摘要：針對現(xiàn)有玉米播種機(jī)播種精度以及播種合格指數(shù)較低的問題，設(shè)計(jì)一種玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具。闡述播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具的工作原理以及主要技術(shù)參數(shù)，一次進(jìn)地可同時(shí)完成苗帶旋耕、施肥、精量播種、覆土和鎮(zhèn)壓等工作。選用苗帶旋耕，并對旋耕機(jī)構(gòu)作業(yè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行理論分析，確定旋耕刀周向排列，來達(dá)到保護(hù)性耕作和提高播種精度的要求。確定平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行受力和尺寸參數(shù)分析，通過計(jì)算得到仿形機(jī)構(gòu)的桿長，使播種單體有足夠的仿形量，保證播深一致性。選用氣吸式排種器，確定氣吸式排種器結(jié)構(gòu)，計(jì)算得出排種器最高轉(zhuǎn)速，可達(dá)到精量播種的目的。在黃淮海地區(qū)進(jìn)行田間試驗(yàn)，結(jié)果表明：當(dāng)播種機(jī)作業(yè)速度為4 km/h，苗帶旋耕機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為280 r/min時(shí)，機(jī)具通過性良好，苗帶寬度合格率為93.5%，播深合格率為93.1%，粒距合格率為93.5%，重播率為5.9%，漏播率為3.3%，合格粒距變異系數(shù)為15.64%。各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足農(nóng)藝要求。

關(guān)鍵詞：玉米；精量播種機(jī)；苗帶旋耕；氣吸式；仿形機(jī)構(gòu)

中圖分類號：S223.2" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 08?0020?07

Design and experiment of compound operation machine for precision sowing of maize

Han Zhongdong1， Liu Jiangtao1， Yang Zhijie2， Li Shanshan1， Li Tao1

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Hebei Agricultural University， Baoding， 071001， China；"2. Hebei Agricultural Mechanization Research Institute Co.， Ltd.， Shijiazhuang， 050000， China）

Abstract： Aiming at the problem of low sowing accuracy and low sowing qualification index of existing corn seeders， a kind of corn precision sowing compound operation machine is designed. The working principle and main technical parameters of the sowing composite operation machine are expounded， and the work of rotary tillage， fertilization， precision sowing， mulching and suppression of seedlings can be completed at the same time in one entry. Seedling belt rotary tillage was selected， and the operation motion state of rotary tillage mechanism was analyzed theoretically， and the circumferential arrangement of rotary tillage knives was determined to meet the requirements of protective tillage and improving sowing accuracy. The overall structure of the parallelogram profile mechanism was determined， and the force and size parameters were analyzed， and the rod length of the profiling mechanism was obtained through calculation， to make the sowing cell have enough profiling to ensure the consistency of the sowing depth. The air?suction seeder was selected， the structure of the air?suction seeder was determined， and the maximum speed of the seeder was calculated， which could achieve the purpose of precise seeding. The field test in Huang?Huai?Hai area showed that when the operating speed of the seeder was 4 km/h and the speed of the seedling belt rotary tillage mechanism was 280 r/min， the passability of the machine was good， the pass rate of seedling belt width was 93.5%， the qualification rate of sowing depth was 93.1%， the pass rate of grain size was 93.5%， the replay rate was 5.9%， the missed broadcast rate was 3.3%， and the coefficient of variation of qualified grain size was 15.64%. The performance indicators meet the agronomic requirements.

Keywords： corn； precision sowing machine；rotary tillage with seedling belt; air suction type； profile copying mechanism

0 引言

我國現(xiàn)已成為世界上第一大玉米種植國、第二大玉米生產(chǎn)國，年產(chǎn)量，約占世界總產(chǎn)量的20%左右。在玉米種植中，以往都是使用手工播種，收效差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。近幾年，玉米播種機(jī)在玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。為此，國內(nèi)外研究人員都對玉米播種機(jī)進(jìn)行了相關(guān)研究。

2BFGY-5（8）玉米旋耕施肥播種機(jī)中每個(gè)播種單體配有獨(dú)立仿形總成，可隨地面起伏仿形，把旋耕機(jī)與播種機(jī)相連，一次性完成旋耕、播種和施肥，拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)減少[1]，工作成本降低，農(nóng)民作業(yè)強(qiáng)度減輕；2BMXS-310智能免耕施肥覆蓋播種機(jī)，應(yīng)用信息技術(shù)、傳感技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，來達(dá)到綜合效果，是國內(nèi)首例農(nóng)機(jī)具智能化的產(chǎn)品，該播種機(jī)的作業(yè)質(zhì)量、效率以及適應(yīng)能力都有明顯提高；2BFX-12/12（264）旋耕施肥播種機(jī)采用外槽輪式排種器，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，質(zhì)量相對較小，成本低，可適應(yīng)不同耕地面積的農(nóng)戶使用，使用方便靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。王宇杰[2]設(shè)計(jì)了一種玉米大壟雙行旋耕施肥播種機(jī)，可一次進(jìn)地即完成整地與播種作業(yè)，該播種機(jī)采用機(jī)械式排種器和仿形機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到穩(wěn)定可靠播種的目的。美國研制的DV90R玉米精量播種機(jī)，一次進(jìn)地可同時(shí)實(shí)現(xiàn)開溝、固床、播種、覆土、鎮(zhèn)壓[3]等作業(yè)，種距均勻，更換不同的不銹鋼種盤，可以實(shí)現(xiàn)精量播種多種作物；意大利研制了一款MT系列播種機(jī)，每個(gè)播種單體配有獨(dú)立仿形總成，對地形起伏有較好的適應(yīng)性，并有較高的播種深度一致性[4]；挪威生產(chǎn)的2BQJ-12型精量播種機(jī)，選用缺口圓盤，達(dá)到破茬開溝側(cè)深施肥的效果，應(yīng)用先進(jìn)密封結(jié)構(gòu)的排種盤，實(shí)現(xiàn)播種均勻的目的，延長播種機(jī)的使用壽命，可對多種作物和地形進(jìn)行播種作業(yè)[5]；法國MAXIMA2TRX精量點(diǎn)播機(jī)采用氣力式播種，可折疊，電子控制裝置的選裝不同，在任何工況下可播種；美國研制的MECA V4系列精密播種機(jī)，采用電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)行距自動(dòng)調(diào)節(jié)，采用平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)播深。

綜上所述，國外播種機(jī)智能化程度高，我國玉米精量播種機(jī)大多選用全旋耕作業(yè)，施肥和播種大多采用機(jī)械式排種器，播種精度較低。本文設(shè)計(jì)一種玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具，電動(dòng)控制施肥和播種，選用苗帶旋耕，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作[6， 7]，減輕風(fēng)蝕和水蝕，增加土壤肥力和保墑抗旱能力，提高玉米播種播深一致性和精度。

1 玉米播種農(nóng)藝特性

玉米播種質(zhì)量對產(chǎn)量問題有直接影響。在直接播種玉米的情況下，上面會覆蓋更多的小麥秸稈，在一定程度上，陽光照曬不到，有些種子還會播種到麥茬上，直接暴露在地表，不利于玉米的發(fā)芽出苗。因此，在播種時(shí)苗帶旋耕，以等行距400 mm，播種深度50 mm種植，如圖1所示。

2 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具主要由機(jī)架、苗帶旋耕機(jī)構(gòu)、排肥機(jī)構(gòu)、精量播種機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置組成，其中苗帶旋耕機(jī)構(gòu)主要有旋耕刀輥和旋耕刀具組成，排肥機(jī)構(gòu)主要由槽輪式排肥器與DM18-NXB型播種和施肥控制器組成，排種機(jī)構(gòu)主要由氣吸式排種器與平行四桿仿形機(jī)構(gòu)組成。通過萬向節(jié)總成把拖拉機(jī)輸出軸輸出的動(dòng)力，傳給側(cè)傳動(dòng)箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而帶動(dòng)旋耕刀輥上的旋耕刀旋轉(zhuǎn)，完成旋耕作業(yè)，電機(jī)給排種器和排肥器提供動(dòng)力?？傮w結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 工作原理及主要技術(shù)參數(shù)

播種機(jī)工作原理如圖3所示。利用三點(diǎn)懸掛裝置把拖拉機(jī)與播種機(jī)連接起來[8]，聯(lián)軸器將拖拉機(jī)的傳動(dòng)軸與該播種機(jī)的傳動(dòng)軸連接向傳動(dòng)箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)旋耕刀輥旋轉(zhuǎn)，由旋耕刀輥帶動(dòng)旋耕刀完成苗帶旋耕作業(yè)。播種和施肥都是通過電機(jī)的動(dòng)力來控制，工作時(shí)地輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過信號傳感器把指令傳遞給控制器，施肥和播種控制器根據(jù)面板輸入的排肥和播種數(shù)據(jù)完成相應(yīng)作業(yè)。播種機(jī)一次進(jìn)地可同時(shí)完成苗帶旋耕、施肥、精量播種和鎮(zhèn)壓等工作，既能蓄水保墑，還能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到精量播種，提高播種播深一致性及化肥和種子的利用率。播種機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

3.1 苗帶旋耕機(jī)構(gòu)

苗帶旋耕機(jī)構(gòu)由機(jī)架、側(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)、旋耕刀輥、旋耕刀組等組成部分。橫軸側(cè)傳動(dòng)是苗帶旋耕機(jī)構(gòu)選用的主要形式，并且只對苗帶進(jìn)行旋耕，苗帶之間保持不旋耕，從而保持原樣。拖拉機(jī)傳動(dòng)軸輸出的動(dòng)力，用萬向節(jié)總成傳給側(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并把旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給旋耕刀輥，帶動(dòng)旋耕刀切碎麥茬并開溝，完成苗帶旋耕，為播種提供一個(gè)良好的環(huán)境。

3.1.1 旋耕機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

苗帶旋耕機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)方向與配套動(dòng)力前進(jìn)方向一致，則旋耕刀為正旋運(yùn)動(dòng)。正旋運(yùn)動(dòng)的旋耕刀由未耕地表向下向后方切土拋土，拋出的土壤覆蓋在機(jī)具后方，不會影響播種作業(yè)，同時(shí)可減少整機(jī)牽引阻力，保證整機(jī)作業(yè)穩(wěn)定性。而正旋工作時(shí)，旋耕刀一方面繞刀輥旋轉(zhuǎn)作高速圓周運(yùn)動(dòng)，一方面隨機(jī)組進(jìn)行前進(jìn)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，其旋耕刀端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（圖4）均為余擺線[9]。如式（1）所示。

[x=Rcosωt+vmty=Rsinωt]" " " " " " " "（1）

式中：vm——機(jī)組的前進(jìn)速度，km/h；

R——旋耕刀的回轉(zhuǎn)半徑，mm；

ω——旋耕刀轉(zhuǎn)速，rad/s；

t——旋耕刀旋轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)所用時(shí)間，s。

對式（1）求導(dǎo)，得出運(yùn)動(dòng)速度為

[vx=dxdt=vm-Rωsinωtvy=dydt=Rωcosωt]" " " " " " " " " " （2）

則旋耕刀端點(diǎn)M的絕對速度為

[ν=vx2+vy2=vm2+R2ω-2vmωsinωt] （3）

旋耕速比λ為旋耕刀端點(diǎn)的回轉(zhuǎn)速度與機(jī)組的前進(jìn)速度之比[10]，計(jì)算如式（4）所示。

[λ=Rωvm] （4）

由式（4）可知，當(dāng)λlt;1時(shí)，此時(shí)旋耕刀端點(diǎn)的回轉(zhuǎn)速度小于機(jī)組的前進(jìn)速度，旋耕刀不能向后撥土，而是前推土，苗帶旋耕機(jī)構(gòu)無法正常工作，影響后面播種機(jī)的播種效果；當(dāng)λ=1時(shí)，此時(shí)機(jī)組的前進(jìn)速度和旋耕刀端點(diǎn)的回轉(zhuǎn)速度相等，旋耕刀不能松碎土壤，存在嚴(yán)重的漏耕現(xiàn)象，達(dá)不到預(yù)期的功能；當(dāng)λgt;1時(shí)，此時(shí)機(jī)組的前進(jìn)速度小于旋耕刀端點(diǎn)的回轉(zhuǎn)速度，旋耕刀可以達(dá)到正常切削土壤并向后拋土的效果，不會出現(xiàn)漏耕現(xiàn)象，為后面播種機(jī)播種提供了穩(wěn)定條件。因此，要使旋耕刀正常工作應(yīng)使λgt;1。

切土節(jié)距S[10]指當(dāng)旋耕刀旋轉(zhuǎn)到同一縱向平面內(nèi)，相鄰兩把旋耕刀切下的土塊厚度，如式（5）所示。

[S=vmt=2πvmZω=2πRZλ] （5）

式中：Z——同一水平面內(nèi)安裝旋耕刀的個(gè)數(shù)。

由式（5）可知，機(jī)組的前進(jìn)速度vm、同一水平面安裝旋耕刀的個(gè)數(shù)Z、旋耕刀的回轉(zhuǎn)半徑R和旋耕刀轉(zhuǎn)速ω都對切土節(jié)距S大小有影響，而切土節(jié)距會直接影響到苗帶旋耕機(jī)的碎土和開溝效果，最終制約播種機(jī)的播種作業(yè)。

3.1.2 旋耕刀排列

由于玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具播種的行數(shù)為四行，可將帶狀旋耕分為4個(gè)工作區(qū)，旋耕刀選用4把直刀，并采用旋耕刀輥周向平均分布的排列方式，來達(dá)到開溝的效果，這樣可減少土壤外飛并及時(shí)流回種溝。由16把旋耕直刀組成旋耕刀組，兩個(gè)周向八把旋耕刀為一組旋耕刀組，并且兩組旋耕刀組的中心距離為600 mm。圖5為旋耕刀周向排列圖。在工作過程中，由旋耕刀輥帶動(dòng)旋耕刀完成旋轉(zhuǎn)，并達(dá)到相繼入土的效果，會形成50 mm的開溝寬度，即為播種寬度，并且動(dòng)土率小，溝底平整。

3.2 平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)

播種機(jī)在麥茬地免耕播種過程中，因地表覆蓋大量小麥殘茬秸稈，工作時(shí)，遇到崎嶇不平的土地起伏需要上下仿形。平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)將播種機(jī)中每一個(gè)播種單體與機(jī)架中的橫梁相連，這樣每個(gè)播種單體在工作時(shí)，可根據(jù)各自前進(jìn)的地表起伏狀況進(jìn)行獨(dú)立仿形，實(shí)現(xiàn)整個(gè)單體的仿形，從而保證開溝深度恒定且溝底平整，達(dá)到玉米播種深度一致的目的，并有較高的出苗率，利于出苗整齊。這種仿形較準(zhǔn)確，精度較高，效果較好，可使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，機(jī)具作業(yè)穩(wěn)定。

3.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖6所示，平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要由固定架、U型螺栓卡口、上下連桿、彈簧、彈簧固定座、播種部分機(jī)架等組成。該機(jī)構(gòu)左側(cè)通過U型螺栓與機(jī)架橫梁連接，右側(cè)上下連桿與播種部分機(jī)架固定，從而保證播種單體的仿形過程是與地面平行的。上下連桿平行且相等，在機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)仿形過程中，一直做平行運(yùn)動(dòng)，連桿與連桿之間焊接橫桿，限制左右方向的自由度，上連桿與下連桿之間連接升降裝置，可增大仿形量，減小播種單體震動(dòng)。開溝器固定在播種部分機(jī)架上，使其形成一個(gè)整體，仿形時(shí)，開溝器隨地面起伏上下運(yùn)動(dòng)的過程中，其入土角度始終保持一致，從而保證了開溝器的工作性能，這使得其仿形性能有了很大的提升[11]。

3.2.2 仿形機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

本文用平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)，來達(dá)到仿形的目的。為了確保播種深度的穩(wěn)定性和仿形過程的流暢性，工作時(shí)各部件必須達(dá)到平衡狀態(tài)，播種機(jī)工作過程中，平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)的受力示意如圖7所示。

由力的平衡方程式可得

[FAcosα+FCcosα+Tcosψ-Rx-fNF=0FAsinα+FCsinα-Tsinψ+Ry-G+F=0] （6）

式中：FA——上拉桿AB的拉力，N；

FC——下拉桿CD的拉力，N；

α——牽引角，（°）；

Rx——播種開溝器的水平阻力，N；

Ry——播種開溝器的垂直阻力，N；

T——彈簧拉力，N；

ψ——彈簧拉力與水平方向的夾角，N；

G——播種機(jī)單體總重量，N；

fN——地輪的摩擦系數(shù)；

F——地輪的垂直支持力，N。

由式（6）可得

[F=G-Ry-Rxtanα+T（sinψ+cosψtanα）2（1+fNtanα）]" （7）

由式（7）可知，在仿形機(jī)構(gòu)工作過程中，播種單體所受的支持力F與播種單體自重G、播種開溝器阻力Rx和Ry、牽引角α、彈簧拉力T、彈簧拉力與水平方向夾角ψ有關(guān)，當(dāng)N過大或過小時(shí)，都會使仿形不穩(wěn)定，開溝器開溝深度和入土角度不一致，播深一致性差，最終會影響到出苗率，不利于出苗整齊。為使仿形機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)合適，仿形裝置設(shè)計(jì)合理，則仿形機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)如圖8所示。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通常上下仿形量在80～120 mm之間[12]。由圖8可知，上下仿形量分別為

[h1=Lsinα1+Lsinα2] （8）

[h2=Lsinα1+α3-Lsinα1] （9）

[h=h1+h2=Lsinα2+Lsinα1+α3] （10）

[L=hsinα2+sin（α1+α3）] （11）

式中：h1——上仿形量，mm；

h2——下仿形量，mm；

h——總仿形量，mm；

α1——初始牽引角，（°）；

α2——上仿形角，（°）；

α3——下仿形角，（°）；

L——上下連桿的長度，mm。

由式（11）可知，平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)上下連桿的長度L與總仿形量h、初始牽引角α1和上下仿形角α2、α3有關(guān)。在仿形機(jī)構(gòu)總仿形量一定的條件下，桿長L越大，初始牽引角α1和上下仿形角α2、α3越有較小的變化幅度；桿長L越小，初始牽引角α1和上下仿形角α2、α3越有較大的變化幅度。在播種機(jī)正常工作的情況下，初始牽引角α1和上下仿形角α2、α3變化范圍越小越能使仿形機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，工作穩(wěn)定，因此桿長L越大越好，但桿長L過大時(shí)，會使仿形機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不緊湊，重心后移，穩(wěn)定性變差。

參考現(xiàn)有播種機(jī)初始牽引角的取值范圍為0°～10°，上仿形角變化范圍為20°～40°，下仿形角變化范圍為6°～22°[13]。根據(jù)農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊[14]，確定h1=h2=100 mm，初始牽引角α1=5°，上仿形角α2=30°，下仿形角α3=10°。將以上數(shù)據(jù)代入式（11），計(jì)算并取整得L=260 mm。

3.3 氣吸式排種器

氣吸式排種器主要由左殼體、墊片、排種盤、傳動(dòng)軸、壓盤、壓板、右殼體等組成，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。

排種器是播種機(jī)的核心部件，播種機(jī)的工作性能是由排種器的排種效果決定的[15]。本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)是精量播種機(jī)，選用氣吸式排種器，這是一種利用負(fù)壓來吸取玉米種子從而達(dá)到精量播種目的。工作時(shí)，種箱內(nèi)的玉米種子靠自重落入到排種器內(nèi)，風(fēng)機(jī)將吸氣室內(nèi)的空氣吸出，從而排種器內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，這樣排種盤就會將玉米種子吸附。傳動(dòng)軸帶動(dòng)排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)玉米種子轉(zhuǎn)動(dòng)到無負(fù)壓的地方就會脫離排種盤并沿豎直方向進(jìn)入導(dǎo)種管，沿導(dǎo)種管落入種溝，達(dá)到排種的目的[16]。

氣吸式排種器轉(zhuǎn)速由機(jī)組前進(jìn)速度、排種盤孔數(shù)、玉米播種粒距決定[17]?？紤]到速度間單位需要轉(zhuǎn)化，如式（12）所示。

[n=1 000×vm60×z×s] （12）

式中：n——排種器轉(zhuǎn)速，r/min；

z——排種盤孔數(shù)，個(gè)；

s——株距，m。

因播種機(jī)前面的苗帶旋耕，以達(dá)到開溝的效果，故機(jī)組前進(jìn)速度最高不超過5 km/h；同時(shí)，也考慮到玉米種子在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生較大的慣性力，可能會出現(xiàn)吸孔運(yùn)動(dòng)超前種子運(yùn)動(dòng)、漏播、卡種、掉種等現(xiàn)象。根據(jù)黃淮海地區(qū)的種植經(jīng)驗(yàn)，玉米理論播種株距為100～120 mm，取s=110 mm；排種盤孔數(shù)為18，將以上參數(shù)代入式（12）取整可得，排種器的最高轉(zhuǎn)速為42 r/min。

4 播種機(jī)田間性能試驗(yàn)與分析

4.1 試驗(yàn)情況

2022年6月在河北省衡水深州市進(jìn)行玉米播種試驗(yàn)，如圖10所示。此次試驗(yàn)地為小麥麥茬地，平均留茬高度為15 cm，秸稈覆蓋量為1.0～1.5 kg/m2。試驗(yàn)玉米品種選用鄭單958玉米雜交種，測得千粒質(zhì)量307 g左右，含水率11.5%。拖拉機(jī)配套動(dòng)力為110 kW的東方紅天驕-LX1504，土壤含水率為10%～25%，土壤類型為壤土。

4.2 試驗(yàn)方法

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20865-2007《免（少）耕施肥播種機(jī)》，對所設(shè)計(jì)的玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)性能試驗(yàn)，要求播深合格率≥80%；苗帶寬度合格率≥85%；粒距合格率≥80%；重播率≤15%；漏播率8%；合格粒距變異系數(shù)≤30%為試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。選取機(jī)具通過性、苗帶寬度合格率、播深合格率、播種均勻性（粒距合格率、重播率、漏播率）、合格粒距變異系數(shù)作為參考指標(biāo)，取平均值為試驗(yàn)結(jié)果。

4.2.1 機(jī)具通過性

據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站的測試要求，測區(qū)長度不小于50 m，測定時(shí)，按照4 km/h的作業(yè)速度在作業(yè)長度100 m的田間進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，設(shè)往返為一個(gè)行程，在此行程中無發(fā)生輕度堵塞或者堵塞，即達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)。本試驗(yàn)在麥茬地進(jìn)行12次測試。

4.2.2 苗帶寬度

當(dāng)播種機(jī)以4 km/h的作業(yè)速度，苗帶旋耕機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為280 r/min進(jìn)行播種完成后。隨機(jī)選擇12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6行種溝作為樣本進(jìn)行測量，在測定之前把土層扒開[18]，每行種溝選取20 m的距離，測量20 m內(nèi)的苗帶寬度，測得數(shù)據(jù)并記錄。

4.2.3 播深合格率與播種均勻性

播種機(jī)按設(shè)定速度播種完成后，隨機(jī)選取12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6條苗帶，每條苗帶選取20 m，測量20 m內(nèi)玉米植株的播深和粒距。不改變種子位置的前提下，人工扒開種溝上的覆土進(jìn)行測量，同時(shí)記錄種子的深度以及兩相鄰種子之間的距離。種溝內(nèi)的種子相鄰兩粒之間的距離gt;1.5倍理論粒距為漏播，lt;0.5倍理論粒距為重播[19]。以0.1Xref（Xref為理論粒距）[20]的間隔分成區(qū)段，每區(qū)段的變量為

[Xi=xiXref] [0.5lt;Xi≤1.5] （13）

式中：xi ——區(qū)段中值。

將粒距數(shù)據(jù)處理成Xi并按照規(guī)定統(tǒng)計(jì)ni'的值，ni'為在相應(yīng)范圍內(nèi)Xi的個(gè)數(shù)。

計(jì)算種溝內(nèi)種子的播深合格率A（黃淮海地區(qū)要求玉米播種深度為50 mm左右為合格）、粒距合格率Y、重播率Q、漏播率M和合格粒距變異系數(shù)C的公式，如式（14）所示。

[M=n1X×100%Q=n2X×100%Y=n3X×100%A=n4X×100%σ=niXi2n'2-X2C=σ×100%] （14）

式中：n1——漏播個(gè)數(shù)，個(gè)；

n2——重播個(gè)數(shù)，個(gè)；

n3——粒距合格個(gè)數(shù)，個(gè)；

n4——播深合格個(gè)數(shù)，個(gè)；

X——每組試驗(yàn)種子總個(gè)數(shù)，個(gè)；

σ——標(biāo)準(zhǔn)差；

[X]——平均合格粒距，mm；

4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

該播種機(jī)在麥茬地表狀況下進(jìn)行12次測試，均未出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞的情況，機(jī)具通過性良好，能夠滿足播種需要。對播種機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，當(dāng)播種機(jī)以4 km/h的作業(yè)速度播種完成后，測得該播種機(jī)苗帶寬度合格率為93.5%，播深合格率為93.1%，粒距合格率為93.5%，重播率為5.9%，漏播率為3.3%，合格粒距變異系數(shù)為15.64%。通過與國家標(biāo)準(zhǔn)中的性能指標(biāo)[21]進(jìn)行對比，可知試驗(yàn)指標(biāo)均優(yōu)于相關(guān)農(nóng)藝要求。播種機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn)得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算和整理可知，該播種機(jī)工作穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)合理，滿足玉米播種機(jī)設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

1） 設(shè)計(jì)一種玉米精量播種復(fù)合作業(yè)機(jī)具，該播種機(jī)一次進(jìn)地可同時(shí)完成苗帶旋耕、施肥、精量播種、覆土和鎮(zhèn)壓等工作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

2） 對苗帶旋耕開溝原理進(jìn)行理論分析，選用四把旋耕直刀來完成開溝，刀輥轉(zhuǎn)速為280 r/min，旋耕刀組總共由16把旋耕直刀組成，兩組旋耕刀組的中心距離為600 mm，開溝寬度為50 mm且為播種寬度，動(dòng)土率小，溝底平整；播種裝置選用平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)和氣吸式排種器，通過計(jì)算可知，平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)的桿長為260 mm，排種器的最高轉(zhuǎn)速為42 r/min，既提高播深一致性，又達(dá)到精量播種的目的。

3） 通過田間試驗(yàn)驗(yàn)證表明，當(dāng)播種機(jī)作業(yè)速度為4 km/h時(shí)，機(jī)具通過性良好，苗帶寬度合格率為93.5%，播深合格率為93.1%，粒距合格率為93.5%，重播率為5.9%，漏播率為3.3%，合格粒距變異系數(shù)為15.64%，達(dá)到免（少）耕施肥播種機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

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