一种新型播种机的设计与试验研究*

程 腾，同思萍，马晓虹，刘志林

（1.西安汽车职业大学，陕西 西安 710600；2.陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710032；3.山东省潍坊商业学校，山东 潍坊 26101；4.西藏农牧学院，西藏 林芝 860000）

1 深松间歇施水坐水播种机整机结构与工作原理

间歇施水坐水播种机由3 个单体组成，每行1 个[1-5]。每个单体由松土开沟器、施水机构、排种装置组成。结构如图1 所示，配套动力为上海50 型拖拉机。机组工作时，松土开沟器13 在前进方向上进行松土并开出种沟，地轮1 在地面上仿型运动，将动力传递给2 链轮传动系（变速传动箱），带动槽轮机构和施水机构的凸轮8 进行联动，排种器的槽轮转速和凸轮的转速成一定的比例。一方面，带动种箱的槽轮机构运转，在槽轮机构的运动下，种子从种箱进入排种管，种子在排种管的导向作用下顺管排下；另一方面，通过7 链传动，将动力传递给凸轮机构8，凸轮机构旋转凸轮轮齿推动推杆9，推杆9 运动后顶推水阀10的推杆，水阀10 被打开，水从进水口进入后，在水阀打开的情况下，通过水阀从进水口流至出水管，水在出水管的导向作用下顺管而下，出水管内部压力增大，出水管管口的水阀被打开，水即可排入穴中，与此同时，在出水管口联动装置的作用下，排种管口同时被打开，水和种子同时被排入到土穴中，一次工作过程完成。

2 关键部件选型

2.1 总体方案设计及选型

1）旋耕松土开沟间歇施水坐水装置。采用旋耕松土开沟播种是一种传统的播种方式。旋耕松土可以使土壤松软，增强土壤的透气性，改善土壤组织结构，有利于种子的萌发生长，但同时会使土壤中的水分大量流失，难以达到保持水分的效果，并且在没有种子的部分，旋耕的土壤未能被完全利用，这在某种程度上是一种浪费。旋耕过后的土壤需水量很大，但是能够被种子利用上的却很有限，且该机结构复杂，生产成本高。

2）挖坑间歇施水坐水装置。采用挖坑开沟间歇施水坐水装置，可以有效保持土壤中的水分，在有用的地表上挖坑作业，其余部分不作业，大大提高了工作效率，而且其保持土壤水分的效果很明显，但对于未耕茬地或少耕免耕粘壤土地，种床上打穴困难且此装置结构复杂、庞大，生产成本高。

3）犁铧深松开沟间歇施水坐水装置。此种工作方式也是一种传统的耕作方式，犁铧在硬茬地上将土壤翻松后，开沟铲在其上开出沟来，排种和排水以穴排和穴灌的方式排种排水。一方面，犁铧的松土深度要大于开沟器的入土深度，保证施下来的水能够以种子为中心，向种子的下部下渗，有利保证在缺水地区种子萌发初期所需的水分和出芽率；另一方面，此种装置结构简单、紧凑，所使用的生产材料都是一般常用材料，生产成本低，更能让农民朋友所接受，且在性能方面也能够满足农机上的要求。

因此，通过从经济性、结构复杂度以及施水播种的效果方面综合评估，第三种方案较为合理。

2.2 传动系统设计及选型

1）齿轮传动系统。采用齿轮传动系统主要优点：外廓尺寸小，工作可靠性高，使用寿命长，瞬时传动比为常数；传动效率高，结构紧凑，功率及速度适用范围广。其缺点主要表现在成本较高，精度低，振动和噪声较大，不宜用于轴间距里大的传动。

2）链传动系统。采用链传动系统主要优点：不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；效率高，能够在复杂恶劣的环境中工作，且适宜用于较大距离的传动。其主要缺点表现在瞬时传动比不均匀，不宜在变化很大和急促反向传动中应用。

3）齿轮—链传动。采用齿轮—链传动，在地轮和种箱部分的传动采用齿轮传动，可利用齿轮传动比为常数的优点保证了精密播种。在种箱和水阀之间采用链传动，可利用链传动适用于较大距离传动的优点，从而避开了齿轮传动在较大距离传动方面的不足，但此结构复杂，造价成本高。

通过以上三个传动方案的比较分析，结合考虑经济性、实用性和使用者的实际情况，方案2 是较为理想，并且使用链传动在农业机械上完全可以保证其播种的精确性。

3 试验

3.1 主要技术参数

试验的主要技术参数如表1 所示。

3.2 试验过程

机具名称和型号：深松开沟间歇施水坐水播种机样机，牵引动力为上海50 型（35.3kW）拖拉机。

试验目的主要为了验证该机型在坚实度较大的地块进行穴灌穴播的可能性和有效性，因此，穴灌量、施肥量、出苗率等文中未列入。试验地点选在陕西关中某地区保护性耕作试验地，粘壤土，土壤上层100mm 内平均含水率为7.16%，平均硬度0.391kg/mm-2，所用玉米种子经过清选但未分级。试验方法按照GB6973-86.单粒（精密）播种机试验方法进行，对测试数据进行计算分析，汇总结果如表2 所示。

表2 播种机试验测定表

3.3 试验结果分析

1）设计粒距250mm，机组在速度1 时，试验粒距平均246.1mm，机组在速度2 时，平均粒距261mm，变异率小于4.1%，合格率93.1%，重播指数小于1.71%，漏播指数小于2.14%，说明机具排种性能满足设计要求，粒距均匀性较好。

2）每次施水的平均灌水量为197g/次时，水沿沟流动量少，相邻水湿润区不相接，平均灌水量为404g/次时，相邻水湿润区有相接现象，但种子下部水入渗深度明显较大，说明机具比穴播条灌机需水量要少，比打穴灌水类机型需水量要大，但可以满足茬地间歇施水播种的要求。

3）种子离水湿润中心距平均为17mm，小于设计值20mm，合格率94.7%。播种深度变异率平均11.7%，试验数据均在设计播深值以内；种水同穴率99.7%，基本满足农艺要求。

4 结论

1）实际灌水试验说明该试验机型可以在茬地进行间歇施水坐水播种作业，克服了现有穴播穴灌机不能在未耕茬地或少耕免耕粘壤土地穴灌坐水播种的局限。

2）试验结果分析说明该机型设计合理，结构简单，工作性能可靠，各项指标满足农艺要求。

3）试验机具虽比穴播条灌机需水量少，但比打穴灌水类机型需水量要大，有待进一步研究改进。