玉米深松全层施肥种行旋耕播种机关键部件的设计终稿

1、玉米深松全层施肥种行旋耕播种机关键部件的设计杨娜，张晋国，刘其潼，王浩，赵晓坤，赵晓顺 （河北农业大学机电工程学院 河北保定 071001）摘要：针对目前国内玉米播种机存在播种深度不一致的问题，为了提高玉米播种播深一致性，提高播种质量以达到增产的目的，本文设计了一种旋耕种行玉米播种机，该装置可以实现深松、分层施肥、旋耕种行、开沟、播种、覆土镇压等功能一次性完成的播种作业，适用于大田作业。该机结构简单，使用时调整方便。经田间试验证明：整机结构设计合理，可以达到精量播种，符合农民种植要求。关键词：玉米；种行旋耕，播种机.中图分类号： 0引言玉米作为我国主要粮食作物之一，在河北地区已经基本实现机械化

2、，但是通常玉米播种都采用免耕播种，小麦播前旋耕播种的耕作模式。玉米属于深根性作物，玉米的大部分根系都分布在040cm的土层内，因此土层结构及土壤性质对玉米根系的成长以及玉米根系的形状、数量具有很大影响1。由于旋耕深度不够，容易使土壤底层形成比较坚硬的犁底层，而且表层活土层变小，对玉米根系生长具有重大的影响。因此，要想使玉米更好的生长，就必须采取有效措施来改善土壤质量。通过深松可以打破犁底层，增加土壤透气能力和储备水分能力。但是深松之后容易产生大土块，这样不平整的土壤容易使得种子播种深度差异性变大，影响种子出苗率以及玉米后期生长。针对上述问题，设计了一种种行旋耕玉米播种机，它能够旋耕出一个播种苗

3、带，提高玉米播种播深一致性，从而提高玉米产量。同时采用全层施肥，为玉米生长提供了一个良好的环境，实现一次施肥不用后期追肥，一方面能减少劳动力，另一方面也能提高化肥利用率。通过旋耕可以将麦茬秸秆直接还田，可有效提高土壤的肥力，促进玉米的生产发育。旋耕后玉米种植沟秸秆残茬少，土壤旋后疏松，而且播种深度一致，容易实现苗齐、苗壮、苗匀，另一方面耕作效率高，农耗时间短，为夏玉米早收稿日期：基金项目：“十二五”国家粮食丰产科技工程（2011BAD16B08）作者简介：杨娜(1989-)，女，河北邯郸人，在读硕士研究生， (E-mail)1690534027qq. com。通讯作者：张晋国（1957-），男

4、，河北石家庄人，教授，博士生导师，(E-mail) zhangjinguo。播争取足够时间，还能节约玉米种植成本，有效避免秸秆焚烧从保护农业生态环境和促进农业生产可持续发展2。1玉米深松全层施肥种行旋耕播种机整机装置及其工作原理1.1 结构该玉米深松全层施肥种行播种机与大型拖拉机配套使用，采用三点悬挂。该装置由机架、深松铲、可调全层施肥装置、种行旋耕装置（旋耕机）、四连杆机构、地轮、圆盘开沟器、排种器、镇压轮、肥箱和种箱组成。该装置结构简图如图1所示：图1. 玉米深松全层施肥种行旋耕播种机的结构简图Fig.1 Structure diagram of maize subsoiling whol

5、e layer fertilization for rotary tillage sowing machine1. 机架 2.肥箱 3.变速箱 4.地轮 5.种箱 6.镇压轮 7.排种器 8.播种开沟器 9.旋耕机 10.深松铲表1.整机参数Tab1. Machine parameters序号项目单位参数1外形尺寸（长×宽×高）mm2100×2200×15002配套动力范围kw903挂接方式三点悬挂4工作幅度cm220-2405工作行数行46行距cm607机组前进速度kmh4.28深松深度cm259粒距cm6档可调10施肥深度cm16-251.2 工作原

6、理该装置是在前梁上装有深松铲，后梁与旋耕机机架连接，玉米播种机在拖拉机的牵引下前进，拖拉机输出的动力由齿轮箱传给旋耕机的动力轴，带动轴上的旋耕刀旋出苗带，旋耕的苗带中心和深松铲中心的距离是10cm,深松施肥后旋耕出一个播种苗带，施肥采用可调全层施肥装置将化肥分施在1025cm的土壤中，深松的深度为25cm，播种苗带为6cm，行距为60cm。开沟器中心与苗带中心重合，经圆盘开沟器开沟，排种器在地轮的驱动下完成播种，播种完成后用单体的橡胶轮进行镇压，完成播种作业。2种行旋耕装置的设计2.1深松铲与旋耕苗带的布置玉米免耕播种机工作的田间有大量杂草和小麦秸秆覆盖在地表，对后续进行施肥和播种有很大影响3

7、，针对这种情况，在播种机最前端旋耕机的旋耕刀轴上设计了旋刀式苗带清整装置，其结构简图如图 2 所示（从播种机的正前方看），它主要由深松铲和旋耕刀轴以及旋耕刀轴上的旋耕刀组成，工作时依靠拖拉机输出的动力经变速箱后带动刀轴旋转，旋耕刀将秸秆切断，同时划破地表，对播种苗带进行清整，为后来排种器的播种作业奠定基础。设计的深松铲和旋耕苗带中心间距为10cm,这样既能保证将深松造成的大土块打碎，又避免了深松和旋耕苗带中心在一条直线上造成播深不一致，甚至会出现浇水后种子下陷的问题。旋耕深度为8cm，旋耕后的沟底平整，大大提高了播深一致性。图2.旋耕刀与深松铲相对位置的布置Fig. 2 Rotary blad

8、e and the relative position of the layout of deep loosening shovel1.深松铲 2.旋耕刀3.旋耕刀轴2.2旋耕刀的排列采用在旋耕刀轴周向平均分布四个旋耕刀，分别为两个旋耕直刀，两个旋耕弯刀，其中一个周向是直刀，另一个周向相同位置为弯刀，以这种方式交相排列，一组旋耕刀由两个周向八把旋耕刀组成，四把弯刀分别弯向中心，两组旋耕刀的中心距离为60cm，总共有32把旋耕刀组成旋耕苗带。一个周向如图3所示，工作时由旋耕刀轴带动旋转，旋耕刀相继入土，两把相向的弯刀入土破茬，形成沟宽6cm的播种沟，直刀和弯刀相继入土，可以更好的打碎土块，形成平

9、整的沟底。图3.旋耕刀周向布置Fig.3 Rotary blade circumferential layout1.旋耕直刀 2.旋耕弯刀 3.旋耕刀轴2.3周向旋耕刀数量对比2.3.1 地表对比本设计分别进行了周向四把和周向两把旋耕刀的对比，通过对比发现，四把旋耕刀可以更好的将土块打碎，可以清理出更加平整的苗带。以下图4是周向两把和周向四把旋耕刀分别实验室后地表情况的对比图。图4.旋耕后地表对比图Fig. 4 Comparison of rotary surface2.3.2 试验数据分别测量了周向四把旋耕刀和周向两把旋耕刀的碎土程度，测量的方法是两块地分别选择四组5m长的距离测量土块的大小

10、，土块分为15cm以上、15到10cm、10cm到5cm以及5cm以下的，并进土块大小土块数量(5m内)周向四把刀周向两把刀<5cm21 16 1 9 1710 13 16 95cm<10cm8 9 12 1015 12 19 1610cm<15cm5 3 7 410 8 14 1215cm1 0 2 13 6 4 5行记录。表2.土块破碎程度Tab.2 Clod crushing degree 实验数据说明，周向四把比周向两把旋耕刀碎土程度更好。3.镇压装置的选择镇压轮是玉米播种机的重要组成部件，合适的镇压不但能够提高土壤的松碎程度与地表平整度，使其表层松软、下层密实，还可

11、以减少土壤中的大空隙，减少水分蒸发，加强土坡毛细管作用，起到“调水”和“保墒”的作用，为种子出苗和生长创造良好的条件4。免耕地表秸秆残茬较多，现设计的镇压轮（如图5）采取对行镇压，减少其它部分带来的阻力，弹簧可以根据地表自动调节，使用方便。单体仿形保证对种子不带来不利影响。本设计对比了单体对行橡胶镇压轮和双斜镇压轮，结果显示橡胶轮能更好实现覆土和镇压功能，以下为对比图6：图5. 镇压轮 Fig.5 pressing wheels图6. 镇压轮对比试验Fig.6 Experimental comparison of press wheel4实验结果与分析该机子6月12和13号在河北辛集进行了实验

12、播种，得到了玉米种子播种深度和深松深度等数据，其中深松深度达到了25cm，符合河北省关于深松的相关标准（河北省深松深度标准为大于等于25cm5）。测播深是选择机子不同的四行分别挖出25颗种子，测出这25颗苗的播种深度，并计算每组的变异系数，并且与没有使用旋耕装置的玉米播种机播深进行对比，得到实验结果如表3所示：表3. 播种深度 Tab.3 sowing depth平均播深（mm）变异系数（%）旋耕播种机 38.29 16.25 46.72 15.05 40.25 15.75 42.53 14.89不带旋耕播种机 52.94 31.83 52.11 33.45 51.26 32.33 51.98

13、 33.12通过对比分析，该机子的平均变异系数为15.49%，不带旋耕的播种机的平均变异系数为32.68%，该机子播种深度一致性更好，但是各行之间的播种深度一致性还存在一定的问题，需要进行试验改进。5. 总结 （1）通过实验，证明该玉米播种机可以提高玉米播深一致性，提高了播深一致性就能提高玉米产量，达到增产目的。 （2）旋耕苗带装置可以使土壤更加平整，又可以处理一部分遗留下来的小麦残茬，可以提供更好的播种条件。 （3）通过不同的刀座间距离实验确定合适的播种宽度为6cm。 （4）目前旋耕刀排列和安装方式可以基本满足播种要求，之后我们可以进行更加深入的研究。 （5）该机子采用了简单可靠的机构和通用

14、零部件,具有使用可靠,易加工、成本低，互换性强的优势，在经济上满足了广大老百姓的要求。 （6）各关键部件均采用可调装置，更大范围适应了不同农艺参数的播种作业。 （7）同行播种深度一致性较高，不同行的播种深度还存在不一致问题，需要进行进一步的研究。参考文献1张晋国,赵金. 玉米深松全层施肥精量播种机的设计J. 农机化研究,2012,10:89-91+95.2梁关会,任省茂,张杰. 玉米带状旋耕播种技术的优点及效益分析J. 现代农业科技,2011,11:124.3李复辉,刁培松,杜瑞成,崔强,张银平,李腾. 内嵌勺盘式舵轮免耕施肥播种机的研制与试验J. 农业工程学报,2013,19:16-23.4

15、 张小丽. 2BXJF-12型小麦播种机的试验研究D.保定:河北农业人学,2006,48-49.5赵金. 玉米免耕深松全层施肥精量播种机的研究D.河北农业大学,2012.Design of subsoiling whole layer fertilizer of corn and rotary seeder row planter key componentsYang Na ，Zhang Jinguo ，Liu Qitong， Wang Hao， Zhao Xiaokun Zhao Xiaoshun（College of mechanical engineering of Agricultur

16、al University Hebei ，Baoding 071001，China）Abstract: In view of the present situation of domestic sowing corn planter depth is not consistent, in order to improve corn planting depth consistency, improve sowing quality to achieve the purpose of increasing production, this paper designs a kind of rota

17、ry tillage corn seeder row, this device can realize the deep scarification, fertilization and tillage row, ditching, sowing, repression function one-time sowing, suitable for field work. The machine has the advantages of simple structure, convenient adjustment when in use. The field tests show that the structure de