大型智能一体化胡萝卜种绳播种机的研发设计

田建峰，史现都，王力涛，张岳松，马立强，籍俊杰

（河北耕耘农业机械制造有限公司，河北 宁晋 055550）

我国胡萝卜种植面积达到40×104hm2，占世界总种植面积的40%左右。山东、陕西、河北、河南、浙江、云南等地为主要产区。播种是胡萝卜生产过程中的重要环节，播种的质量直接影响着胡萝卜的生产成本、品质和产量。目前我国适宜胡萝卜规模化播种的机具少，机械化水平低。主要原因是胡萝卜种子外形不规则、含有一定量的挥发油，不易吸水，种子外有刺毛，容易黏结，不易分开，造成播种困难，出芽率低，使用普通播种机无法播种。随着胡萝卜种植规模逐年增大，市场对大型规模化胡萝卜播种机械需求十分旺盛。

“种绳”播种技术是20 世纪80 年代在日、韩、欧美国家和我国台湾地区开始兴起的一项蔬菜精密播种技术。其核心是先利用专用精密种绳编织播种机械在室内对种子进行筛选、包衣、施药、裹绳成盘，然后再利用胡萝卜种绳播种机把种绳浅埋在土壤中。其特点是利用种绳把复杂的选种、定量、定位、精量播种作业程序放在室内完成，简化田间作业程序，提高了播种质量，减少了播种用种量。能够比较简便地实现定量、定位精量播种量，降低成本，减少播种用工，提高田间劳动效率。另外，由于种子带采用可降解的天然纤维物质制成，可自然分解于土中，对土壤无任何污染，符合环保的要求。当前，市场上现有的胡萝卜播种机作业过程中存在效率低、工序遍数多，人工多，播种深浅不匀，出苗不齐，作业劳动强度大等缺点。

根据胡萝卜种植现状和农艺要求，研发设计一款集旋耕、起垄、种绳铺设播种、滴管带铺设、铺膜、压土为一体的大型胡萝卜播种机，利于促进规模化种植胡萝卜产业的发展。

1 胡萝卜种绳播种机主要技术参数指标

1.1 基本参数

胡萝卜播种机基本参数，见表1。

表1 胡萝卜播种机基本参数Tab.1 The basic parameters of carrot seeder

1.2 主要性能指标

在土地经深翻旋耕、平坦，轻度黏壤土，土壤绝对含水率15%～25%的条件下，胡萝卜播种机的作业性能指标，见表2。

表2 胡萝卜播种机作业性能指标Tab.2 The operating performance indexes of carrot seeder

2 总体设计与设计原理

该机采用悬挂牵引方式挂接安装有北斗导航系统的大型拖拉机配套作业，根据胡萝卜种植区域耕种农艺条件和胡萝卜精密种植农艺要求，采用前悬、后播、铺带、覆膜、镇压的方式制定总体方案，作业幅宽为2.6 m，播种行数为8 行。该机由旋耕、起垄、种绳铺设、滴管带铺设、铺膜、覆土、压土等部件组成，见图1。

图1 总体设计图Fig.1 The overall design

其中，旋耕碎土机构由拖拉机动力输出轴驱动齿轮箱刀轴作业，起垄成型和提升压土机构采用液压马达为动力，以便调节成型效果和压土量。胡萝卜种子采用籽盘苗带由导籽管无动力铺设，由铺膜机构完成地膜的铺设。

该机设计力求结构紧凑，操作方便，符合蔬菜精密种植农艺要求。结构简图见图2。

图2 胡萝卜播种机结构简图Fig.2 The structure diagram of carrot planter

3 主要关键工作部件的结构设计

3.1 起垄成型机构设计

该机构由外圆锥体、成型辊和中心轴3 部分组成。主要作用通过旋转碾压把土壤加工成适合播种、滴灌带铺设和地膜覆盖的成型苗床。根据苗床高度25 cm，宽度33 cm的农艺要求，设计成葫芦型结构，其外圆锥体直径为58 cm、成型辊直径20 cm、宽度62 cm。成型辊有2 个凹槽，距离可调，用于铺设种带。起垄成型器图见图3。

图3 起垄成型器图Fig.3 The ridging former

3.2 胡萝卜种绳铺设机构设计

该机构由种绳支架、固定调节座、种绳导管3 部分组成。主要控制苗带行距、深浅，根据土质和水分能及时调整达到符合农艺要求。苗带导管上下、左右、前后调整范围10 mm，适用多种农作物种植要求。

图5 种绳铺设机构示意图Fig.5 The schematic diagram of seed rope laying mechanism

3.3 地膜自动压土机构设计

该机构由甩土刀盘、皮带提升机和落土槽组成。两垄间的土壤通过甩土刀盘逆向旋转导入皮带提升机，然后再由提升机输送到落土槽分别落入垄沟，实现地膜压盖。提升机由液压马达传动，根据需要可以调整转速，改变上土量大小，达到覆盖质量要求。

图6 胡萝卜种绳播种起垄成型示意图Fig.6 Schematic diagram of ridge formation of carrot by rope seeding

4 试验结果分析

2021 年4 月—9 月，试验样机在河北省宁晋县和内蒙古自治区太仆寺旗进行了田间试验和规模化种植作业。在轻度黏壤土，土壤绝对含水率24%的条件下，胡萝卜播种机的作业性能和技术指标（胡萝卜播种机技术指导见表3）达到设计要求。

表3 胡萝卜播种机技术指标Tab.3 Technical specification of carrot seeder

5 其他

5.1 适应范围

该机不仅可以种植胡萝卜，经适当调整后可用于播种白萝卜、红萝卜、芜菁、甜菜、洋葱、菠菜、青笋、结球甘蓝、芦笋、落葵、生菜、芹菜、白菜、小白菜、娃娃菜、菜心、葱、雪里蕻、芝麻、油菜、辣椒、白花菜、西兰花、油菜花等中小种子，适应性广。

5.2 播种机技术优势

该机复式作业，旋耕、开沟、播种、覆土、镇压一步完成；整地质量好，播深一致性好，可做到不露绳、等深播种；播种同时可以铺设滴管带，省工、作业效率高；株距可以调（配套种子编织机）；播种编织好的种绳行距4～35 cm 可以调节；行走轮轮距54～80 cm 可以调节，适用于不同幅宽的垄；播种深度1.0～5.0 cm可以调节。

5.3 建议

由于各地气候特点不同、胡萝卜种植农艺要求不一致，导致农机农艺不匹配。应大力推广标准化栽培模式以及适合机械化种植和收获胡萝卜作物品种，提高农机农艺融合程度，加快胡萝卜种植产业健康发展。