劉守祥 (長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

許登旭 (湖北省洪湖市園林中學(xué)，湖北 洪湖 434200)

油菜播種施肥機(jī)的設(shè)計

劉守祥 (長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

許登旭 (湖北省洪湖市園林中學(xué)，湖北 洪湖 434200)

結(jié)合江漢平原及周邊地區(qū)油菜播種施肥和現(xiàn)有動力機(jī)械的現(xiàn)狀，提出了油菜播種施肥機(jī)械的設(shè)計方案，介紹了其工作原理，對播種施肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，分析了主要機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定原則。

油菜； 播種； 施肥機(jī)； 設(shè)計

油菜不僅是食品油的優(yōu)質(zhì)原料，也是替代柴油等的能源作物，其適應(yīng)性強(qiáng)、種植潛力大、增產(chǎn)潛力高、品種資源豐富。油菜稻田免耕直播技術(shù)是油菜輕型化栽培的內(nèi)容之一，是冬季綠色生物覆蓋保護(hù)性耕作、平衡增產(chǎn)的免耕種植模式。近幾年來，該種植模式在江漢平原及其周邊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用面積逐年增加，但由于人工實施，原本具有輕型高效、操作簡便、節(jié)省用工的優(yōu)勢未能體現(xiàn)，延緩了該技術(shù)大面積實施的進(jìn)程。因而設(shè)計與該區(qū)域的自然環(huán)境相適應(yīng)、并與該區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要動力牽引機(jī)械相匹配的油菜精量播種機(jī)，是促進(jìn)油菜稻田免耕直播技術(shù)快速轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力、減輕該地區(qū)農(nóng)民勞動強(qiáng)度的重要途徑。

1 油菜播種施肥機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

江漢平原及周邊地區(qū)油菜種植模式一般為：廂寬1.8～2.2 m，密度8 000株/666.7 m2，行距0.35 m，株距0.40 m；在水稻種植后的田地進(jìn)行移栽或直播；農(nóng)用牽引動力主要是雙輪驅(qū)動、三點支撐、乘坐駕駛的聚久—121型、黃鶴—12型、工農(nóng)-12型的手扶拖拉機(jī)或相類似機(jī)型。

1.機(jī)架；2.排種機(jī)構(gòu)齒輪；3.種肥導(dǎo)板；4.種肥箱； 5. 排種機(jī)構(gòu)；6.種肥清理器；7.鏈條；8.后輪軸； 9.驅(qū)動齒輪；10.棘輪；11.行走輪；12.覆土鎮(zhèn)壓器； 13.種肥導(dǎo)管；14.開溝器；15.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the whole machine

油菜播種機(jī)以上述類型手扶拖拉機(jī)為動力，選用牽引式[1]的連結(jié)方式完成田間作業(yè)。整機(jī)設(shè)計時，工作幅寬為箱寬的1/2，每次完成2列的播種和施肥。其主要由機(jī)架、開溝器、種肥箱、排種機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)、覆土鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)和驅(qū)動地輪等機(jī)構(gòu)組成。排種施肥機(jī)構(gòu)由與棘輪輪轂固結(jié)的鏈輪來驅(qū)動，播種機(jī)前部裝有可調(diào)整深度的開溝器，中部設(shè)置排種導(dǎo)板及導(dǎo)管，后面直接安裝覆土鎮(zhèn)壓器，開溝器、播種施肥器和鎮(zhèn)壓器各自在一條直線上；整機(jī)作業(yè)時由棘輪支撐，轉(zhuǎn)移時由行走輪支撐，如圖1所示。

2 油菜播種施肥機(jī)工作原理

機(jī)組進(jìn)入田間后，將開溝器的高度調(diào)整到適宜位置，卸掉運(yùn)輸行走輪，棘輪上均布的錐齒在播種機(jī)自重作用下刺入土壤。機(jī)組前行，開溝器在播種施肥導(dǎo)管的正下方開出溝槽；棘輪開始轉(zhuǎn)動，與之固結(jié)的鏈輪驅(qū)動種肥軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)種肥軸上的窩眼位于種子箱和肥料箱出口下方30°范圍時，實施取種取肥；在種肥導(dǎo)板作用下，種籽和肥料密閉在窩眼內(nèi)隨種肥軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)種肥軸脫離導(dǎo)板時，種子和肥料依序由排種導(dǎo)向管進(jìn)入溝槽內(nèi)，對于窩眼內(nèi)未完全掉落的種子和肥料由種肥刷進(jìn)行清理，仍由排種導(dǎo)向管進(jìn)入溝槽；之后，覆土機(jī)構(gòu)將種子和肥料覆蓋和鎮(zhèn)壓，完成播種和施肥、覆土鎮(zhèn)壓工序。

3 播種施肥機(jī)構(gòu)設(shè)計

1.種肥軸； 2.鏈輪；3.主軸；4.種孔；5.排種肥導(dǎo)管； 6.種肥導(dǎo)板；7.容肥孔；8.種肥刷圖2 排種肥機(jī)構(gòu)示意圖Figure 2 The illustrative diagram for the seed and fertilizer

播種施肥機(jī)構(gòu)由種肥軸、種肥導(dǎo)板、種肥導(dǎo)管和種肥刷組成(圖2)。種肥軸上相距0.40 m的徑向截面上分別布有容種(肥)孔，容種孔和容肥孔軸向相距0.1 m，相位角相差15°，孔的正上方分別與種箱和肥料箱連接，其容積由排種量和施肥量決定[1]；種肥軸通過內(nèi)嵌式法蘭盤與主軸固接，傳動軸的一端固結(jié)有鏈輪。通過改變孔容積的大小，來實現(xiàn)油菜小籽粒作物的精少量播種。

4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

4.1 棘輪直徑的確定

拖拉機(jī)田間作業(yè)理論速度一般為1.9 km/h，考慮工作時滑轉(zhuǎn)率[3]的影響，實際作業(yè)速度在1.8 km/h左右，結(jié)合油菜直播的農(nóng)藝技術(shù)要求，有：

1 800=60πDn

(1)

式中，n—棘輪轉(zhuǎn)速(r/min)；D—棘輪的工作直徑(m)。

當(dāng)棘輪轉(zhuǎn)速在9～60 r/min時，對種肥軸充種率和充肥率較為有利，播種量和施肥量均較穩(wěn)定[3]。兼顧棘輪轉(zhuǎn)速過快時，將引起種子和肥料的振動頻繁，過于密集，不利于充種和充肥，特別是可能損傷種籽；轉(zhuǎn)速過慢時，不利于種籽和肥料的自然流動。經(jīng)模擬實驗得知：當(dāng)棘輪轉(zhuǎn)速n在15 r/min左右時，各方面性能指標(biāo)均較好。由式(1)即可確定棘輪的直徑。

4.2 種肥軸直徑的確定

種肥軸直徑主要由轉(zhuǎn)速和農(nóng)藝技術(shù)所要求的株距來綜合確定；當(dāng)種肥軸上窩眼的線速度不大于12 m/min，轉(zhuǎn)速在9～60 r/min之間時，種肥軸上窩眼的充實率較高[3]。則有：

V=nπd≤12 r/min

(2)

式中，n—轉(zhuǎn)速(r/min)；d—種肥軸工作直徑(m)。

考慮油菜種籽和肥料的流動性，特別是肥料的流動性較差，其轉(zhuǎn)速不能過高，否則其充實率達(dá)不到規(guī)定的農(nóng)藝要求；若轉(zhuǎn)速過慢，油菜種籽和肥料在箱中相互間停留時間過長，相互間粘滯力增加[2]，油菜種籽和肥料的流動性同樣降低。在綜合考慮油菜直播時的農(nóng)藝要求后，即可確定種肥軸直徑d及轉(zhuǎn)速n。

5 小結(jié)與討論

(1)油菜播種施肥機(jī)構(gòu)改由棘輪驅(qū)動，可克服動力機(jī)蹲窩或滑移對作業(yè)質(zhì)量的影響，提高播種質(zhì)量，保證油菜的株距在農(nóng)藝要求限定的范圍內(nèi)。

(2)油菜播種施肥機(jī)與現(xiàn)有的動力機(jī)械配套，可避免農(nóng)用動力機(jī)械的重復(fù)投資，提高農(nóng)用動力機(jī)械的利用率。

(3)油菜播種施肥機(jī)將播種和施肥工序結(jié)合，可提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)成本，使油菜播種作業(yè)省錢、省時、省事，如將傳動鏈輪合理配置，還可適應(yīng)不同株距的作物的播種和施肥。

[1]北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)(上)(第2版)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.37～38，194～200.

[2]沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械 [M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993.10～21.

[3]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) [M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.63～64.

S223.2;S224.2

A

1673-1409(2009)02-S078-02

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.02.022

2008-10-14

劉守祥(1964-)，男, 湖北洪湖人,高級工程師,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與農(nóng)業(yè)機(jī)械化的研究.