李學強 孫傳祝 盧延芳 等

摘要：針對現(xiàn)有馬鈴薯播種機存在的播種株距、間隙及振幅無法調(diào)整，極易產(chǎn)生漏種或重種等問題，增設了株距調(diào)整裝置，提高了播種機的適應能力，且結(jié)構簡單，工作可靠，更換、調(diào)整株距方便；增設間隙調(diào)整裝置之后，可以方便地調(diào)整導薯筒與薯種碗之間的相對位置，避免了馬鈴薯種從薯種碗與導薯筒之間落下，徹底解決了重種或漏種問題；增設了振幅調(diào)整裝置，轉(zhuǎn)動手柄即可改變凸塊與滾輪之間的相對位置，從而達到調(diào)整輸送帶及薯種碗振動幅度的目的。

關鍵詞：株距調(diào)整；間隙調(diào)整；振幅調(diào)整；馬鈴薯播種機

中圖分類號：S223.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）20-5140-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.054

Design on the Adjustable Parameters Potato Planter

LI Xue-qiang1，2，SUN Chuan-zhu2，3，LU Yan-fang2，3，WANG Fa-ming2，3，SU Guo-liang1，2，WANG Lin-lin1，2

（1. Shangdong Xicheng Agricultural Machinery Science and Technology Co.， Ltd.， Dezhou 253600， Shandong， China； 2.Shandong Provincial Intelligent Engineering and Technology Research Center for Potato Production Equipment， Dezhou 253600， Shandong， China； 3.School of Mechanical Engineering， Shandong University of Technology， Zibo 255091， Shandong， China）

Abstract：With the aim to solve the problems of plant spacing， gap and vibration amplitude of the seeding which could not be adjusted， and to avoid the phenomena of loss sowing or repeat planting， three devices were added to potato seeder. The spacing adjustment device could be used to improve the adaptation of sowing machine. The device was simple and reliable. What's more， it was also convenient to replace or to adjust the plant spacing. The gap adjusting device was added to regulate the relative position between the potato guide tube and the potato tuber bowl， and to avoid falling of potatoes from the gap between the cylinder and the potato bowl. Moreover， the problem of leakage or double seeding could be solved completely. The amplitude adjustment device was added， it could change the relative position between the convex block and the wheel if its handle was rotated. It was indicated that the vibration amplitude of the conveyor and the vibration amplitude of the potato bowl could be changed.

Key words：plant spacing adjustment； gap adjustment； vibration amplitude adjustment； potato seeder

馬鈴薯播種作業(yè)是馬鈴薯種植中的重要環(huán)節(jié)，其作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著馬鈴薯的產(chǎn)量，是保證馬鈴薯能否增產(chǎn)增收的關鍵。馬鈴薯播種機多采用在輸送鏈或輸送帶上固定一種簡單的碗勺式薯種碗結(jié)構，薯種碗與導薯筒之間的間隙無法調(diào)整，間隙過小時易使薯種碗與導薯筒之間相互碰撞摩擦，過大時會使薯種在隨著薯種碗下移過程中從薯種碗與導薯筒之間的縫隙落下，導致前面的一株重種，后面的一株則漏種，更無法適應薯種塊大小不同的各種馬鈴薯品種的播種要求。另外，現(xiàn)有馬鈴薯播種機的株距不易調(diào)整，難以適應不同地區(qū)、不同馬鈴薯品種的株距要求；馬鈴薯種輸送裝置的振動效果不夠理想，且振幅不能調(diào)整，不易控制薯種碗中的薯種數(shù)量，因此更容易產(chǎn)生漏種或重種現(xiàn)象，嚴重影響了馬鈴薯的后期生長發(fā)育。

針對目前上述問題，劉全威等[1]設計了基于ATmega16單片機的馬鈴薯播種機漏播補償系統(tǒng)，其補種率達90%以上，補償后的漏播率小于1%，有效減少了漏播損失。高明全等[2]設計了一種2CM-2型馬鈴薯播種機，該播種機可一次性完成開溝、播種等作業(yè)，提高了播種效率，降低了勞動強度。杜錚等[3]對馬鈴薯起壟播種機播種裝置、開溝器等主要部件進行了設計，能夠滿足設計和農(nóng)藝要求，但播種密度較小，不利于提高馬鈴薯單位面積產(chǎn)量。李鵬鵬等[4]采用勺鏈式排種、圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪設計了小體積馬鈴薯播種機，該播種機的漏播率小于6.6%，重播率小于7.4%，適合國內(nèi)北方地區(qū)馬鈴薯種植。杜宏偉等[5]認為提高馬鈴薯覆膜播種一體機的適應性，以達到各種地域條件播種覆膜的要求。劉全威等[6]認為國內(nèi)生產(chǎn)的馬鈴薯播種機在使用壽命、作業(yè)質(zhì)量等方面與歐美國家還有一定差距，因此應積極引進、消化吸收歐美發(fā)達國家的馬鈴薯種植機械行業(yè)先進的設計理念及制造技術，并根據(jù)國內(nèi)馬鈴薯種植的實際情況進行創(chuàng)新，研究適合中國國情的馬鈴薯播種機，以期提高中國馬鈴薯播種機在國際上的競爭力。另外，還有許多學者在馬鈴薯播種機械方面做了大量研究與探索[7-11]。

針對目前馬鈴薯播種機械行業(yè)現(xiàn)狀，設計了一款株距、間隙和振幅調(diào)整方便，薯種碗中的薯種數(shù)量控制準確，且不易出現(xiàn)漏種或重種現(xiàn)象的馬鈴薯播種機，現(xiàn)介紹其結(jié)構原理及其特點。

1 馬鈴薯播種機結(jié)構設計

參數(shù)可調(diào)式馬鈴薯播種機主要由機架、株距調(diào)整裝置、輸送裝置、開溝器、地輪及薯種箱等組成，結(jié)構簡圖如圖1所示。

1.1 株距調(diào)整裝置

株距調(diào)整裝置包括調(diào)整輪、主動鏈輪、從動鏈輪、張緊鏈輪及鏈條等（圖2），主動軸由地輪驅(qū)動運轉(zhuǎn)，從動軸則與薯種輸送裝置的主動軸共軸。主、從動軸穿過支架后的伸出端均設有連接盤，且連接盤沿著主、從動軸軸向相對于連接盤的中心均對稱設有2個傳動銷，主、從動軸的伸出端均設有徑向圓孔。鎖緊銷帶軸肩一端的母線上設有軸向錯開一段距離的2個圓孔，環(huán)狀且?guī)в袕椥缘逆i緊圈兩端分別插入鎖緊銷軸肩兩側(cè)的圓孔內(nèi)。主、從動鏈輪分別安裝在主、從動軸的伸出端，并套裝在2個傳動銷上，然后通過帶鎖緊圈的鎖緊銷鎖緊?；剞D(zhuǎn)軸的一端固定在支架上，另一端安裝有調(diào)整輪，調(diào)整輪的外圓周上均勻布置有8個掛鉤，且外端面上固定有2條相對于回轉(zhuǎn)軸2對稱布置的銷軸，2個銷軸上均安裝有張緊鏈輪，主、從動鏈輪和2個張緊鏈輪上掛有同1條鏈條。調(diào)整輪左下方的支架上固定有1對凹面朝下的弧形掛鉤，彈簧一端掛在調(diào)整輪左上方的掛鉤上，另一端掛在位于1對弧形掛鉤之間、且1環(huán)卡在弧形掛鉤的凹面上的圓環(huán)鏈的上端。

1.2 輸送裝置

1.2.1 薯種輸送裝置 薯種輸送裝置包括主動滾、從動滾、主動軸、從動軸、輸送帶、薯種碗、導薯筒及護罩等（圖3）。水平布置的主動軸（即株距調(diào)整裝置的從動軸）位于從動軸上方，且與從動軸平行。中部固定有從動滾的從動軸兩端支承在支架上，中部固定有主動滾的主動軸兩端位于沿鉛垂方向布置的滑道內(nèi)，并通過張緊裝置連接在另一支架上，主、從動滾上掛有同一條輸送帶。呈碗形結(jié)構的薯種碗底部設有圓孔，一側(cè)設有固定板，固定板對面的碗沿部分伸出一段中間低、兩側(cè)高的弧形拋種舌。輸送帶外表面上固定有沿著輸送帶的寬度方向排列的2排薯種碗，每排的多個薯種碗沿著輸送帶的長度方向均勻排列，且2排薯種碗交錯布置，各薯種碗位于輸送帶的緊段時凹面朝上。輸送帶與主動滾、從動滾接觸的內(nèi)表面上設置有沿著輸送帶的寬度方向排列的2排凸塊，每排的多個凸塊沿著輸送帶的長度方向均勻排列，且2排凸塊交錯布置，主動滾、從動滾的圓柱面上對應于2排凸塊沿著主動滾、從動滾的軸向設置有2排凹槽。

1.2.2 間隙調(diào)整裝置 間隙調(diào)整裝置由導薯筒、螺桿、螺母和護罩等組成（圖4），U形護罩的兩側(cè)面分別固定在兩側(cè)支架上，并保持護罩的U形底面與輸送帶的松段平行。M形導薯筒的兩側(cè)面外表面之間的距離略大于護罩的兩側(cè)面內(nèi)表面之間的距離，壓縮導薯筒的兩側(cè)面，將導薯筒裝入護罩兩側(cè)面的內(nèi)表面之間，并保持導薯筒的M形頂端所在平面與輸送帶的松段平行。護罩U形底面上設有2個圓孔，導薯筒上也設有與護罩上的圓孔軸線同軸的圓孔，在護罩底面的內(nèi)表面上焊接有軸線與護罩上的圓孔軸線同軸的螺母。螺桿的一端從護罩與導薯筒之間穿過導薯筒后的伸出端，套上限位環(huán)后插有橫銷，設有外螺紋和內(nèi)六角孔的另一端從護罩與導薯筒之間擰入螺母并穿過護罩后的伸出端用另一個螺母鎖緊。

1.2.3 振幅調(diào)整裝置 振幅調(diào)整裝置由回轉(zhuǎn)架、角輪、調(diào)整架、粗調(diào)手柄和微調(diào)螺桿等組成（圖5），回轉(zhuǎn)架中部固定有沿徑向向外伸出的2條支腿，兩支腿之間還固定有朝斜下方向外伸出的另一支腿，回轉(zhuǎn)架兩端支承在支架上；滾軸兩端安裝有與輸送帶內(nèi)表面上的2排凸塊之間距離相等的滾輪，中部固定在支腿的外端，角輪固定在另一支腿的外端?；剞D(zhuǎn)架的U形接頭的兩側(cè)邊通過銷軸鉸接在支架上部向上伸出的凸耳上，接頭的U形底部設有螺紋孔；調(diào)整架的板面上設有長槽，折彎部分的中部設有圓孔，另一端朝著與折彎相同的方向伸出的凸耳上設有圓孔。微調(diào)螺桿下端穿過凸耳后擰入接頭的螺紋孔內(nèi)，上端擰入鎖緊螺母，且穿過調(diào)整架折彎中部后的伸出端固定有手輪；粗調(diào)手柄的一端固定在回轉(zhuǎn)架穿過支架后的伸出端，另一端通過手輪安裝在調(diào)整架的長槽內(nèi)。

2 工作原理

馬鈴薯播種機在拖拉機的牽引下，地輪與地面之間的摩擦作用，使得地輪在隨著機架向前運行時還被迫在地面上滾動，由此便產(chǎn)生了驅(qū)動馬鈴薯播種機工作的原動力。播種過程中，株距調(diào)整裝置的主動軸通過鏈傳動驅(qū)動從動軸，即薯種輸送裝置的主動軸運轉(zhuǎn)，進而通過薯種輸送裝置的主動軸和主動滾驅(qū)動輸送帶運行，固定在輸送帶上的薯種碗則交替從薯種箱出料口挖取薯種，并按照要求的株距輸送、播種到開溝器在土壤中開出的溝槽內(nèi)。

2.1 株距調(diào)整

1對弧形掛鉤上的圓環(huán)鏈通過彈簧使調(diào)整輪繞回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，將鏈條的松邊在2個張緊鏈輪上纏繞成S形，以達到張緊鏈條的目的。馬鈴薯播種機出廠時配備有多個不同齒數(shù)的主動鏈輪、從動鏈輪，當更換地塊或者播種不同品種的馬鈴薯時，將圓環(huán)鏈從1對弧形掛鉤上松開，即可轉(zhuǎn)動調(diào)整輪而松開鏈條；分別扳開鎖緊圈、拔出鎖緊銷即可迅速取下主動鏈輪、從動鏈輪。然后，將根據(jù)不同株距要求選擇適當齒數(shù)的主動鏈輪、從動鏈輪更換到主動鏈輪、從動軸連接盤的傳動銷上，以達到改變株距的目的。分別將鎖緊銷插入主動軸、從動軸的徑向孔內(nèi)，扣緊鎖緊圈，拉緊彈簧，并將圓環(huán)鏈再次卡在1對弧形掛鉤上。

2.2 間隙調(diào)整

當盛有薯種的薯種碗運行至主動滾上方時，薯種碗將薯種拋到輸送帶與導薯筒之間，薯種承托在薯種碗的背面，并沿著輸送帶與導薯筒之間所構成的通道向下運行。薯種碗在從動滾處換向時，薯種便從導薯筒流出排送到播種機在土壤里開出的溝內(nèi)。松開護罩底部外側(cè)的螺母，用內(nèi)六角扳手擰動螺桿即可改變導薯筒與薯種碗之間的相對位置。當調(diào)整導薯筒與薯種碗之間的間隙達到要求時，再轉(zhuǎn)動護罩底部外側(cè)的螺母，將螺桿鎖緊。

2.3 振幅調(diào)整

播種過程中，每個薯種碗每次挖取的薯種一般都多于1枚，但由于輸送帶與主、從動滾接觸的內(nèi)表面上設置有2排凸塊，固定在2條支腿外端的滾軸兩端安裝有滾輪，因此盛滿薯種的薯種碗在隨同輸送帶上行過程中，由于固定在輸送帶內(nèi)表面上的凸塊將不斷被滾輪頂起，導致輸送帶和薯種碗產(chǎn)生一定的振動，薯種碗內(nèi)多余的薯種將被抖落。松開粗調(diào)手柄上的手輪，轉(zhuǎn)動粗調(diào)手柄即可帶動手輪在調(diào)整架的長槽內(nèi)滑動，同時轉(zhuǎn)動粗調(diào)手柄還可帶動回轉(zhuǎn)架及其回轉(zhuǎn)架上的支腿一起轉(zhuǎn)動。由于回轉(zhuǎn)架的兩支腿之間向外伸出的另一支腿端部固定的角輪與輸送帶內(nèi)表面的平面部分滾動摩擦，轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)架改變角輪與輸送帶鉛垂段的相對位置，即可改變角輪將輸送帶鉛垂段頂起的程度，同時還可改變輸送帶鉛垂段內(nèi)表面的凸塊與滾輪之間的相對位置，從而達到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動幅度的目的。另外，由于微調(diào)螺桿是通過最下端的外螺紋擰入U形接頭的螺紋孔內(nèi)，因此松開微調(diào)螺桿上的鎖緊螺母，轉(zhuǎn)動固定在微調(diào)螺桿上端的手輪，即可改變微調(diào)螺桿及調(diào)整架相對于支架的高低位置。當粗調(diào)手柄上手輪處于鎖緊狀態(tài)時，改變調(diào)整架的高低位置，即可通過回轉(zhuǎn)架改變角輪頂起輸送帶鉛垂段的角度，從而達到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動幅度的目的。由于微調(diào)螺桿是采用螺旋結(jié)構改變調(diào)整架的高低位置，其調(diào)整量相對較小，因此只能起到微調(diào)的作用。

3 結(jié)構特點

3.1 株距調(diào)整裝置特點

1）該播種機出廠時株距調(diào)整部分配備了多個不同齒數(shù)的主動鏈輪、從動鏈輪，用戶可以根據(jù)不同地塊、不同馬鈴薯品種對株距的要求選擇適當齒數(shù)的鏈輪，從而提高馬鈴薯播種機對地區(qū)和馬鈴薯品種的適應能力；

2）由于采用了帶鎖緊圈的鎖緊銷，更換主動鏈輪、從動鏈輪方便快捷，縮短了株距調(diào)整時間；

3）由于環(huán)狀且?guī)в袕椥缘逆i緊圈兩端分別插入鎖緊銷軸肩兩側(cè)軸向錯開一段距離的2個圓孔內(nèi)，扣緊鎖緊圈即可將鎖緊銷鎖緊在主動軸、從動軸上，以免鎖緊銷脫落；

4）由于在主、從動軸穿過支架后的伸出端設有連接盤，且連接盤上設有2個傳動銷，主動軸、從動軸與主動鏈輪、從動鏈輪之間均依靠連接盤和傳動銷傳遞動力，因此主動鏈輪、從動鏈輪可采用片狀結(jié)構，不需要設置軸向尺寸相對較大的輪轂，從而極大地方便了備用主動鏈輪、從動鏈輪在播種機上的攜帶；

5）由于將2個張緊輪安裝在同一個調(diào)整輪上，并采用了圓環(huán)鏈在1對弧形掛鉤中的卡扣式結(jié)構，從而可以迅速地將鏈條張緊或者松開，進一步縮短了株距調(diào)整用時，有效提高了作業(yè)效率。

3.2 間隙調(diào)整裝置特點

1）增設間隙調(diào)整裝置之后，可以方便地調(diào)整導薯筒與薯種碗之間的相對位置，避免由于間隙過小使薯種碗與導薯筒之間相互碰撞摩擦，過大導致薯種在隨著薯種碗下移過程中，從薯種碗與導薯筒之間的縫隙落下，從而徹底解決了由于薯種碗與導薯筒之間的間隙不能調(diào)整或者調(diào)整不方便而導致的重種或漏種問題；

2）由于采用了設有拋種舌的碗形結(jié)構的薯種碗，可以方便地將薯種碗抓取的馬鈴薯種在運行至主動滾上方時，拋入至薯種碗與導薯筒之間所構成的通道內(nèi)；

3）由于介于固定板和拋種舌之間的兩側(cè)碗沿高度均低于拋種舌，以便于使薯種碗抓取的過多的薯種從薯種碗兩側(cè)落下。因此，本研究設計的馬鈴薯播種機進一步提高了其對不同種塊大小、不同馬鈴薯品種的適應能力。

3.3 振幅調(diào)整裝置特點

1）由于固定在回轉(zhuǎn)架支腿端部的角輪與輸送帶內(nèi)表面的平面部分接觸，轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)架時將改變角輪與輸送帶鉛垂段的相對位置，進而改變輸送帶鉛垂段內(nèi)表面的凸塊與滾軸兩端滾輪之間的相對位置，從而達到調(diào)整輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動幅度的目的；

2）轉(zhuǎn)動固定在微調(diào)螺桿上端的手輪，即可改變微調(diào)螺桿及調(diào)整架相對于支架的高低位置，進而通過回轉(zhuǎn)架輕微改變角輪頂起輸送帶鉛垂段的程度，從而達到微調(diào)輸送帶鉛垂段及其該段上薯種碗振動幅度的目的。

4 小結(jié)

本研究介紹了一種參數(shù)可調(diào)式馬鈴薯播種機，其基本原理是由于拖拉機的牽引和地輪與地面之間的摩擦作用而產(chǎn)生驅(qū)動馬鈴薯播種機工作的原動力，進而通過株距調(diào)整裝置和輸送裝置驅(qū)動固定在輸送帶上的薯種碗上下運行，交替從薯種箱出料口挖取薯種，并播種到開溝器在土壤中開出的溝槽內(nèi)。

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