马铃薯播种机播种单元改善问题概述

0 引言

马铃薯播种机的播种质量主要取决于播种单元，其性能对漏播、重播及株距等指标有很大影响。现有播种单元大多是在输送链上直接安装薯种碗，薯种链经过薯种箱舀取薯种，利用驱动轮带动输送链运动时播种机自身产生的振动，将多余的薯种振出薯种碗并落回到薯种箱中。该振动装置比较简单，并且振动受传动装置的影响较大，不易控制振动幅度，薯种碗中薯种个数不够准确，容易产生重播漏播现象，对马铃薯的产量造成了较大影响。另外，其传动形式单一，振动效果不理想，作业过程易产生卡滞现象，造成株距不均，影响播种效率。
针对上述问题，李雷霞等人利用磁效应原理设计了一套以接触式传感器为核心的马铃薯播种自动监测系统，在发生漏播时连续报警，提醒工作人员及时补种，有效降低了漏播率，达到了增产的目的。彭梦男等人针对南方冬种马铃薯播种的农艺要求和南方的土壤特性，对播种机的关键部件以及传动路线进行改进设计，改进后的播种机对南方马铃薯种植有很好的适应性。
2CMX － 4B 型播种机与拖拉机配套使用，可同时实现开沟、播种和起垄等作业，生产效率高; 但该机播种单元振动装置过于简单，效果不够明显，使得产生漏播与重播的概率高达10%。另外，该机的株距调整装操作不便，大大降低了作业效率。为此，本文对该机株距调整装置进行改进设计，增加了振幅调整装置和张紧装置，并进行了田间试验。

1 总体结构及工作原理

改进后的播种单元由薯种箱、振幅调整装置、张紧装置、间隙调整装置和主从动轮组成，如图1 所示。
该机采用碗扣式排种器，这种排种器对薯种的形状要求低，可实现薯种的精密播种。播种机与拖拉机之间采用后悬挂方式连接，作业时拖拉机背扶着播种机前进，并依靠地面的附着力驱动地轮运转; 动力经株距调整装置变速后与排种器的主动轮连接，最终通过输送带和安装在输送带的薯种碗运转，完成从薯种箱舀取薯种并向上输送的任务。若进入薯种碗内的种薯多于1 颗，薯种碗在随输送带上升过程中将被振动装置振落，使碗内只保持 1 颗种薯。薯种碗内的薯种越过最高点后下降过程中，薯种将落到前面薯种碗的背部，然后承托在前面的薯种碗上沿着导薯筒下移，直至最低点落入种植薯沟中，完成整个种植过程。


2 关键部件的改进设计

2． 1 株距调整装置
株距调整装置由主从动轴、主从动链轮、张紧轮和张紧盘等构成( 见图 2) ，其株距调整是通过更换不同齿数的主从动链轮来实现的。

主、从动轴均水平布置，之间安装有轴线与主动轴轴线平行的张紧盘。张紧盘外端面上设有 2 个与张紧盘轴线平行的销轴，2 个张紧轮通过轴承安装在张紧盘的销轴上，并将挂在主、从动链轮上的链条缠绕成“S”型，以达到张紧之目的。弹簧一端挂在张紧盘的挂钩上，另一端通过挂链卡在侧板上。当需要更换链轮改变株距时，松开挂链使张紧盘逆时针旋转，松开链条即可更换链轮; 更换完毕，拉伸弹簧重新将挂链卡在侧板上即可。
现有株距调整装置位于播种机底部，维修、更换链轮不方便，影响作业效率。改进后株距调整装置布置在播种机一侧，并将固定在轴上的变速链轮改为可更换式，多个齿数不同的备用链轮布置在播种机的侧板上。虽然改进前后播种机的传动路径相同，但改进后的株距调整装置结构更加简单，并可以根据地块、薯种等播种因素的不同方便地改变链传动的传动比，实现排种器速度的改变及株距的调整，提高了播种机对环境的适应能力。

2． 2 振幅调整装置
现有播种机的排种器采用链勺式，链轮经过排种器上的固定轮产生振动，这种方式产生的振动形式单一，振幅不可调，对播种环境适应性差，影响作业效率; 根据地区、薯种的不同，拖拉机的速度要求在规定值范围之内，链轮的转速与拖拉机的行驶速度匹配性差，种植株距调节范围小，要求株距比较小时，拖拉机行驶速度过慢，影响作业进程; 当增加作业速度时，株距则过大，减少了种植密度，影响马铃薯的产量。另外，链条运转过程不够平稳，经过薯种箱时会破坏种薯表皮，影响出芽率。
现有播种机在作业过程中，当地轮速度改变时，会产生排种器的振动幅度与速度不协调的情况，导致薯种从薯种碗中掉落至中间链轮与从动链轮两侧。掉落堆积的薯种既阻碍排种器的正常运行，导致损伤薯种，还造成播种机出现卡滞现象，需依靠人力来将薯种取出，大大影响了作业效率与质量，增大了重播漏播的几率，影响马铃薯的产量。
改进后的振幅调整装置( 见图 3) 主要由振动滚轮、调整轮、调整手柄和微调螺杆等构成。
为了更好地协调排种器与拖拉机之间速度的关系，改进后的排种器将输送链更换为输送带，并在输送带的内侧两边增设断续的梯形凸起。对应于梯形凸起的两个振动滚轮安装在调整架上，两个振动滚轮之间的调整轮与输送带的平面部分接触。这样，输送带上升过程中梯形凸起经过两个振动滚轮时会产生振动，将薯种碗内多余的薯种振出，以避免发生重播现象。改变调整手柄的位置，即可通过调整架改变调整轮顶起输送带的程度，从而改变振动滚轮与输送带凸起之间的相对位置关系，最终达到调整振动幅度之目的。转动微调螺杆也可微量调节振动滚轮与输送带之间的相对位置关系，即可实现振动幅度的微调，同时还能加大手柄的调整范围。
改进后的株距调整装置可以方便地调整振动幅度，最大限度地降低重播率。另外，还可协调输送带的速度，以便更好地与拖拉机速度相匹配，并适应作业环境，提高马铃薯产量。


2． 3 张紧装置
马铃薯播种单元的输送带由于长时间拉伸与振动，会产生永久变形或老化及张紧力下降等现象，削弱了振动效果，易导致重播。针对这一问题，改进后的播种机增加了张紧装置，如图4 所示。

张紧装置由弹簧、螺杆、螺母及滑道等构成，转动螺母即可通过螺杆带动主动轮沿着滑道上下移动，以改变输送带主、从动轮之间的距离，达到张紧张紧输送带之目的。输送带的张紧程度对振幅调整装置的振动效果具有一定的影响，过紧或过松都会降低振动效果，导致重播现象的发生。

2． 4 间隙调整装置
不同地区、不同马铃薯品种的薯种大小是不同的，而现有播种机的导薯筒与薯种碗之间的位置是固定的。间隙过小时，薯种碗与导薯筒容易发生摩擦碰撞; 过大时，则会使薯种在下移时掉落至导薯筒与薯种碗的缝隙之间，造成前面的 1 株重播、后面的 1 株漏播，从而降低了马铃薯的产量。
针对这一问题，本文增设了间隙调整装置，如图 5所示。间隙调整装置由导薯筒、调整螺杆、螺母和护罩等组成，导薯筒呈“m”型。根据不同地区、不同马铃薯品种的大小，可松开螺母，转动调整螺杆改变导薯筒与薯种碗之间的距离，调至间隙合适时，拧紧螺母将调整螺杆锁紧。这样，可避免由于薯种从二者之间的缝隙落下而导致的重播和漏播问题，大大提高了播种机对不同薯种和地区的适应能力，增强了播种机的通用性能。


3 田间试验

3． 1 试验条件
马铃薯播种期间，在内蒙乌兰察布进行了改进后样机的田间播种试验。试验区总面积为 33． 3hm2，分成6 个小试验区，平均密度为60 000 株/hm2。选用东方红1204 型4 轮驱动式拖拉机，配套动力 88． 2kW，作业速度3 ～4km/h。

3． 2 试验结果
按照 GB/T 25417 －2010《马铃薯种植机 技术条件》的规定和相关农业机械试验方法，在播种试验期间，对纯工作时间生产率、种薯间距合格指数、种薯幼芽损伤率、漏播指数、重播指数及种植深度等 6 项指标进行了统计，其结果如表1 所示。
试验结果表明: 改进后的播种机各项指标均达到了国家标准要求，特别是重播和漏播指数均明显小于国家标准的要求值，间距合格指数明显高于国家标准要求值。由此说明，改进后的振幅调整装置振动效果良好，株距调整装置调整准确，大大降低了重播率和漏播率，提高了作业质量。


4 结论

1) 对现有马铃薯播种机播种单元进行了改进设计，设计的株距调整装置备有多个不同齿数的主、从动链轮，用户可以根据播种地块的株距要求方便地选择更换，减少了株距调整用时，提高了工作效率。增设振幅调整装置后，改变调整手柄位置即可改变振动滚轮与输送带凸起之间的相对位置，以调节输送带的振动幅度，降低了重播率。设计的间隙调整装置可方便地改变导薯筒与薯种碗之间缝隙的大小，以适应大小不同的马铃薯品种要求。
2) 田间试验表明: 改进后的播种机漏播、重播指数及种薯间距合格指数等各项指标均达到了国家标准要求，不仅提高了作业质量，而且增强了马铃薯播种机对不同地区、不同马铃薯品种的适应能力。
参考文献（略）