气吸式棉花精量穴播器的设计与试验

杨徐飞 杨继芳

(新疆石河子职业技术学院，新疆 石河子 832000)

1 气吸式棉花精量穴播器的结构和工作原理

穴播器腰带总成、鸭嘴滚筒、取种盘、刷籽器、分种盘、刮种器、挡籽板块、穴播器轴、穴播器盖片、断气块等装置共同构成了气吸式棉花精量穴播器。

气吸式棉花精量穴播器作业时，驱动轴带离心风机，通过管道传递使得气室产生负压，形成高度真空状态，取种盘的两侧形成了压力差，种子因为气力作用吸附到取种盘上[1]。穴播器内的种子随着取种盘不断转动，刷籽器在此时负责用连续轻微敲碰的方式，将多余的种子清除，保证吸种孔处的位置只有1粒种子。当这一单粒种子运动到适宜落种的区域时，断气块将气室内部的气孔阻断，让吸种孔位置的负压消失，与此同时，刮种器快速接触到种子，让种子和取种盘吸孔处分离，完成一次投种。惯性和刮种器的推动力使种子经过分种盘顺利滚落到穴播器滚筒的内圈，沿着滚筒的内壁滚动，直到被挡籽板挡落种子通道。种子在种道中持续滚动，越过竖直位置后落入鸭嘴内腔，随着鸭嘴通道滚入鸭嘴顶端。成穴装置的鸭嘴破开膜布入土开穴的瞬间，活动鸭嘴受到压力打开，种子即可准确落入土穴中，2次投种完成。1个投种的周期就由1次投种和2次投种2个程序构成。

2 关键部件设计

2.1 挡盘和取种盘

挡盘是气吸式棉花精量穴播器的骨架，使用金属制成。挡盘内腔与取种盘一同作用形成气室的真空状态，挡盘可以安放O型密闭圈，取种盘的外边缘设计有凹槽就是为了与此对应，穴播器轴和接盘装置将挡盘和取种盘紧紧地结合在一起。

取种盘大体由不锈钢板冲压制成，金属性能好，使用不容易变形。取种盘面上放置了搅种钉，取种盘转动时可以充分搅动种子，防止出现架空情况，同时通过种子与搅种钉碰撞产生的震荡作用，可以减少吸种孔位置多余的种子。吸种孔的数量随着取种盘直径的增大而增加，吸种孔越多越利于取种，但同时也会对风机、气室造成更大的负担。为了适应多变的土壤条件、各类棉花种子的播种需求，取种盘设计了多种取种孔分布形式，如单孔、双孔、单孔双孔交叉，可以做到单粒、双粒、单粒双粒交错播种。经过实验分析，在负压条件不变的状态下，直孔、沉孔、V型孔和锥形孔这几种吸种孔中，120°锥形孔的棉花种子吸附力最好。为保证吸种孔吸附棉花种子的精确度，取种盘的吸种孔最佳直径为3.2mm。

2.2 断气装置

消除吸种孔的压力，让种子在自身重量的作用下跟随重力脱离取种盘是目前普遍使用的气力式精量播种机常用的投种方式。气吸式棉花精量穴播器使用了断气装置和刮种器的组合形式，加快种子脱离取种盘的速度，提升了投种的准确效率。当取种盘运转时，吸种孔通过断气块时压力被切断，种子自然投出。刮种器会将没有及时脱离的种子刮落，为便于下一周期取种，毛刷还会清理吸种孔的杂尘。断气装置与刮种器的巧妙结合可以有效提高播种效果，减少重播。

2.3 分种盘设计

棉花种子在刮种器和断气块的共同作用下从取种盘的吸种孔位置脱落，因为种子自身存在质量、形状差异，且受到吸种孔吸种状态的影响，使得种子下落的位置和下落时间不够稳定，影响播种的精确度。设计分种盘就是为了解决这一问题。分种齿工作面的设计应与中心线形成斜角，便于种子投入种子通道。分种齿应与吸种孔相距7～9mm，其尖端圆弧的直径应为1mm。当棉花种子脱离吸种孔落入分种盘，即开始对种子的下落过程进行一定的干预，让种子顺着穴播器结构预设的道路准确进入相应的位置。

2.4 鸭嘴滚筒设计

鸭嘴点播装置通常由定嘴和动嘴2部分组成，鸭嘴滚筒的播种效果主要受定嘴影响，固定鸭嘴设计合理，才能保证播种质量，提升播种效率，减少鸭嘴对铺膜的损伤。据实验数据表明，鸭嘴高度在50～80mm之间，具有较好的入土成穴能力，不容易影响铺膜的质量，超过80mm容易在破土入穴时造成挂膜。鸭嘴的宽度设计要在尽量减少种子碰撞嘴壁的情况下让种子顺利入穴，且不会造成太大位置偏移。经过对常见棉花种子播种的考量，在不考虑鸭嘴材质厚度的情况下，以20mm为宜。播种距离、播种深度、固定鸭嘴的数量是影响鸭嘴滚筒直径的主要因素，单圈固定鸭嘴越多，鸭嘴滚筒直径越大。单圈固定鸭嘴越少，鸭嘴滚筒直径越小。

3 气吸式棉花精量穴播器实验中遇到的故障与排除方案

3.1 不排种

气吸式棉花精量穴播器不排种可能出现的故障有：种子架空、传动装置失灵、刮种器位置失灵、气吸管被异物堵塞。可以根据这些原因一一检查，排除种子架空的情况；让传动装置恢复正常运行；调整刮种器的位置使之正常工作；检查气吸管是否安装正确，管道是否被堵塞[2]。

3.2 排种效果较差

排种效果较差，排种量不稳定，播种量减少或漏播可能因为吸气管道出现破损、管道接口松动、管壁内层出现脱离现象等都会导致气室压力状态较弱，气吸力变小，无法正常吸附种子。风机两侧的轴承因长时间使用，没有定期维修、上油，轴承转动阻力变大，转速下降，也会造成气室气压不足。取种盘变形、生锈，取种盘接合处漏气，搅种钉脱落或无法正常工作，清洗种子不到位，其中混有杂物，将吸种孔堵塞，都会导致漏播。还有取种盘尺寸选择不对，取种孔过大或过小，都会影响排种效果。在发现漏播时，工作人员可先检查吸气管，用胶带处理管道破损，加固接口，如吸气管问题比较严重，可以更换新的管道。取种盘变形生锈可先除锈矫正，检查搅种钉，以上程序后仍然无法解决问题，可以更换新的取种盘。穴播器发动机运转正常，但气室气压不足，可以检查风机两侧轴承，及时维护更新。取种盘要根据棉花种子的规格选取，不要与其它农作物种子混播，清洗种子时要严格筛查，避免异物进入取种盘，堵塞取种孔。

3.3 播种深度未达到农艺的要求

棉花播种有一定的深度要求，才能保证棉花种子处于适宜生长的温度和湿度中，保证种子的成活率。气吸式棉花精量穴播器使用时间过长时，鸭嘴点播装置磨损会导致开穴较浅。覆土板、调节螺母和深浅调节丝杠磨损严重，会导致覆土量减少，播种深度达不到要求。应定期对穴播器零部件进行检查更新，涂抹防锈涂料防止部件生锈。穴播器闲置期间可将其拆卸，涂上一层油或防锈涂料妥善保管。鸭嘴点播装置、覆土板、调节螺母和深浅调节丝杠等零部件要及时检查维修。作业时仍需注意，气吸式播种机的行驶速度应根据相应的机械型号来决定，将运行时速控制在限定范围内。播种机行驶过快也会导致播种深度不达标，同时要注意与土壤接触的鸭嘴点播装置需要软着陆，避免产生碰撞，但土壤不宜太湿，土壤过湿容易堵塞鸭嘴。

3.4 播种距离不符合要求

适宜的播种距离才能让作物充分吸收土壤中的营养，接受足够的太阳光照保证作物健康生长[4]。棉花播种间距不一致，可能因为鸭嘴点播装置配置不当，或是鸭嘴滚筒上的固定螺丝出现松动。解决的方式是检查鸭嘴点播装置配置是否正确，对机器上的螺丝部件重新加固。棉花播种行之间距离不达标，可能因为划印器臂的长度不正确或播种机组行走出现偏移。前一个问题需要重新校订划印器臂的长度，后一个问题需要播种机操作员多加练习，严格按照路线行走直线，避免播种位置偏移。

4 结语

经过长时间的实验改进，气吸式棉花精量穴播器的播种质量得到了极大提升，性能较为稳定，对各类土壤环境表现出较强的适应性，是单粒精密播种的优质选择。挡盘保证了穴播器的气密性，取种盘利用气力作用将种子分散到吸种孔，断气装置可以加快种子脱离吸种孔的速度，刮种器有效避免吸种孔被堵塞，而分种盘使种子可以精确地下落到适宜播种的位置。合理设计固定鸭嘴可以让鸭嘴滚筒平稳运行，且作业时不易挂膜，保证铺膜质量。气吸式棉花精量穴播器在使用中仍会面临一些问题，需要定期检修，做好防锈措施，在农闲时期妥善保管，减少机械的损失。