排种管安装在随反旋刀轴弧形板上，与刀轴同步上下调节，保证了相对关系，可准确控制调整前后落籽深度同步性。

2.5 反旋刀轴转速可调设计

反旋传动部分和正旋传动部分之间采用链轮链条箱传动，通过调整主从动链轮齿数进行反旋刀轴转速调整。输入轴设计转速为540 r·min-1，前轴转速为230 r·min-1，后轴根据土壤墒情进行调整，在300～400 r·min-1之间有级调整。

2.6 反旋刀轴高度可调设计

如图4所示，该款播种机的播种深度控制主要依靠调节反旋刀轴高度，反旋刀轴高度决定取土量和盖土量。调整时，保持播种机其他工作状态不变，通过滑槽结构，可实现同步快速调整。该方式可实现播种深度1～5 cm调节。

3 播种试验和出苗效果对比

3.1 油耗和播种深度对比

数据为2020年三秋播种作业中不同土壤类型和不同墒情实测数据(表1)。

表1 与常规正反旋播种机对比实验数据 2020年11月

3.2 出苗对比

同一进水沟相邻条田出苗情况对比。左边为新型正反旋播种机，右边为常规正反旋播种机(图5)。

图5 同日播种出苗情况对比

3.3 对比结论

通过数据和图片对比，该款播种机调整了前后轴的功能，有效降低了配套功率，同比油耗降低30%，弧形排种管的设计自带清理功能，实现了播种深度精准控制。因播种深度一致，落种带宽宽，出苗快且一致性好，发苗快。经农业部门跟踪统计，同比普通播种机出苗快2～3天，同样基本苗可以节约5%～8%用种量。

4 结论

该播种机在设计上采用传动箱分箱设计，减轻了因故障拆装负荷，降低了修理强度。且反旋刀轴高度灵活可调，前后轴、刮土板及弧形板及圆弧排种管的组合设计大大提升了播种质量，同时降低了油耗。使用中可根据土壤墒情、刀具磨损状况、农艺要求进行播种深度调节。因旋转过程中部分土块掉落、旋耕刀回土、后轴切削面非等高等影响，最终播种精度只能达到±1 cm，这种精度同比还是很高的，达到农艺要求。该机带种肥设计并留有升级位置，可装药箱或基肥箱，实现种肥与基肥同施或同步封闭化除功能。尽管播种细碎度较普通双轴正反选略粗，该款播种机目前仍是江苏农垦沙土地理想的播种机型。