小粒谷物精量播种机的研制与改进

河北省农业机械化研究所有限公司　李霄鹤　吴海岩　焦海涛　刘焕新

小粒谷物精量播种机的研制与改进

河北省农业机械化研究所有限公司李霄鹤吴海岩焦海涛刘焕新

我国播种机械起步较早，发展快，主要作物均可实现机播，但是针对谷子这种籽粒较小的播种机械还是空白。目前谷子播种多为人畜力播种，由于播量不准确，导致后期间苗强度大，费时费力，所以严重制约了谷子产业的发展。

针对谷子等小粒作物的生长特性并结合农艺栽培需求，河北省农业机械化研究所有限公司联合石家庄双收机械设备有限公司共同研制开发了小粒谷物精量播种机，该机可实现谷子等小粒谷物的免间苗播种，该机的研制成功，使谷子播种实现了机械化，免去了间苗作业环节，是谷子生产机械化的一大突破。

1　确定小粒谷物精量播种机的总体设计思路

①减少拖拉机进地次数，该机一次就可完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压等作业环节。其优点是一次可完成多项作业，效率高，作业成本降低，省时省工。

②考虑到谷子等小粒作物亩密度最大为4～5万株（谷子千粒重3g左右），所需亩播量仅为150g，目前谷子播种存在的主要问题是播种量大，种子浪费严重，后期定苗、间苗劳动强度大等，为实现免间苗作业，设计的机具要能够实现精量播种。

③设计的播种机要实现各行单体仿形，当开沟器在作业中遇到地面不平整时，该仿形机构可保证各行播种的深度不受影响。

④谷子籽粒细小，需与土壤结合紧密才能有利于提高发芽率，采用单行单体镇压轮，且镇压轮压力范围可调。

⑤配套动力选用要合理，要考虑到机具幅宽和行数，田间道路和田间种植规模，以及今后发展系列机具。针对我国现有动力的使用情况，选用目前市场保有量较大的拖拉机为配套动力（18～40马力），挂接形式采用后悬挂正配置。设计工作幅宽为1700～2000mm，播种行数为4～6行。

⑥尽量缩短机具挂接尺寸，提高机具的转向灵活性，减小转弯半径。

⑦为方便工厂批量生产和农民使用维修，设计时尽量选用标准件和通用零部件。

⑧机具功能完善、价格适中、维护方便、使用可靠，符合农民当前的购买力和操作水平，力求简捷、实用。

2　技术改进与试验

2011年制作的第一代样机为靴式开沟，窝眼轮式排种器，毛刷清种，小型浮动镇压轮，两侧铸铁轮进行排种驱动。

图1　第一代样机

7～8月份在河北省深泽县耿庄村进行第一代样机试验时发现，第一代样机存在各行播量不够准确、排种不均匀等问题，此外，谷子出苗情况不太理想，有断苗现象。主要原因分析是新设计排种器制作精度差、毛刷清种不够干净，谷子籽粒太小有涌刷现象，造成播量时大时小，此外存在卡子和种子破碎现象，靴式开沟铲没有仿形机构，播种深度不一致，此外采用的镇压轮体积较小，造成镇压力度较小，此外两侧驱动轮在潮湿的熟地播种时粘土打滑情况严重，造成漏播。

2012年初针对第一代样机出现的问题，制定了第一代改进型样机的技术方案，主要包括：将靴式开沟器改为圆盘式开沟器，并在其后方添加了小压种轮，进一步加大压种力度，排种器由毛刷清种改为橡胶清种，减少毛刷对小籽粒的夹带，采用独立调整压力的简易仿形结构，把铸铁镇压轮改为橡胶镇压轮并加大尺寸，排种器传动由铸铁排种专用轮改为双侧橡胶镇压轮传动。

4～5月份完成了第一代样机的改进制作，形成了第一代改进型样机，6～7月对改进后的样机进行了反复的田间试验试验结果表明：谷子排种均匀度已基本能够达到要求，播深相对一致，但是仍存在卡种、挤种现象，导致种子破损，播量均匀性还是较差，此外在地块有坡度或者地块不平整作业时仿形机构的浮动范围较小播深不能保证一致。后期对出苗情况进行了调查，发现出苗情况也有所改善，但仍存在缺苗现象。试验中我们还发现：由于部分夏谷区播种谷子时前茬作物为小麦播种前需对小麦秸秆进行粉碎还田并进行土壤旋耕，为此应在机具的研制基础上添加免耕播种的功能，实现在不处理小麦秸秆的条件下进行谷子播种。

2013年3～5月，重新制定了第二代样机的设计方案，主要包括：设计了新型靴式开沟器；特制了小籽粒槽轮式排种器，（与农艺专家商讨）加大行距设计，播种行距之间添加两个专用橡胶地轮进行排种驱动，每个橡胶轮带动2行排种器播种；为避开拖拉机轮辙重新规划了行距设计；更换了新型四连杆仿形机构，浮动灵敏，工作可靠；还在开沟器前方添加了防缠辊，进行了免耕播种改进和试验。

图3　第二代样机

通过对后期出苗情况的调查发现，该播种机的试验效果良好，排种量能够达到精量播种要求，最小排种量为0.15kg，已经能够满足谷子小播种量要求，基本能够达到免间苗播种作业，同时在山西太原进行了多次糜子播种试验，同样能够达到免间苗作业要求。但还存在一些问题：由于机具的制作相对于正式产品比较粗糙，精度不高，存在个别机具使用和调整出现问题的情况，部分用户在使用后也给了一些反馈信息，如：播种机行距不均、钢件排种器播种时破壳现象（加工精度低、籽粒小、有缝隙）、压土不实、镇压力不足、机具制作精度不高等。

2014年对第二代样机部件的结构和材料进行了优化，形成了第二代改进型样机，主要包括：紧凑整体结构，减轻挂接重量，播种行数为4、5行，设计添加了施肥机构，每亩施肥量最大达到80kg，施肥机构可根据需求选择添加，以方便用户使用；加大镇压轮镇压力度，比2013年增加5kg，精细机具制作，减少作业故障，使工作更可靠；为避免种子破壳现象，排种器采用新型耐磨材料，并加大结构尺寸（与小麦排种器通用），增加了强度，新增插板孔，通过插板可实现排种器部分关闭，提高了机具作业有效度。机具表面处理采用静电喷涂工艺，漆层厚且美观，设计、制作了部分工装磨具，保证排种部件各项尺寸的精确度，进一步提高各行排种一致性；经过与栽培专家交流和讨论，将第二代改进型样机的4行播种机行距进行了统一，

图4　第二代改进型4行播种机

4行播种机采用大行距设计，行距的加大有利于机具结构的排列，避免播种沟与轮辙的重叠，并且方便出苗后田间管理机具的使用。

经过上述几个方面的设计和改进，改进后的第二代样机其作业性能和可靠性等方面均有了明显的改善，机具的整体结构和排种方式基本定型。

2014年共制作生产新机具40多台，分别在河北、山西、河南等地进行了田间性能实验和生产考核试验，累计试验面积近1000多公顷，试验取得良好效果，为今后机具的批量生产、推广应用奠定了良好基础，并受到农机、农艺专家和当地农业管理部门以及农民好评，他们一致认为：机具作业质量能满足农艺播种要求、使用可靠、价格适中、生产效率较高、作业质量明显优于其它同类机型，已经具备了推广应用的条件。

2015年初进一步优化了排种器结构，将小型排种槽由直槽轮改为斜槽轮，可使排种量在播量较小的情况下更均匀、准确，并发展了系列机型。

小粒谷物精量播种机技术指标先进作业可靠，推动了我国谷子播种，促进了我国小籽粒播种机械的发展。