淺談旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機的設計與試驗論文

時間：2024-09-21 06:22:32 論文范文我要投稿

相關推薦

　　馬鈴薯是世界上繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物。根據聯合國糧農組織( FAO) 統計，2012 年我國馬鈴薯的種植面積約為5. 43 × 106 hm2 ，總產量約為85. 86 × 106 t，均居于世界首位。同時，馬鈴薯作為一種高產救災性作物，在我國干旱半干旱地區農作物布局中占有重要地位。

淺談旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機的設計與試驗論文

　　旱作馬鈴薯微壟覆膜側播技術是采用一膜兩壟、一壟兩行來播種的農藝方法，與一膜一壟相比，減少了單行覆膜行間土地裸露面積，降低了土壤水分無效蒸發損失。壟上覆膜使壟間有效富集雨水，壟底水分成倍增加;壟側播種克服了壟上播種馬鈴薯根系水分吸收困難、壟溝播種馬鈴薯塊莖和根系生長土層變薄的劣勢。然而，該農藝方法目前尚沒有與之配套的農機可以作業。鑒于此，研制了旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機，并進行了田間試驗驗證。

　　1 總體設計要求

　　按照旱作馬鈴薯微壟覆膜側播技術的農藝方法，其播種流程為:開溝施肥→開溝播種→取土起壟→噴灑除草劑→鋪膜覆土→重復以上步驟。主要種植參數為:

　　1)施肥深度14cm，播種深度8cm;

　　2)行距34cm，株距27cm;

　　3)壟底寬50cm，壟距60cm，壟高12cm;

　　4)小壟溝寬10cm，大壟溝寬30cm;

　　5)地膜寬140cm。

　　所設計旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機應滿足以下要求:

　　1)與農藝方法作業流程保持一致，一次性完成開溝施肥、開溝播種、取土起壟、噴灑除草劑及鋪膜覆土等多道工序;

　　2)施肥深度、播種深度及株距可適當調節;

　　3)作業時，一幅播兩壟，一次播4 行，并且使用寬1. 4m 的農用塑料地膜進行鋪膜;

　　4)保證一定的鋪膜和壓膜質量，確保地膜下的薯種被土壤完全覆蓋。

　　2 機具結構設計

　　為了滿足旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機( 以下簡稱側播機) 的設計要求，對其機具結構進行設計。其主要由機架、施肥裝置、播種裝置、行走裝置、傳動裝置、取土整形裝置、鋪膜裝置、壓膜裝置及覆土裝置等組成。

　　施肥裝置由肥箱、排肥軸、外槽輪排肥器、調節手柄、施肥被動鏈輪、施肥導向管及施肥開溝器等組成，動力由地輪通過鏈傳動提供。肥箱安裝在機架上最前方，由外槽輪排肥器排出的肥料通過施肥導向管落在施肥開溝器開出的溝內。

　　施肥開溝器所采用形式為船形鏟式，在每一壟中心位置設置1 個施肥開溝器，兩個施肥開溝器的中心距離為60cm。施肥深度可以通過調節施肥開溝器的安裝高度實現，施肥量的大小可以通過調節手柄加以控制。

　　播種裝置由排種器、種箱、播種被動鏈輪、排種導向管及播種開溝器等組成，動力由地輪通過鏈傳動提供。排種器、種箱安裝在機架上肥箱后方，由種箱取出的薯種經排種器、通過排種導向管落在播種開溝器開出的溝內。

　　播種開溝器所采用形式也為船形鏟式，在每一壟中心位置左、右兩側17cm 分別設置1 個播種開溝器;4 個播種開溝器的排列位置由農藝要求而定，播種深度通過調節播種開溝器的安裝高度實現。

　　排種器驅動形式為上驅動式，采用皮帶配合種勺交叉取種，保證每個種勺里只有1 個薯種;當皮帶運動到頂點時，種勺拋出薯種到排種管;薯種落在種勺背面，在排種管的配合下保證薯種不會自由下落;隨著皮帶運動，薯種有序地通過排種導向管落在播種開溝器開出的溝內，實現“品”字形播種。

　　通過改變地輪軸上播種主動鏈輪與排種器上播種被動鏈輪的傳動比，所設計排種器株距可以在22 ～32cm 有級可調。行走裝置由地輪、地輪軸、軸承、施肥主動鏈輪及播種主動鏈輪等組成。其中，地輪與地輪軸之間用螺栓緊固并定位，地輪軸通過軸承連接在機架上，地輪施肥鏈輪、地輪播種鏈輪分別安裝在地輪軸兩側。地輪選用人字形高花紋輪胎，型號4. 50 - 12，充氣斷面寬110mm、外直徑535mm。選用這種規格輪胎的原因是其防滑、耐磨，且充氣斷面寬小于大壟溝寬，側播機作業之后不會破壞壟形、壓壞地膜。

　　傳動裝置由動力輸入軸、萬向節、齒輪箱、主動雙鏈輪及被動雙鏈輪等組成。拖拉機動力輸出軸的動力經動力輸入軸、萬向節傳遞給齒輪箱，齒輪箱的輸出軸連接主動雙鏈輪，主動雙鏈輪通過鏈傳動傳遞給被動雙鏈輪，為取土整形裝置提供動力。

　　主動雙鏈輪與被動雙鏈輪的齒數比為1:2、1:1及2:1。由于齒輪箱的傳動比為1:1，則被動雙鏈輪與拖拉機動力輸出軸之間的傳動比為1:2、1:1 及2:1。在不同的傳動比之下，拖拉機動力輸出軸可對被動雙鏈輪減速、恒速、增速傳遞，滿足取土整形裝置不同工作要求。

　　取土整形裝置由取土鏟、攏土圓盤、輸土機構、導土槽及整形輪等組成。在齒輪箱后機架下方的兩側對稱設有2 個攏土圓盤，每個攏土圓盤均通過U 型卡連接在機架上;在2 個攏土圓盤中間位置設有1 個取土鏟;輸土機構傾斜設置，其底端與取土鏟相對應，上端對應設有1 個導土槽;在導土槽下方設有整形輪。輸土機構由上輸土輥、下輸土輥、上輸土軸、下輸土軸、輸土皮帶、輸土板及擋土板等組成。其中，上輸土軸和下輸土軸通過軸承安裝在機架上，被動雙鏈輪安裝在上輸土輥的一側并通過頂絲與上輸土軸相連;下輸土輥通過頂絲與下輸土軸相連;輸土板通過皮帶螺栓固定在輸土皮帶上，輸土皮帶繞過上輸土輥和下輸土輥，在輸土皮帶左、右兩側各安裝一個擋土板。

　　輸土機構的作用:將取土鏟鏟起的土壤輸送至后方，經導土槽用于地膜中間覆土，確保地膜下的薯種被土壤完全覆蓋。作業時，拖拉機的行走速度為2 ～ 3km/h，取最大行走速度3km/h，則地膜中間覆土的最大需求量為0. 1 + 0. 232 × 0. 06 × 360 × 103 = 0. 495m3 /min即地膜中間覆土的最大需求量約為0. 495m3 /min。為了滿足地膜中間覆土的最大需求量，對輸土皮帶的最小轉速n 進行計算，最小轉速n 為B·h·π·d·n·η ≥0. 495m3 /min式中B —輸土板寬度(m);h—輸土板高度(m);d—上輸土輥直徑(m);n—輸土皮帶轉速(r /min);η —輸送效率。輸土板寬度B = 0. 15m、高度h = 0. 05m，上輸土輥直徑d = 0. 08m，輸送效率η = 0. 75。帶入數據，可求得n ≥350r /min (即輸土皮帶的最小轉速為350r /min)，則被動雙鏈輪的最小轉速也為350r /min。鋪膜裝置由伸縮方管及地膜懸掛架等組成:伸縮方管鉸接在機架上，可拆卸;地膜懸掛架的寬度可調節，調節范圍為130 ～ 170cm。

　　壓膜裝置由壓膜輥和壓膜輪等組成:左、右壓膜輥將地膜拉展以確保鋪膜和壓膜質量;中間壓膜輪將地膜壓緊的同時扎滲水孔。

　　覆土裝置由覆土安裝座、覆土限位桿及覆土圓盤等組成，用于地膜兩側膜邊覆土，確保地膜下的薯種被土壤完全覆蓋。通過覆土限位桿對覆土量大小進行調節，通過調節兩覆土圓盤的距離及角度確保覆土效果。

　　經機具結構設計后，側播機應實現:由拖拉機提供動力，施肥開溝器在整好的土地上開出兩行相距60cm、距地面深14cm 的施肥溝，將肥料條播在施肥溝內;播種開溝器在每一行施肥溝左、右兩側的17cm 處分別開出距地面深8cm 的種溝，排種器將薯種按“品”字形點播在種溝內，株距27cm;攏土圓盤和取土鏟對施肥溝、種溝覆土，1 行施肥溝及其左、右兩側的種溝形成1 個壟，一次形成2 個壟;一次形成的2 個壟之間形成小壟溝，小壟溝寬10cm;整形輪對壟面整形，每一壟的壟底寬50cm、壟高12cm，每一壟上的薯種分布在壟的兩側;一次成形的2 個壟與相鄰一次成形的2個壟之間形成大壟溝，大壟溝寬30cm;鋪膜裝置將寬140cm 的地膜鋪在一次成形的2 個壟上，膜中間用壓膜輪壓緊并扎滲水孔，同時取土整形裝置從地膜前方取土覆蓋;左、右壓膜輥將地膜拉展，左、右覆土圓盤對地膜兩邊覆土。

　　3 主要技術參數

　　配套動力/ kW: ≥26. 1

　　配套形式:后懸掛

　　施肥行數/ 行: 2

　　施肥行距/ cm: 60

　　施肥深度/ cm: 14 ～ 19(有級可調)

　　播種行數/ 行: 4

　　播種行距/ cm: 34

　　播種株距/ cm: 22 ～ 32(有級可調)

　　播種深度/ cm: 8 ～ 13 有級可調)

　　開溝器形式: 船形鏟式

　　排種器形式: 帶勺式

　　作業速度/ km·h - 1 : 2 ～ 3

　　設計生產率/ km·h - 1 : 0. 28 ～ 0. 42

　　外形尺寸(長× 寬× 高) /mm: 2 820 ×1 500 ×1 600

　　4 試驗及其分析

　　4. 1 空載轉速試驗

　　4. 1. 1 試驗條件

　　空載轉速試驗在內蒙古農業大學機械廠生產車間內進行。試驗設備及工具有: 拖拉機( 東方紅-200P，動力輸出軸額定轉速540r /min)，旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機，光電式轉速表(DT - 2234B，量程5 ～999. 9r /min，精度0. 1r /min)。

　　4. 1. 2 試驗結果與分析

　　旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機的空載轉速試驗結果。空載轉速試驗表明:由拖拉機動力輸出軸到被動雙鏈輪的傳動平穩，無卡滯現象。當主動雙鏈輪與被動雙鏈輪的齒數比為1:2、拖拉機動力輸出軸對被動雙鏈輪減速傳遞時，被動雙鏈輪所獲得的轉速小于其應獲得的最小轉速350r /min。此時，改變主動雙鏈輪與被動雙鏈輪的齒數比大于等于1. 6:1。也就是說，改變被動雙鏈輪與拖拉機動力輸出軸之間的傳動比大于等于1. 6:1，就可以滿足被動雙鏈輪的最小轉速。

　　4. 2 田間試驗

　　4. 2. 1 試驗條件

　　試驗地處內蒙古呼和浩特市賽罕區白塔村，海拔1 040m，年均降水量400mm 左右，無霜期113 ～ 134d，土壤類型壤土。試驗前先耙地，地塊土壤上虛下實，虛土部分深約10cm。

　　4. 2. 2 試驗材料

　　試驗供試馬鈴薯品種為克新1 號，對薯種進行切塊處理，薯塊質量范圍45 ～ 50g。試驗地膜選用厚度為0. 008mm、寬度為140cm 的聚乙烯吹塑農用地膜。

　　4. 2. 3 試驗設備

　　旱作馬鈴薯微壟覆膜側播機;拖拉機( 約翰迪爾- 654，動力輸出軸額定轉速720r /min)等。

　　4. 2. 4 試驗內容

　　1)不掛地膜、不裝化肥和薯種情況下，行進觀察:①施肥開溝器、播種開溝器處是否存在壅土;②取土整形裝置工作效果，測量壟底寬、壟距、壟高、小壟溝寬、大壟溝寬等參數。

　　2)掛地膜、不裝化肥和薯種情況下，行進觀察: 地膜是否緊貼地表;膜上的覆土量是否充足。

　　3)掛地膜、裝化肥和薯種情況下，行進測量如下參數:1 個壟上的施肥深度、播種深度;1 個壟上的播種行距;1 個壟上的播種株距。

　　4. 2. 5 試驗小結