2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播种机的设计

孙 涛，孙 毅，李会荣，李一松，徐 峰，安龙哲

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157011)

0 引言

黑龙江省现有丘陵山坡耕地面积较大，主要种植玉米和大豆。免耕播种技术，因减少了机组下地作业次数，缓解了土壤被压实的程度，保持了土壤自然状态，保护了土壤团粒结构，增强了土壤活力，具有节本增效、环保等优点，因此免耕播种技术已成为国内外土壤耕作技术的发展方向。现有免耕播种机械对山坡丘陵耕地作业适应性及作业质量满足不了农艺要求，因此，针对黑龙江省丘陵山坡耕地自然条件、耕作特点及经济条件，结合免耕施肥播种农业技术要求，黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江分院设计了2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播种机(以下称播种机)，该机可在丘陵山坡未耕地上一次完成灭茬破秸、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等复式作业，减少了耕作环节、节省了人工、降低了作业成本，具有较好的经济效益和社会效益。

1 总体结构

2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播种机(图1)主要由牵引架总成、调偏装置、机架总成、施肥开沟器装置、圆盘刀破茬总成、分茬器总成、行走轮、排种开沟器装置、镇压器总成、种箱总成、肥箱总成和电动风机等组成。

该机主要技术参数，外形尺寸(运输状态)(长×宽×高)1 980 mm×1 340 mm×118 mm，配套动力35.3～51.5 kW，播种行数2行，结构重量380 kg，垄距65 cm，播种深度3～8 cm，排肥器为电动排肥器，施肥深度种下3～8 cm，种箱容积13.3 L×2，肥箱容积64.83 L×2，排种器为配装直流无刷式风机精量播种器，生产效率1.0～1.8 hm2·h-1，适应播种速度5.7～9.7 km·h-1，播种缺穴率≤1%，种子破碎率≤1%。

2 工作原理

播种机与拖拉机通过牵引架总成连接组成机组，机组在丘陵山坡地作业时，带动播种机行走轮向前运动，播种机行走轮产生动力驱动种箱总成中配装直流无刷式风机的双行精量播种器工作；调偏装置安装在机架上，其功能是使播种、施肥、镇压、覆土工作部件在同一条垄上作业，保证了播种机的作业质量；机组作业时，圆盘刀破茬总成将未耕地中的玉米根茬切割、切碎，再由分茬器总成将破碎的根茬向左、右两侧分开，此时，施肥开沟器装置和排种开沟器装置开出肥沟和种沟。肥箱总成中的排肥器由小型电机驱动，将排出的肥料通过肥管施入肥沟内，完成施肥作业；种箱总成中的排种开沟器装置在肥沟的侧部将根茬切割并开出一条种沟，将输种管内的种子排入种沟内，完成播种作业；由镇压器总成完成肥沟和种沟覆土和镇压作业，镇压器总成通过平行四连杆仿形机构安装在机架上，可随丘陵山坡地进行仿形作业，保证覆土厚度和镇压力度的均匀性。机组作业一次即可完成灭茬破秸、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等复式作业，减少了耕种环节，具有作业质量好、性能可靠及经济效益高等优点。

3 关键工作部件的设计

3.1 双行精量播种装置的设计

双行精量播种装置(图2)配装直流无刷式风机，主要由动力输入轴、变速箱、直流无刷式风机、双行播种器、播种盘、播种导流槽、扰种装置、梳种装置和动力齿轮组等几部分构成。

1.动力输入轴；2.变速箱；3.直流无刷式风机；4.双行播种器；5.播种盘；6.播种导流槽；7.扰种装置；8.梳种装置；9.动力齿轮组图2 双行精量播种装置结构示意图

变速箱(图3)主要由变速箱体、惰轮、塔型齿轮组、动力齿轮组、播种盘齿轮、播种盘传动轴、联接吊耳、动力输入轴和变速控制装置等组成。变速箱是播种器的骨架和传动系统的核心部件，主要功用是传递动力和控制播种速度。变速箱中的塔型齿轮组设计有五个直径不等的直齿轮，按从小到大的顺序安装在传动轴上，传动轴两端通过轴承固定在箱体两端。变速箱底部设计有动力传动齿轮，该齿轮与播种盘轴上的播种盘齿轮啮合，将来自于变速箱中的动力传递到播种盘上，使其进行播种作业；变速箱上方设计安装有变速控制装置，用于调节排种器的播种速度。

1.变速箱体；2.惰轮；3.塔型齿轮组；4.动力齿轮组；5.播种盘齿轮；6.播种盘传动轴；7.联接吊耳；8.动力输入轴；9.变速控制装置图3 播种器的变速箱结构示意图

双行播种器主要由播种盘传动轴、播种盘齿轮、双播壳体、播种盘、扰种装置、梳种装置、直流无刷式风机及播种器罩壳等组成。

双行播种器的功用是将种箱中的种子，按农艺要求播入耕地中，是播种机的播种工作部件。双行播种器设计有双播壳体，双播壳体中的密闭吸风通道与直流无刷式风机连接，壳体上部与变速箱连接、下部设计有播种导流槽；播种盘传动轴通过轴承固定于双播壳体两端；两播种盘安装在传动轴上；播种盘上设计有以环形阵列布置的多个凹孔；播种盘上设计有扰种装置；播种盘罩壳与双播壳体固定连接，并同输种管相通；罩壳底部设计了出料口，与播种导流槽对正；播种盘罩壳内部安装了梳种器，对多余种子进行梳理，保证一孔一籽；双播壳体、播种盘、播种盘罩壳形成播种弧形吸风腔体，位于播种盘内侧，播种盘部分凹孔与播种腔弧形吸风腔体相通。

双行播种器上的直流无刷式风机进风口与弧形吸风腔体相通，风机对播种盘上的凹孔产生负压吸力，将播种盘罩壳内的种子吸到播种凹孔上，当播种盘转动到下方无弧形吸风腔体时，播种盘凹孔负压吸力消失，此时播种盘凹孔上的种子沿播种导流槽落进播种沟中，完成了播种器的播种作业。

3.2 播种(施肥)开沟器设计

播种(施肥)开沟器(图4)主要由左右对称的两个圆盘刀、两个圆盘安装座焊合、两个圆盘护板和两个圆盘刮泥刀等组成。其主要作用是在丘陵山地未耕地上开出肥沟和种沟，排肥器和排种器排出的肥料和种子落入开出的肥沟和种沟中；肥沟和种沟的深度可调，调整范围是3～8 cm ；护板起到保护圆盘开沟器的作用；刮泥刀可将圆盘刀上的泥土挂掉，防止泥土淤积过多影响正常作业；左右对称的两个圆盘刀安装后顶部夹角设计为11.5°，利于圆盘刀入土开沟作业。

1.圆盘刀；2.圆盘安装座焊合；3.圆盘刮泥刀；4.圆盘护板 图4 播种(施肥)开沟器结构示意图

3.3 调偏装置的设计

调偏装置(图5)主要由调偏装置、调正装置、调偏液压油缸和机架主梁等组成。其功能是控制播种机的机架进行角度调节，使播种、施肥、镇压、覆土工作部件在一条垄上作业，保证作业质量。设计的调偏装置采用液压控制，操作便捷、省时省力。调偏装置安装在机架总成的横梁上，液压油缸安装在主梁长度方向的中心处，液压油缸的最大行程为400 mm。

1.调偏装置；2.调正装置；3.调偏液压油缸；4.机架主梁图5 调偏装置结构示意图

4 性能试验

播种机的性能试验参照JB/T6274.1—2001《谷物播种机技术条件》的规定进行。主要测试播种机的各项性能指标是否达到设计要求、是否符合有关标准。试验时间2022年4月30日；试验地点黑龙江省穆棱县八面通镇；配套动力东方红-654轮式拖拉机；性能试验结果如表1所示。

表1 性能试验结果表

5 创新点

1)设计了液压控制调偏装置，解决了机组在丘陵山坡地作业时，由于地势的影响使播种机上的各个工作部件产生的偏置问题，保证了机组的作业质量，提高机组的工作效率。

2)设计了配置直流无刷式风机的双行精量播种器，播种器中设计安装有两个播种盘，可实现双行播种作业；播种盘上的凹孔设计为环形阵列布置，梳种器可保证播种盘上的凹孔只有一粒种子，实现了玉米、大豆精量播种作业；播种器配装的直流无刷式风机，通过产生负压原理，使种子吸附到播种盘的凹孔上，对种子没有伤害，减少了种子的破碎率，提高了播种质量。

6 结论

1 ) 研发了一款2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播种机，适用于山地、丘陵地区。该机可实现山坡地及丘陵地玉米机械免耕精密播种，机组下地一次即可完成灭茬破秸、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等复式作业，减少了机组下地次数、提高了作业效率、保证了作业质量、降低了作业成本、保护了土壤环境，具有较好的经济效益和社会效益。

2)经田间试验可知，该机具有设计结构合理、性能稳定可靠、适应能力强、调整方便及工作效率高等特点，各项性能指标均达到了设计要求，满足丘陵山地玉米免耕施肥播种的农艺要求。