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秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机的设计与应用

  2022-05-07    65  上传者:管理员

摘要:玉米作为一种常见粮食作物,在我国北方地区种植广泛,主要是因为玉米能够适应北方特殊环境和土壤条件。免耕施肥播种机作为一种新型农用工具,具有高效、省时、省力等特点,和传统的播种工具相比,更具实用性,更能减轻农业的耕种压力。生产实践表明:玉米生产机械化,不仅可以减轻农民的劳动强度,有效争抢农时,抵御自然灾害的影响,而且可以确保农艺措施到位,扩大种植面积,提高玉米产量;在玉米生产中应用秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机,可以完成耕种,将秸秆粉碎,为土地提供养分,提高生产效率和产量。

  • 关键词:
  • 免耕施肥播种机
  • 农业机械
  • 施肥装置
  • 秸秆粉碎
  • 覆盖玉米
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秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机具有生产效率高、工人劳动强度小等特点。秸秆覆盖玉米免耕施肥装置主要包括:限深轮,旋转刀架,播种机机架,破茬开沟器,圆盘开沟器,镇压轮,地轮,传动链条,种肥箱,连杆,液压油缸,变速箱,粉碎装置机架。其中,拖拉机的动力输出轴将动力传递给变速箱,然后传递给秸秆粉碎装置并带动刀盘及刀片高速旋转;工作时高速旋转的刀盘、刀片将秸秆、杂草切割,粉碎成长度较短的秸秆,同时将其抛向开沟器两侧,达到秸秆粉碎还田和防堵的目的;在开沟器完成开沟施肥后,其后的播种覆土装置在肥沟上二次开沟播种、覆土,实现种肥同沟垂直分施[1]。


1、秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机的重要性


玉米秸秆覆盖免耕播种技术采用玉米秸秆残茬覆盖地表,减少土壤风蚀、水蚀;实行免耕播种,减少土壤耕作,是一项提高土壤肥力和抗旱保墒的保护性耕作技术。农业机械的使用可以保护土壤,具有节约资源、保护环境的优势。此外,土壤保护具有广泛的适应性,适用于土壤干旱、缺水、侵蚀和能源消耗严重的地区[2]。在农业生产中,机械化作业可以减少对土壤的损坏,可以起到保护土壤的作用。秸秆覆盖主要有三种形式:1)秸秆全量覆盖,玉米机收时将秸秆粉碎全量还田,覆盖地表;2)秸秆半量覆盖,利用秸秆捡拾机将50%的玉米秸秆打捆后移出大田,剩余的秸秆覆盖在地表;3)高留茬覆盖,留茬高度达到40cm,保证秸秆还田量达到秸秆总量的30%~40%。


2、秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机的优点


玉米免耕施肥播种机具有结构稳定、效率高等优点,可降低生产成本,减少能耗,利用玉米免耕播种机进行播种,不用对原有的土地进行翻新,极大地提高了玉米播种效率,减少了播种时的花费,极大地保证了玉米播种质量。随着玉米免耕施肥播种机的不断发展,玉米免耕施肥播种机越来越精密,具有强大的工作能力,并且实用性比较强。传统播种方式不能满足现在的生产需求,现在的生产量非常大,所以需要应用农业机械。玉米农作物抗倒伏性比较强,种植玉米使用玉米免耕播种机,可以保证根系在地表层大量生长,主根系能够茁壮生长,极大地减少风蚀和水蚀对地表土壤的伤害,保持水土养分,促进玉米生长成熟[3]。使用玉米免耕播种机,还能够减少其他农机、农具的使用,将对土壤的破坏降至最低,有效防止土地板结。


3、动力传动装置的确定


现有的保护性耕作机械存在作业单一,受到免耕地地表起伏较大和覆盖秸秆堆积、分布不均匀的影响,播种深度合格率低,排量不稳定,种子分布不均匀,缺苗断行,机器易壅草堵塞,甚至无法正常作业等问题,影响了保护性耕作技术的实施应用。免耕播种施肥技术和秸秆残茬与表土处理技术是机械化保护性耕作技术中的关键技术,要求免耕覆盖施肥播种机除具有传统播种机的功能外,还必须有清草排堵功能、破茬入土功能、种肥分施功能和地面仿形能力,以满足免耕覆盖地播种的特殊要求。为了提高秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机的实用性,需要考虑农作物种植地区环境,如一些种植的地方有很多沟渠,在设计时应考虑到种植地区实际情况。动力传动装置是秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机的重要组成部分,可以满足物体的传送需求,让整个耕种过程变得更方便。同时,动力传动装置还具有配电的效果,可以控制传送速度,通过换档来满足不同需求。

在动力传动装置中有两种方式,其一是带传动,虽然带传动的成本比较低,但传送中容易出现各种问题;其二是齿轮传动,齿轮传动适用于大型物体,但是容易产生噪声。1)带传动。带传动的设计成本比较低,可以维持传送过程的稳定,维修、操作都比较方便,产生的噪声也比较小。但是带传动容易传送错,往往会出现各种问题。由于传送物体的尺寸与传送带的尺寸不一致,在传送过程中就容易对传送带造成损坏,长此以往会影响传送带的使用寿命[4]。2)齿轮传动。变速箱稳定,传动比较准确,运行可靠,效率高,使用寿命长,功率范围大,速度快,体积大。如传输功率可以从很小到数万千瓦;齿轮的直径可能从几毫米到几厘米不等。但是,齿轮的生产需要特殊设备,传输会产生噪声。


4、限深轮位置的确定


农机具工作部件的耕作深度,取决于限深轮的位置。限深轮的位置是利用农具上的调整机构来进行调整的。有几种方案可以运用到实际耕种中。其一,当限深轮置于机架两侧时,机架结构相对简单,生产相对简单,抗堵塞能力相对较好。然而,由于留茬的田地不能被打破,犁沟不能被打开进行施肥和播种,因此不能进行栽培。其二,当限深轮置于机架后面时,机架设计相对简单,且由于它位于碎茬装置前面,其防堵塞能力非常好。同时,将限深轮置于悬挂框架的背面,靠近整机的中心,扭矩最小,有助于机器的整体结构。其三,当限深轮置于机架前面时,机架结构相对简单,感应磁头与地面边缘之间没有处理机制,抗阻塞能力较弱。此外,限深轮位于悬挂框架前面,远离整机中心,扭矩大,需要增加整机结构强度,不利于整机结构[5]。


5、秸秆粉碎防堵装置


作物播种机对覆盖的土壤是否具有良好的抗堵塞效果,已成为影响农作物播种机生产效率和质量的关键因素之一。机具在高茬、大秸秆覆盖下作业时,容易造成压在梁架上的草超载。这些因素决定了在不耕作的情况下,必须配备性能良好的防堵塞设备,以解决以前的秸秆作物和其他植被造成的机械和工具堵塞,确保作业和运行质量。在设计秸秆粉碎防堵塞装置时,应尽量简化机器结构,减少土壤扰动。选择立轴式破碎机和刷式切割器,使用三组高速旋转立式破碎机粉碎秸秆和杂草。在旋转离心力和切割头冲击力的双重作用下,压碎的棒材均匀分布在表面,玉米秸秆一次返回田间。


6、免耕播种机开沟器的技术要求


玉米加工过程中,在无土、无肥的情况下,轴压刀可将秸秆和杂草折断,刀片转动半径可使铲柄与槽的锐角被完全包裹,让秸秆不被推入铲柄;然而,为了确保种子和肥料分开使用,种子管和肥料管之间应该有一定的距离,这可能导致两组相邻的种子管在播种期间秸秆过载。如果地面上保持留茬覆盖,没有种植农作物的沟渠必须具有很强的断茬功能。在未开垦的耕地上播种时,由于土壤硬度高,要开辟无土沟渠开沟器必须具有强大的穿透和切割土壤的功能。免耕播种机的地沟水平和深度应进行一定程度的调整,以满足不同作物播种深度的要求。机具沟槽的平整度和深度必须尽可能一致,而不干扰土层,并且必须具有自动回土的能力,以增加土壤适应性[6]。开沟器在设计时必须考虑是否具有良好的清草、排堵功能,能有效防止残茬、秸秆堵塞机器。机器的沟槽设计还需要考虑到耐磨性高、设计简单实用、工作阻力小、安装维护方便等因素。


7、仿形地轮的设计


仿形地轮是一个地面摩擦驱动轮,配有装载装置。土壤仿形轮是实现无需耕作的主要部件之一。仿形轮驱动齿轮,并驱动施肥箱中的传动系统进行种子喂入。种子通过加药管和加药槽进入土壤,化肥通过外槽轮和加药管从肥料柜排入槽中,然后覆盖土壤。机械中的磨盘是种子加药和施肥的驱动轮,因此对磨盘有一些要求,要满足硬度和强度等机械性能要求[7]。较低的滑移系数可以提高播种均匀性。具有表面仿形功能,可防止车轮在不平路面条件下行驶时种子和肥料移动。实心地轮是指使用地轮的播种机一般采用固定在机架两端的两个地轮来驱动种子和排肥。为了均匀播种,防止仿形地轮顶着而不转动,在轴的末端安装了自行播种机,然后连接到种子链轮和肥料箱上。地轮在弹簧作用下与地面接触,避免对不平整地面造成损坏,地轮高于地面不转动,会造成种子缺肥,提高播种均匀性。虽然上述两种地轮从理论上解决了播种机播种均匀性的问题,但相关研究结果表明,它们的抗堵能力有限,播种机在工作过程中容易堵塞,影响了生产效率和应用效果。因此,本设计采用橡胶摩擦轮,并利用压缩弹簧与橡胶轮接触,以确保有足够的摩擦力通过输送链驱动种子和肥料罐排出种子和肥料。


8、悬挂机构选型


为了提高机器的使用率和通用性,悬挂机构通常与拖拉机一起使用。拖拉机与农机的耦合机构称为悬挂机构,其连接方式可分为悬挂、半悬挂和牵引。牵引齿轮和拖拉机之间的耦合机构称为牵引装置,耦合机构可以将拖拉机与悬挂齿轮之间进行连接[8],使作业机具与拖拉机形成统一的作业单元。它不仅可以传递牵引力,还可以提升刀具使用效果和控制工作深度。悬挂式机械的优点:在地面上转动或在道路上搬运作业时,机器可以很容易地升起作业农具,因此拖拉机不受农具组合的影响。悬架单元具有转向舒适灵活、转弯半径小、怠速时间短、行驶速度快、操控性好等优点。悬挂刀具可以直接与拖拉机连接,刀具本身不需要配备行走、牵引和提升机构,这种新型的设计具有设计紧凑、金属消耗低、重量轻、生产成本低等优点[9]。由于悬挂式机具集成在拖拉机中,作业机具的垂直重量和阻力元件可以转移到拖拉机的前驱动轮上,这将增加前驱动轮上的负载,可提高拖拉机的牵引性能。


9、安装注意事项


确保零件清洁,避免对零件的磨损。对已钻孔的零件应使用高压油清洗孔的表面和通道。组装前和组装过程中认真进行检查,以避免不必要的返工。组装过程中不得使用不符合要求的零件,如转动不均匀以及有接触或啮合痕迹的零部件。要按合理的顺序组装[10],要使用合适的工具,注意装配方法,不要用力敲击。为满足农艺要求,必须认真反复调试。在调整播量时要将排种(肥)槽轮内的种子(化肥)清理到不影响槽轮移动为止。调整完毕,一定要锁好螺母。


10、结语


播种机是农业领域的重要工具,可以显著提高玉米生产效率。随着现代信息技术的精准化发展以及农业生产的标准化发展,要求相关科研人员能够及时对玉米免耕播种机技术予以创新优化[11]。大量实践证明,在破茬开沟器前采用力驱动立轴旋转式秸秆破碎机,对地表秸秆和杂草进行破碎,并均匀分布到地表,可解决秸秆和杂草在开茬机上缠绕的问题,提高机具的操作性,防堵塞效果显著。


参考文献:

[1]李忠久.秸杆粉碎覆盖玉米兔耕施肥播种机:CN201610733789.0[P].2018-03-09.

[2]于建军,李保谦,王万章,等.旋刀式玉米免耕施肥播种机土壤作业部件的设计[J].农机化研究,2017,39(2):162-166.

[3]李复辉,杜瑞成,刁培松,等.舵轮式玉米免耕精量施肥播种机设计与试验[J].农业机械学报,2013,44(S1):33-38.

[4]新农.2BMQ-180/3型秸杆粉碎覆盖玉米免耕施肥摇种机[J].农业装备技术,2013,39(1):47.

[5]张悦丹.秸杆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机:CN201921449581.1[P].2020-05-19.

[6]李郁仁秸杆粉碎覆盖免耕施肥播种机的研究与设计[C]//.农业工程科技创新与建设现代农业:2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册.[出版者不详],2005:192-195.

[7]朱赞彬,张燕,刘松虎,等.玉米免耕播种机排种器的结构分析[J].南方农机,2020,51(5):27.

[8]汪宏侠,王焕菊,杨富营.2BMDF—10型粉碎起堙免耕施肥播种机的研制[J].农机化研究,2008(10):71-74.

[9]中国科学院遗传与发育生物学研究所.玉米整秸覆盖小麦全免耕播种机组:CN200320111303.8[P].2004-11-10.

[10]马计龙.玉米摇种机的正确使用与存放技巧[J].南方农机,2018,49(22):83.

[11]张军昌,闫小丽,薛少平,等.秸杆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机设计[J].农业机械学报,2012,43(12):51-55.


文章来源:陶德清.秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机应用与设计分析[J].南方农机,2022,53(09):99-101.

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