1 第三章 播种机械 第一节 概述 播种是农业生产过程中六大环节之一 播种机械化是农业机械化 过程中最为复杂 也是最为艰巨的工作 播种机械所面对的播种方式 作物种类 品种变化繁多 这就需要播种机械有较强的适应性和能满 足不同种植要求的工作性能 一 播种方法 我国地域辽阔 作物生产的环境 条件 种植方式等多种多样 南北方有着明显的差异 北方表现为旱地作业 以向土壤中播入规定 量的种子为主要种植手段 所用机具为播种机械 这样可充分利用土 壤中的水分和温度使之出苗 生长 适时播种成为关键 而南方则表 现为水田作业 种植方式主要是幼苗移栽 所用机械为栽植机械或插 秧机械 但是 近几年来有些作物的种植方式发生了逆转 如玉米 棉花出现了工厂化育苗然后进行移栽 且已证明在干旱缺水地区大有 取代播种机的趋势 而世代以栽植为主要种植手段的水稻 地瓜等作 物 由于种植技术的革新现在出现了直播 水稻须进行种子催芽处理 地瓜须进行防腐处理 可大大简化生产过程 降低作业周期和生产 成本 上述一些先进的种植手段由于技术 设备 条件 环境等因素 的限制 目前尚处于小范围试用阶段 真正用于现阶段农业生产的种 植方式仍然是经典的和传统的 总结起来大致有以下几种方式 一 播种方法 1 条播 将种子按要求的行距 播量和播深成条的播入土壤中 然 2 后进行覆土镇压的方式 种子排出的形式为均匀的种子流 主要应用 于谷物播种 小麦 谷子 高粱 油菜等 2 穴播 点播 按照要求的行距 穴距 穴粒数和播深 将种子 定点投入种穴内的方式 主要应用于中耕作物播种 玉米 棉花 花 生等 与条播相比 节省种子 减少出苗后的间苗管理环节 充分利 用水肥条件 提高种子的出苗率和作业效率 3 精密播种 按精确的粒数 间距 行距 播深将种子播入土壤的 方式 是穴播的高级形式 4 撒播 将种子按要求的播量撒布于地表的方式 一般作物播种很 少使用这种方法 多用于大面积种草 植树造林的飞机撒播 二 播种机械的类型和一般构造 1 类型 谷物条播机 中耕作物穴播机 精密播种机 该机在结构 上与穴播机及其相似 三种机型的辅助部件基本相同 只是其核心 工作部件 排种器有较大差异 2 构成 机架 传动装置 种肥箱 排种器 排肥器 行走装置 开沟器 覆 3 土器 镇压器等 本章的重点讲述排种器的结构 类型 基本理论和开沟器等 第二节 排种器 对于任何一种播种机来说 核心就是排种器 他是决定播种机工 作质量和工作性能优劣的重要因素 播种机能否满足农业技术的要求 或满足程度如何 在很大程度上主要取决于排种器的工作状况 排种器的工艺实质是 通过排种器对种子的作用 将种子由群体化 为个体 化为均匀的种子流或连续的单粒种子 对排种器的技术要求 1 播种量稳定 2 排种均匀 3 不损伤种子 4 通用性好且使用范围大 5 调整方便 工作可靠 目前 常规的排种器总共分为二大类 条播排种器 槽轮式 磨盘式 离心式 气力式 穴播排种器 型孔盘式 型孔轮式 气力式 在上述这些类型的排种器中 以外槽轮式排种器和水平圆盘式排种器 最具有代表性 其他类型的排种器大多是在上述排种器的基础上的演 进产物 我们授课的重点将放在外槽轮式排种器和水平圆盘式排种器 上 4 一 外槽轮式排种器 1 基本构成 外槽轮 排种盒 排种舌 阻种套 排种轴等 2 工作特点 通用性好 播量稳定 播量调节方便 结构简单 有脉动现象 3 工作原理 外槽轮转动时 种子逐次充满于凹槽内 随之转动 种子在排种轮槽齿的强制推动下经排种口排出 强制层 同时处 于槽轮外缘的厚度为 C 的一层种子利用种子之间的摩擦力和槽齿 凸尖对种子的间断性冲击 以较低的速度被带出 该层种子被称 为带动层 带动层以外的种子被称为静止层 所以 外槽轮排种 器每转排量是强制层和带动层的迭加 设 d 外槽轮直径 d 40 4 Z 外槽轮齿数 Z 8 10 12 L 外槽轮有效工作长度 5 C 带动层厚度 小麦 0 3 0 4cm 种子容重 小麦 0 75 0 79 g cm3 种子充满系数 0 6 0 8 f 凹槽断面积 t 槽齿间距 强制层每转排量 q1 f L Z t Z d d L f t 带动层每转排量 q2 d 2 C 2 d 2 2 L L d C C2 d L C 注 因不存在凹槽的问题 此处可不考虑 C2较小可忽略 排种轮每转排量 q q1 q2 d L C f t 克 转 从公式中不难看出 影响外槽轮排种器工作性能的因素很多 但 主要是他的有效工作长度 L 所以 目前所使用的谷物条播机的播种 量大多是通过改变外槽轮的有效工作长度来进行调整的 需要特别注 意的是 Lmin 1 5 2 种子长度 4 提高排种器均匀性的主要措施 将排种器排种舌做成斜线状 将排种器由直槽改为螺旋槽 上述二种方法都采用了使同一槽内的种子下落有先后且逐次进 入种沟 以减少种子在沟内纵向线性分布的脉动程度 6 二 谷物条播机的播量调整实验 目的 根据农业技术所要求的每亩播种量 在播种机组进地作业之前 进行播种量调整 步骤 1 首先将播种机两端支起 使地轮抬离地面且能自由转动 2 种子箱内放入至少三分之一的种子 并将播量调节手柄放置某一 地轮 承接器 输种管 排种器 种子箱 7 部位 3 均匀转动地轮 30 40 圈 将所对应各排种器下的承接器内的种子 进行称重 分别计录为 g1 g2 gn G s gI 将该数值作为本 次调整后的实际总排量 4 利用理论计算公式计算均匀转动 30 40 圈后 根据农业技术所要 求的亩播量 Q 下的理论总排量 Gl 设 Q 农业技术所要求的每亩播种量 斤 亩 B 总工作幅宽 B b n 米 n 播种行数 开沟器个数 b 行距 D 地轮直径 没有地轮 用拖拉机后驱动轮传动的 此 处为驱动轮直径 米 N 地轮转动试验圈数 地轮滑移率 0 05 0 12 Gl D B Q N 1 666 7 5 验证 l l G GGs 100 1 2 若满足 说明该调整结果正确 可进地作业 若不满足 则需要继续调整直到满足为止 可采用 比例法控制调节手柄的位置 设 Gs时的外槽轮有效工作长度为 ls 则有 Gs ls Gl ll 8 三 圆盘式排种器 圆盘式排种器主要用于中耕作物穴播和单粒精密播种 按照圆盘 的旋转方向可分为 水平圆盘排种器 垂直圆盘排种器和倾斜圆盘排 种器等三种类型 水平圆盘排种器 结构简单 低速工作时比较可靠 Vm 6 7km h 但由于圆盘一般安装在地轮轴上 从下种口到种沟距离较大 投种高 度 H 易造成种子在沟内发生弹跳现象 致使株距合格率降低 垂直圆盘排种器 圆盘一般与地轮同轴安装 传动机构简单 投种高 度低 但充种面积小 种子填充性能差 因此其转速不可过快 机组 前进速度较低 H H 9 倾斜圆盘排种器 圆盘相对地面倾斜安装 排种口在圆盘的最低点 充种区大 投种高度低 但传动装置较为复杂 上述几种排种器在农业生产中均有应用 但水平圆盘排种器应用 最广 故在本内容中重点介绍该排种器 水平圆盘排种器的排种质量好坏首先取决于种子能否准确的充入型 孔 这里我们把他称之为种子的填充性能 而决定种子填充性能的因 素主要有二个 型孔的形状和尺寸 种子的形状和尺寸 种子数量 种子在型孔内的排列规律 圆盘的线速度 Vp 1 型孔的形状和尺寸 型孔的形状和尺寸主要取决于种子的形状 和尺寸 每个型孔内充种数量和种子在型孔内的排列规律 水平圆盘排种器的型孔形状主要有三种 槽孔 半圆孔和圆孔 其 中槽孔的适应能力最好 H 10 型孔填充数量一般须根据种子的品质 农艺要求来决定 以玉米为 例 玉米种植要求每穴 3 1 粒 其尺寸表达如下 种子在型孔内的排列规律 由于种子的充种过程是随机的 种子在 型孔内的排列也是随机的 须进行大量的试验和观察 用统计学原理 确定某种作物种子在型孔内的排列机率 以玉米为例 为保证每穴播 种数量为 3 1 粒 则每个型孔内必须同时填充 3 1 粒 经大量的试 验表明 玉米种子在型孔内的排列大致有以下几种情况 试验结果和统计规律表明 躺二站一的填充机率占 75 左右 是确定 L a b A B L A B L 横躺三粒 竖站三粒 A B L A B L 站二躺一 躺二站一 11 型孔尺寸的主要依据 型孔尺寸确定如下 L l a B b A 2a 允许的填充尺寸间隙 0 75 1 5 mm 如果种子经过严格的筛选且品质又能得到充分保障的话 型孔的 尺寸确定就比较准确 排种器工作质量较高 至于排种圆盘的大小 型孔的数量则根据拖拉机的前进速度 排种器的传动比 作物种植株 距的要求来确定 2 水平圆盘排种器的线速度 Vp的确定 我们已经多次阐明了这样一个结论 为了保证播种质量 首先满 足型孔填充的要求 这需要一定的填充空间和填充时间 填充空间由 已经确定了的型孔来完成 填充时间则由水平圆盘的线速度来控制 种子从填充开始即为自由落体运动 Vp t 填充性能 Vp t 填充性能 Q 因此 必须首先确定水平圆盘确保种 子填充的极限线速度 设 种子近似为一球形 每个型孔 只填充一粒种子 多粒时可视为一 粒 d 种子平均粒径 L 型孔长度 Vp 圆盘线速度 分析时可设种子的重心为研究质点 以种子的重心与型孔左侧壁 为起始位置 只要半个球体进入型孔即认为填充结束 在极限状态下 L d 2 L Vp d 2 d 12 则有 Vpt L d 2 d 2 gt2 2 t gd 代入 式得 Vp L d 2 dg Vp 0 35 m s 实际上 排种器的转动大多是由地轮来传动的 而地轮则是由拖 拉机牵引做直线运动的 所以机组的前进速度 Vm决定了排种盘的线 速度 Vm的大小 工作时 必须对 Vm加以严格的控制 Vm与 Vp之间 必须要有良好的配合 3 Vm与 Vp的配合关系 设 Vm 机组前进速度 m s Vp 圆盘线速度 m s t 穴距 m Z 圆盘上的型孔数量 D 圆盘直径 m 又设 一个型孔一次只充填一粒种子或多粒种子 则有 Vp R 2 D 60 2 n Dn 60 n 圆盘转速 r min 又 圆盘每转一周 机组应行走的距离为 Z t 圆盘每转一秒的周数为 n 60 机组应行走的距离为 Vm 1 则有下列对应关系 1 Z t n 60 Vm 1 1 n 60 Z t Vm n 60 Vm Z t 代入 Vp 式得 13 Vp DVm Z t 考虑到地轮大多为牵引下的被动旋转 在地面状况不太好的情况 下有滑移现象 设地轮的滑移率为 一般情况下 0 05 0 12 上述公式应该为 Vp DVm 1 Z t 5 穴播机的播量调整 中耕作物的播量一般用每亩地播多少穴或多少株来表示 穴 距和行距大小是衡量播种密度的重要指标 因此其播量的调整主 要是指穴距和行距的调整 其中 行距的调整可通过改变开沟器 的安装间距来实现 而穴距的调整一般有二种方法 更换排种盘 这需要播种机配备多组与不同作物播种相适 应的排种盘配件 应用时有一定的局限性 改变传动比 在拖拉机行进速度和排种盘不变的情况下 改变地轮与排种盘之间的传动比 i 通过增减排种盘转速的方式 来满足不同穴距的种植要求 n t n t 但变更传动比 的前提条件是 圆盘的线速度必须在该排种器规定的极限速度以 内 设 Dd 地轮直径 m Z 排种盘型孔数量 t 穴距 m i 传动比 i np nd np 排种盘转速 nd 地轮转速 如果 排种盘转一周 地轮应转 1 i 周 地轮行走的相应直线距 14 离为 Dd i Z t i Dd 1 Z t 该公式即为地轮与排种器之间的传 动比与作业参数之间的关系式 四 几种典型的开沟器 1 开沟器的功用 主要是在播种机工作时 开出种沟 引导种子和 肥料进入种沟 并使湿土覆盖种沟 2 对开沟器的技术要求 沟深一致 沟形整齐 不乱土层 种子在沟内分布均匀 有一定的覆土功能 有良好的入土功能 不缠草不堵塞 结构简单 工作阻力小 3 开沟器的类型和特点 根据开沟器的入土角不同可分为锐角和钝 角二种 锄铲