白萝卜覆膜精量播种机设计与试验.pdf

白萝卜覆膜精量播种机设计与试验 魏 松 null 闫建伟 null null 胡冬军 null 刘启合 null 张富贵 null null nullnull贵州大学 机械工程学院 贵阳 nullnullnullnullnullnull nullnull贵州省山地农业智能装备工程研究中心 贵阳 nullnullnullnullnullnull 摘 要 针对贵州山区覆膜种植条件下白萝卜种子播种过程中的无机械化问题 结合白萝卜种植农艺要求设计 了一种电驱动膜上机械式精密播种机 主要用于起垄覆膜后进行膜上自走式白萝卜播种作业 同时 分析和确 定了其整机及关键部件的主要结构参数 并采用静态试验和田间播种试验检验了播种机播种性能 试验结果表 明 播种合格指数为 nullnullnullnullnull 漏播指数为 nullnullnullnull 重播指数为 nullnullnullnull 覆膜播种深度合格指数为 nullnullnullnullnull 各项性能指 标均符合播种机国家标准 作业质量满足白萝卜种植农艺要求 关键词 膜上播种 精量播种 白萝卜 中图分类号 S223 2 6 文献标识码 A 文章编号 1003 188X 2023 09 0090 05 0 引言 白萝卜属十字花科植物 是我国重要的传统蔬 菜 因其肉质富含多种微量元素 nullnull 膳食纤维等 具 有较高的营养价值和药用价值 近年来的种植面积和 产量大幅度提高 nullnullnull 依据贵州山区白萝卜栽植的农艺要求 白萝卜适 宜采用起垄铺膜种植方式 由于白萝卜种子颗粒较 小且大小不一 外形为不规则球体状 精量播种机械 在白萝卜膜上种植的应用还不够成熟 目前 白萝卜 种子普遍采用的种植方法 起垄覆膜 null膜上打孔 null人 工徒手点播 null 这种播种方式需要大量人工 效率低 人工成本高且持续时间长 同时 每穴播种数量或多 或少不确定 白萝卜出苗后需要再次进行人工间苗 不仅浪费萝卜种子 且费工费时 近年来 随着农村 大量劳动力不断向城市转移 从事农业生产劳动力出 现大量流失 严重影响白萝卜的成产 因此 实现白 萝卜机械化种植是白萝卜产业发展的迫切需求 覆 膜能够减少地表水分无效蒸发 增强土壤蓄水 可以 弥补增加种植密度时而导致的产量减少风险 nullnullnull 覆 膜播种是提高白萝卜品质和产量的有效手段 但 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 贵州省科技计划项目 黔科合重大专项 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 黔 科合成果 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 号 贵州省普通高等学校工程 研究中心建设项目 黔教合 nullnull 字 nullnullnullnull nullnullnull 作者简介 魏 松 nullnullnullnullnull 男 四川巴中人 硕士研究生 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 作者简介 闫建伟 nullnullnullnullnull 男 河南鹿邑人 副教授 硕士生导师 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 是 目前缺少与其配套的白萝卜膜上精量播种机 故 实现白萝卜膜上精量机械化播种是白萝卜产业发展 的迫切需求 近些年 欧美等国家大力研发免耕装备和采用保 护性耕作技术 加之精量播种作业技术的大力推广 国外的主要研究以免耕播种机为主导 对于覆膜播种 装备的研究较少 nullnullnullnull 我国对膜上播种机的研究起步 较晚 近年来随着我国农业科学技术和国家农业部门 对农业机械的大力投入 国内学者开始着重进行轮式 穴播机相关铺膜精密播种技术的研究 nullnull 赵武云团 队 nullnullnullnullnull 针对西北雨养区玉米和胡麻需全膜双垄沟播 种特点 先后设计了 nullnullnull nullnull 全膜双垄沟精密播种机 全膜双垄沟直插式精量穴播机和电驱式小型膜上穴 式直播机 解决传统膜上播种机容易破坏膜问题 实 现了玉米膜上精密播种 刘晓东 nullnull 等针对花生膜上 播种设计了一种集起垄 施肥 喷药 铺膜及播种等于 一体的 nullnullnull nullnullnullnull 型花生膜上穴播机 目前已在马铃 薯 棉花 油菜和玉米广泛应用 旱作水稻种植中也有 应用 nullnull 但对于白萝卜等蔬菜小粒籽应用较少 为此 围绕白萝卜种植农艺要求 依据现有膜上 成穴播种机为基础 针对白萝卜种子特性 对取种器 进行设计 设计了一垄三行白萝卜覆膜精量播种机 并对白萝卜播种机性能进行田间试验 验证其播种工 作性能 1 整体结构与工作原理 1 1 整机结构 膜上电驱动机械式精密播种机主要由动力部分 滚轮成穴部分 连接支架及取种部分等组成 如图 null nullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 DOI 10 13427 ki njyi 2023 09 014 所示 其中 驱动部分由电动机及蓄电池等组成 滚 轮成穴装置由活动鸭嘴及拨轮拨杆等组成 取籽装置 由种子箱及种籽种勺等组成 null null nullnull行走轮 nullnull电源 nullnull连接杆 nullnull扶手 nullnull支架 nullnull插销板 nullnull拨杆 nullnull拨动轮 nullnull活动鸭嘴 nullnullnull电源开关 nullnullnull隔板 图 null 电驱式白萝卜覆膜精量播种机结构图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 1 2 工作原理 播种机工作时 电池供电 电动机驱动差速器 使 整机以一定的速度前进 播种时 将白萝卜种子通过 投种口放入到环形空间内存储 在重力的作用下 白 萝卜种子始终位于播种轮体底部的部分环形空间内 播种轮体转动时 当拨杆转动至与拨轮接触挤压时 拨杆驱动播种动鸭嘴转动打开 使得动嘴与定嘴分离 开 形成打开的鸭嘴 鸭嘴内的白萝卜种子落入到土 壤中 实现播种 1 3 主要技术指标 根据白萝卜种植农艺要求和贵州山区地理条件 播种机的技术参数如表 null 所示 表 null 技术参数 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 参数 单位 数值 外形尺寸 长 null宽 null高 nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 驱动轮直径 nullnull nullnullnull 穴播器数量 个 null 作业速度 nullnullnull nullnullnull 播种行距 nullnull nullnullnull 播种深度 nullnull nullnullnull 株距 nullnull nullnullnullnullnullnullnull 2 关键部件分析 2 1 穴播器运动分析 播种机正常工作时 穴播器的运动分为旋转运动 和整机牵引的直线运动 用一个穴播器滚筒轴旋转 为原点建立直角坐标系 以播种机的前进方向为 X 轴 以播种机前进方向垂直向上为 Y 轴 取穴播器上 某一点建立运动方程为 x rnullnullnull nullt vt null y rnullnullnull nullt null 式中 v 穴播器 null 点的速度 nullnullnull x 穴播器 null 点运动的瞬时横坐标 nullnull y 穴播器 null 点运动的瞬时纵坐标 nullnull r 穴播器转动半径 nullnull t 时间 null 对式 null 式 null 求导 可得速度为 v x null x null t v rnullnullnull nullt null v y null y null t rnullnullnull nullt null 穴播机穴播器最高点的绝对速度为 v m v null x v null null y v null r null null null nullvr null nullt null null 式中 v x X 方向的求导速度 nullnullnull v y Y 方向的求导速度 nullnullnull v m 穴播器最高点的绝对速度 nullnullnull null 穴式排种器旋转角速度 nullnullnullnullnull 穴播器上的播种鸭嘴通过连接在鸭嘴根部的拨杆 与穴播器中心的凸轮接触实现打开与闭合 且每个鸭 嘴的成穴分离杠杆彼此相互独立 避免了播种机在工 作时拨杆的相互干扰 穴播器正常完成一次播种过 程分为入土 成穴 打开 落种 闭合和离土 null 个过程 如图 null 所示 图 null 播种运动过程 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 2 2 穴播鸭嘴受力分析 穴播器鸭嘴结构在自然状态下 弹性拨动结构不 拨动活动鸭嘴使其与定鸭嘴紧密贴合 穴播机正常作 nullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 业时 随着播种轮的转动 拨杆内端与拨轮接触挤压 使得活动鸭嘴打开 为保证活动鸭嘴工作的可靠性 需对其进行受力分析 nullnull 如图 null 所示 图 null 穴播鸭嘴受力分析 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 穴播机鸭嘴受力平衡方程为 ma G N F N F f f e null 式中 m 穴播器质量 nullnull a 穴播器前进方向加速度 nullnullnull null N 土壤对穴播鸭嘴的正压力 null F N 弹簧的预紧压力 null G 所受重力 null F f 土壤对穴播拉杆的摩擦力 null f null 离心惯性力 null 2 3 播种装置 滚轮式成穴装置结构由成穴主轴 取籽勺 导种 管和旋转种盘等组成 如图 null 所示 播种机作业时 电机带动整机前进 穴播轮随中心轴转动 种箱的白 萝卜种子处于穴播器底部时 取种器将白萝卜种子放 入取种装置下方的导种管内 导种装置随穴播器同步 运动 同时将白萝卜种子引导到成穴鸭嘴中 此时鸭 嘴处于闭合状态 当成穴鸭嘴接触土壤时 成穴鸭嘴 被强制打开 白萝卜种子在重力作用下落入穴中 成 穴器离开土壤 完成一次播种作业 nullnull播种轮体 nullnull转动主轴 nullnull活动鸭嘴 nullnull拨动结构 nullnull 限位套 图 null 穴播轮结构 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 取种器由导种管 种勺和进种孔等组成 如图 null 所 示 其结构简单 在携带种子的过程中不会损伤种 子 且取种装备具有良好的互换性 可以通过改变取 种孔的大小和形状来实现对多种作物播种 进一步扩 大了该机的播种范围 nullnull进种口 nullnull种勺 nullnull导种管 图 null 取种装置 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 3 试验验证 nullnullnullnull 年 null 月 nullnull 日在毕节市威宁县罗双龙镇进行 白萝卜覆膜精量播种机整机播种田间试验 如图 null 所 示 依据 nullnullnullnull 年出版的 铺膜穴播机作业质量 标准 对设计的穴播机进行播种性能测定 试验地地势平 整 起垄并铺膜 土壤为贵州山区黄色土质 播种机的 前进速度 nullnullnullnullnullnull 试验对象为秋玉美白萝卜种子 由 贵州大学农学院选育 种子椭圆形 谈褐色 种子三轴 尺寸 长度约为 nullnullnullnullnullnull 宽度为 nullnullnullnullnullnull 厚度 nullnullnullnull nullnull 含水率 nullnull 播种株距 nullnullnull null nullnullnullnullnull 播种行距 nullnullnullnullnull 通过计算可获得播种漏播指数 重播指数 单 粒合格指数和覆膜播种深度合格指数 即 H l n null f nullnullnull null H c n null f nullnullnull null H q n null f nullnullnull null H S n null f nullnullnull nullnull 式中 n null 穴播量为 null 粒的总穴数 个 n null 穴播量大于 null 的总穴数 个 n null 穴播量为 null 的总穴数 个 n null 膜 上 播 种 深 度 nullnullnull null nullnullnullnullnull 的 总 穴 数 个 f 穴播机工作的总穴数 个 nullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 H l 漏播指数 H c 重播指数 H q 合格指数 H S 覆膜播种深度合格指数 以上每组试验重复 null 次 取平均值为试验结果 每 组试验记录每个播种轮工作 nullnullnull 穴 结果如表 null 所示 图 null 田间试验 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull 表 null 田间试验结果 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null 参数 试验值 技术要求 漏播率 nullnullnull nullnullnullnull 重播率 nullnullnull nullnullnullnullnull 单粒合格指数 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 覆膜播种深度合格指数 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 4 结论 null 设计了一种电驱式膜上白萝卜精量穴播机 介 绍了其工作原理 分析了其工作性能情况 null 对穴播器进行了成穴落种运动分析 并结合白 萝卜当地种植农艺要求确定了活动鸭嘴的数量 且对 播种轮及其取种装置进行设计 null 对样机进行了田间试验 结果表明 播种合格 指数为 nullnullnullnullnull 漏播指数为 nullnullnullnull 重播指数为 nullnullnullnull 覆膜播种深度合格指数为 nullnullnullnullnull 各项性能指标均符 合播种机国家标准作业质量满足白萝卜种植农艺要 求 参考文献 null 王方艳 null我国萝卜产业发展问题及对策 null null中国农机化 学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull null 包崇来 汪精磊 胡天华 等 null我国萝卜产业发展现状与育 种方向探讨 null null浙江农业科学 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull null 崔志超 杨雅婷 刘先才 等 null我国萝卜机械化生产现状及 发展建议 null null中国蔬菜 nullnullnullnull null null nullnullnull null 任新茂 孙东宝 王庆锁 null覆膜和种植密度对旱作春玉米 产量和蒸散量的影响 null null农业机械学报 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnull null 张德奇 廖允成 贾志宽 等 null宁南旱区谷子地膜覆盖的土 壤水温效应 null null中国农业科学 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null 李尚中 王勇 樊廷录 等 null旱地玉米不同覆膜方式的水温 及增产效应 null null中国农业科学 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull 耿爱军 杨建宁 张兆磊 等 null国内外玉米收获机械发 展现状及展望 null null农机化研究 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull null nullnullnullnull nullnull 戴飞 赵武云 张锋伟 等 null西北雨养区全膜双垄沟播技 术与配套机具研究进展分析 null null农业机械学报 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnull 赵成龙 尹海鹏 杨华 等 nullnullnullnullnullnull 全膜双垄沟精密播种 机设计 null null干旱地区农业研究 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 赵武云 戴飞 杨杰 等 null玉米全膜双垄沟直插式精量穴 播机设计与试验 null null农业机械学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnullnull nullnull 石林榕 赵武云 孙伟 等 null电驱式小区玉米膜上直插穴 播机的研制与试验 null null农业工程学报 nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull nullnull 周刚 石林榕 赵武云 等 null旱地垄作膜面胡麻精量播种 机设计和仿真 null null干旱地区农业研究 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 周刚 石林榕 赵武云 等 null旱地胡麻起垄覆膜播种联合 作业机工作参数优化与性能试验 null null中国农业大学学 报 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 刘晓东 王东伟 何晓宁 等 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 型花生膜上穴 播机的设计与试验 null null农机化研究 nullnullnullnull nullnull null nullnull null nullnullnull nullnull 王小瑜 康建明 丁汉凤 等 nullnullnullnullnullnull 型藜麦覆膜精量播 种机设计与试验 null null农业机械学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnullnull nullnull 王保帅 杨永发 张帅 等 null气吸式玉米膜上精量穴播机 的设计与分析 null null林业机械与木工设备 nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 铺膜穴播机作业质量 null null Design and Test of Film Mulch Precision Planter for Turnips nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull Abstract nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnul