某系列免耕播种机结构设计

李 妍

（锦州市农业农村综合服务中心，辽宁锦州 121000）

0 引言

我国东北地区粮食年产量占全国的1/4，粮食调出量占全国的1/3。作为重要经济作物的玉米，产量占全国的33%，种植面积达3亿hm2，东北三省、内蒙古的玉米种植面积就有1.44亿hm2。近两年来，耕地由一家一户的种植，向种植大户、农业种植合作社集中耕种。以往老传统种植玉米翻、耕、耙、种等都是单一的农机器具，作业时间长，使部分玉米播种错过最佳播种期，经济效益不高。另外，我国北方地区春播季节时易旱，实行免耕播种保护性耕作技术迫在眉睫。提高玉米出苗率，不只是季节地表温度和湿度的问题，提出一种切实可行的保护性耕作技术迫在眉睫。经过60多年的长期摸索，我国总结形成了以秸秆覆盖少/免耕为特点的保护性耕作技术，主要包括免耕技术、条耕技术、秸秆覆盖垄作少耕技术，以及覆盖耕作与垂直耕作等主要技术模式。在供给侧改革的背景下，随着我国农业机械化的不断发展，玉米免耕播种技术在提升农业耕种效率上起到了巨大的助推作用。2019年，我国免耕播种面积为822万hm2，2020年为1 667万hm2，2021年为1 780万hm2，2022年计划面积为1 893万hm2。

免耕播种作为我国农业机械化技术的重要领域之一，播种机根据播种方式的不同，也细分为撒播型、条播型、穴播型、精密性和联合性五种。播种机发展经历了由20世纪50～60年代，以小型柴油发动机和带有划线器及种子储存装置的播种机为代表的动力化阶段，到20世纪90年代，以种子点播、整合深松机和翻转器的现代播种机的发展阶段。近年来，我国播种机械行业取得了巨大进步，根据2020年的数据，我国播种机补贴销量已达到159 211台（套），播种机补贴销售额达24.52亿，免耕播总计保有量达106.9万台，同比增长3.4%，精量播种机宝药量达413.4万台，同比增长0.9%。

目前，免耕播种机的主要发展趋势包括：自动化、智能化。免耕播种机将具备自主导航、定位、避障、智能翻地、植株识别等多种功能，操作更为便捷高效。一是功能集成化。现代免耕播种机除了具备传统的播种、施肥、翻地等功能外，还将形成涵盖作物保护、捕食害虫、采摘、低空滴灌等多种功能的一机多能复合机型，达到资源整合、降低生产成本的目的。二是环保化。降低废气排放量，减少能耗及负担等，从而提高免耕机在环境保护方面的贡献。三是提供多元化解决方案。针对不同农作物和不同地域、环境、土壤等特殊需求，免耕机需要制定不同的解决方案。发展多元化解决方案，对于适应不同的生态环境、增强产品适应性和提高综合农业生态效益，具有非常重要的意义。

针对以上问题，经过两年的研制，项目提出了某系列免耕精量播种机，该播种机能一次性完成免耕灭茬、播种施肥、保墒等作业。还能改变田间的微地形，增加了对太阳能的吸收量，增大太阳光照射与空气进行热交换的面积，提高了土壤的温度。另外，能够促使有机质浓度的增加。经测量，约有1 200～1 500 kg/667m2的干物质作物根茬完全还田。

1 设计原理

为了适应土地集中耕种，实现玉米种植作业中省力、省钱、增产，增加经济收入，并针对传统玉米播种作业中，翻、耕、耙、种等作业工序重复使用的问题，免耕播种机通过旋耕刀，将未处理的秸秆和作物根部切断，将排出的种子和肥料通过开沟器落入沟槽中。之后，由后部的镇压轮或镇压辊通过自身重量和摩擦力将松开的土壤压实。它是重点围绕免耕灭茬、播种施肥、保土保墒等作业于一体的联合作业方式。在设计过程中，对机具垄数、垄距、传动链、旋耕灭茬总成等部件数据进行了改进改造，并开展了作业机具应用与示范。

免耕灭茬播种机是由主轴箱，免耕灭茬组合，播种、施肥、限深、土、镇压组合等几个部分组成（图1）。该机适用于2垄、4垄（两种模式进行切换）玉米播种，并可根据用户的需要定做5行以上播种。技术规格与性能参数（表1）。

表1 技术规格与性能参数

图1 免耕精量播种机结构示意图

2 重要部件设计

2.1 旋耕灭茬总成结构

灭茬总成是通过拖拉机的后输出轴的动力，经过侧面圆锥齿轮和侧边齿轮啮合带动，经万向节传动轴传递给主轴箱，经过半轴传递给边箱总成。边箱总成的法兰与旋刀轴的连接刀轴与刀盘焊合，1片刀盘安装6个灭茬刀片，通过旋转实现根粉茬根粉碎。旋耕灭茬机与拖拉机采用三点悬挂链接，作业时，需保障万向传动轴偏置角度不得大于15°，田间旋刀离地高度在150～250 mm范围内。待作业完成后，旋耕灭茬机旋刀段恢复250 mm以上离地高度。

旋耕刀片上采用多区段双螺旋线形排列，从根本上克服了传统旋耕刀具在常规排列下出现的，灭茬耕地后地表高度不平、土壤分布不均的缺点。灭茬刀片在排列上采用全刀盘结构，垄体部分采用8把灭茬刀片，非垄体部分采用4把灭茬刀片。这样既可以达到作物根茬粉碎率高、留茬率低的效果，并且灭茬刀与旋耕刀的排列为中心对称排列，也保证了作业中的受力均匀。由于本旋耕灭茬总成在结构上采用了侧边传动，体现出结构接单，通过单独拆下侧面锥形齿轮，可以达到变速的目的。刀具旋转转速控制在270～300 r/min较为合适，有利于土壤的细碎和均匀混合。

2.2 播种、施肥、限深、覆土、镇压总成

播种、限深、覆土、镇压总成主要由排种前支架、排种器调节支架、前犁固定座、后犁固定支架、排种器总成、肥料箱、覆土盘、压地轮等组成。排种器前支架用U型卡丝与主梁连接，前支架与排种器调节支架中间装有两个活动轴左右移动用来调节垄距，调节支架前方的前犁固定座来固定开沟器，开沟器通过螺栓孔的位置，调节深施的深度。调节支撑架采用四连杆装置，中间装有限深板，运行平稳，确保在凸凹不平地带深度一致。调节支架后，可连接排种器，后犁固定支架固定播种开沟器，同时施肥。播种器的后端连接覆土器支架，覆土器支架上装有覆土器、压轮，压轮上有定位丝杆，可以在不用限深板的情况下调节播种的深度（图2）。

图2 播种、施肥、限深、覆土、镇压总成

2.3 其他部件改型升级

在液压风机选用上，采用液压马达驱动风机，可有效避免地头掉种，风压更稳定。排种方式上，采用高性能的气吸式排种器，无调整项，可播种多种作物，播种精度高，作业速度快。采用平行四连杆同步仿形机构，保证了播种深度一致性。在上置传动机构设计中，采用上置双侧同步传动机构，有效防止了秸秆、尘土进入传动系统而影响工作。

设计独特结构的秸秆清理部件，即使全部秸秆覆盖地表，也能将苗带秸秆清理彻底，具有切断、清理秸秆和碎土三重作用，苗带秸秆清理彻底。增设可施口肥装置，增设的施口肥装置，实现了底肥、口肥一次施入，简化了生产环节。智能化程度提升。采用六位一体监控器，具有作业速度监测、底肥堵肥和缺肥报警、漏播报警、播种粒数统计、作业面积统计、口肥监控六大功能。电子监控，无后顾之忧，可进行漏播报警，并计算行播种株数。

3 结论

本文介绍了某系列免耕精良播种机在设计原理、重要创新部件方面的设计方案。在推广应用中，该整地机作业质量较好，可以一次性完成灭茬、旋耕、播种、施肥、保墒等作业，提高土壤含水量，防止风蚀，培肥地力，节约作业成本。碎土率达92%以上，其碎土率和破茬率都高于多次耕作机械，分层显著，透气性好，并且不扰乱土层，满足农艺要求。同时，节省能耗，在同等作业面积上，节耗率达16.7%，有效减少了农机投入，降低了作业成本。