【正文】 .......................................... 33 .1. 1 引言 大豆是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益較高的養(yǎng)地作物。近幾年來(lái)，北方主要冬小麥產(chǎn)區(qū)，大豆被視為低產(chǎn)作物而種植面積下降，僅占玉米播種面積的 3％左右。如把玉米、大豆間作種植，發(fā)揮這兩種作物的優(yōu)勢(shì)，可起到互補(bǔ)作用，既能增加單位面積產(chǎn)量，又能顯著提高單位面積營(yíng)養(yǎng)素的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過(guò)試驗(yàn)、示范、推廣證明 ??1 ，大豆玉米間作有多方面的效益，例如，增加收入：示范推廣這種玉米、大豆高效間作模式，在玉米比平播不減產(chǎn)或增產(chǎn)的前提下，每畝可增收大豆 200多斤；減少投入：由于大豆具有固氮作用，生長(zhǎng)后期不用追施氮肥，因此每畝可減少約半畝的玉米追肥量；共生互利、用地養(yǎng)地相結(jié)合：大豆具有根瘤固氮能力，其破裂根瘤、殘枝落葉、分泌物遺留于土壤，有益于間作玉米生長(zhǎng)，還可以培肥地力；含能量高。間作畝產(chǎn)量的含熱量，比單作大豆畝產(chǎn)量的含熱量高 — %，相當(dāng)單作玉米畝產(chǎn)量含熱量的 %以上。間作能有那么多好處，重要是地上部 光、熱資源的充分利用和地下部水分、養(yǎng)分資源得到充分合理互補(bǔ)利用。另外玉米對(duì)大豆菟絲子有抑制作用，玉米蟲害（玉米螟）的發(fā)生明顯減輕；增加土地面積，發(fā)展大豆生產(chǎn)，解決兩大作物爭(zhēng)地矛盾，起到互補(bǔ)作用，為提升糧食綜合生產(chǎn)能力，增加農(nóng)民收入，尋找到了新的增長(zhǎng)點(diǎn) ??2 。由于大豆玉米間作種植勞動(dòng)強(qiáng)度比平播大豆、玉米大，沒(méi)有配套的播種收獲機(jī)械的原因，大豆玉米間作種植模式在北方主要冬小麥區(qū)沒(méi)有得到推廣。 最近幾年，我國(guó)對(duì)玉米大豆的需求越來(lái)越大，特別是大豆，國(guó)產(chǎn)大豆嚴(yán)重不能自足，去 年我國(guó)的大豆 80%都是從國(guó)外進(jìn)口。隨著人們生活水平的提高，社會(huì)對(duì)蛋和肉的需求越來(lái)越大，而作為飼料重要來(lái)源的玉米已經(jīng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象（今年第一季度玉米的價(jià)格一路上漲）。面對(duì)我國(guó)耕地面積逐漸減少，而對(duì)大豆玉米的需求越來(lái)越大的現(xiàn)象，提高單位面積土地利用率迫在眉睫，大豆玉米間作種植必將成為一種趨勢(shì)，在這種情況下設(shè)計(jì)和研究大豆玉米間作播種機(jī)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和提高農(nóng)民的收入具有顯著的意義。 本文主要論述了大豆玉米間作播種機(jī)整體方案設(shè)計(jì)、各個(gè)重要零部件的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算、重要傳動(dòng)部件的校核。 .2. 2 播種技術(shù)的發(fā) 展 播種是種植業(yè)最重要的作業(yè)環(huán)節(jié)之一，播種機(jī)械是農(nóng)業(yè)機(jī)械重要組成部分，播種機(jī)的優(yōu)劣直接影響到農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、農(nóng)作物的產(chǎn)量以及農(nóng)產(chǎn)品的成本，因此發(fā)展高質(zhì)量的播種機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切要求。盡管播種機(jī)已有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，并且在幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家中早已實(shí)現(xiàn)了播種機(jī)械化，但迄今為止人們對(duì)播種機(jī)的改進(jìn)、提高和發(fā)展仍十分重視。我國(guó)由古代的瓠種、耬車，發(fā)展到現(xiàn)在的精密播種機(jī)，由仿制到自行研制，由單一機(jī)型到系列產(chǎn)品，播種機(jī)械經(jīng)歷了巨大的變化。 近幾年來(lái)，國(guó)外在發(fā)展播種機(jī)時(shí)所遵循的原則是：不斷更新工作原理，盡量完善其結(jié)構(gòu)，使其具 備良好的工作性能，以提高播種質(zhì)量，并注重提高播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性。例如配備多種排種部件以適應(yīng)不同作物種子的要求；采用不同的開(kāi)溝器和鎮(zhèn)壓輪以適應(yīng)不同的土壤條件，運(yùn)用變速裝置加大播量與施肥量的調(diào)節(jié)范圍；增加播種機(jī)的系列型號(hào)，以適應(yīng)與不同功率的拖拉機(jī)配套；通過(guò)提高作業(yè)速度或加大工作幅寬來(lái)提高工作效率；采用播種聯(lián)合作業(yè)和直接播種。目前國(guó)外精密播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理，以保證單 粒精密播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機(jī)上得以應(yīng)用。目前，我國(guó)的播種機(jī)仍以傳統(tǒng)的谷物條播為主，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。全國(guó)有 500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機(jī)，其中只有 10 家生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)和畜力播種機(jī)的產(chǎn)量已占到全國(guó)播種機(jī)產(chǎn)量的 90％以上。近幾年，我國(guó)的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)發(fā)展也較快，其機(jī)具主要有播種一施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)、耕作一播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)、松土一施肥一覆膜一穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī)和施水一播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè) ??3 。另外，精少量播種機(jī)具推廣勢(shì)頭強(qiáng)勁，小麥精少量播種機(jī)和中耕作物精密播種機(jī)推廣應(yīng)用迅速。 目前國(guó)內(nèi)谷物播種機(jī)大多是以外槽輪式排種器為核心工作部件，型號(hào)雖然很多，但由于外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)所限，排種脈動(dòng)性和種子溝內(nèi)分布不均勻性一直是半精密播種難以實(shí)現(xiàn)的主要因素。應(yīng)用量較小的錐盤式小麥精播機(jī)，雖然播量 .3. 和種子溝內(nèi)分布均勻性方面較傳統(tǒng)排種器有所突破和提高，但其種子破碎率卻高達(dá) 20％以上，嚴(yán)重影響了種子的出苗率，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的半精量播種的技術(shù)要求。上述兩種機(jī)型在整體結(jié)構(gòu)上均存在 著“一器一行”、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、排種各行一致性差等問(wèn)題，臃腫的機(jī)體給多行寬幅及耕播聯(lián)合作業(yè)帶來(lái)了較大的困難。為了解決上述問(wèn)題， 80年代中期中國(guó)農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院曾借鑒挪威 Staeelen條播機(jī)技術(shù)研制成功了離心式中央集排式谷物條播機(jī)，雖然在理論和結(jié)構(gòu)上是對(duì)“一器一行”的重大突破，機(jī)具的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果也比較理想，但由于排種錐筒的高速旋轉(zhuǎn)是靠地輪來(lái)傳動(dòng)的，而地輪在不同土壤和不同地表狀況下的工作可靠性不強(qiáng)、適應(yīng)性差，使離心集排難以達(dá)到理想的效果。 80 年代，美國(guó)、澳大利亞、加拿大、法國(guó)等國(guó)家開(kāi)始研制并廣泛使用氣力式精密播種機(jī) 械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大景應(yīng)用在谷物條播機(jī)上。例如美國(guó)的 Sunflower，法國(guó)的 Accord，澳大利亞的 Napier600、 JohnS— hearer，加拿大的 MorrisM620 等大型集排條播機(jī)，工作幅寬可達(dá) 8— 15m。目前，美國(guó)的 JohnDeere，加拿大的Flex． iCoil， MasseyFergson 谷物播種機(jī)已開(kāi)始使用二階分配式集排系統(tǒng)，工作幅寬已達(dá) 19． 52m，大大提高了播種作業(yè)的各行一致性和生產(chǎn)效率 ??3 。 3 大豆玉米間作種植模式 我 國(guó)大豆玉米間作種植模式重要有一下幾種。 7+1模式 以 7行大豆間作 1行玉米為 1個(gè)種植帶， 1個(gè)種植帶為 2m，大豆行距 25cm、株距 10～ 13cm，保證 19． 5～ 22． 5萬(wàn)株／ hm2 左右；玉米行距 25cm、株距 20cm，保證 2． 25萬(wàn)株／ hm2 左右 ??1 。 12+2模式 以 12行大豆間作 2行玉米為 1個(gè)種植帶， 1個(gè)種植帶為 2． 8～ 3． Om，大豆行距 20～ 23cm、株距 10～ 15cm，保證 22． 5～ 24． 0萬(wàn)株／ hm2 左右：玉米行距40cm、株距 2025cm、保證 3． 00～ 3． 75萬(wàn)株／ hm2 左右 ??1 。 2+2模式 .4. 以 2行大豆間作 2行玉米為 1個(gè)種植帶， 1個(gè)種植帶為 2m，大豆和玉米行距600mm，大豆和大豆行距 400mm，玉米和玉米行距 400mm；大豆株距 180mm，每穴兩株，玉米株距 160mm，每穴一株，這種種植模式大豆 /hm2 ，玉米 萬(wàn)株 /hm2 。 4 大豆玉米間作播種機(jī)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 針對(duì)播種技術(shù)現(xiàn)狀和 2+2 間作模式，下面對(duì)大豆玉米間作播種機(jī)主要工作部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。 大豆玉米間作播種機(jī)總體結(jié)構(gòu) 玉米免耕播種機(jī)是點(diǎn)播式的精密播種機(jī)。即在未進(jìn)行耕翻的土地上工作 .這種播種機(jī)的特點(diǎn)是行距大、播行少 , 所以工作部件將行單體式設(shè)計(jì)成組合式 , 即每播一行用一組獨(dú)立的播種單體來(lái)完成作業(yè)。單體可隨地面起伏以保證播種深度一致。還可以根據(jù)動(dòng)力的大小增減單體個(gè)數(shù)以適應(yīng)山地作業(yè)要求 , 且單體方便可調(diào)。該播種機(jī)主要由機(jī)架、種箱、轉(zhuǎn)倉(cāng)式排種器、播種開(kāi)溝器、地輪、覆土板等組成見(jiàn)圖 41。 圖 41 大豆玉米間作播種機(jī) .5. 1— 地輪 2 — 鏈罩 3— 調(diào)節(jié)拉桿 4— 軸承座 5— 種箱 6— 機(jī)架 7— 開(kāi)溝器 8— 護(hù)種板 9— 排種器 10— 護(hù)種板調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 11— 覆土板 12— 鏈罩 13— 拉桿 播種機(jī)排種器的選擇 目前我國(guó)播種機(jī)上常用的排種器有外槽輪式、窩眼輪式、轉(zhuǎn)倉(cāng)式、往復(fù)式。市場(chǎng)上還存在的排種器有氣吸式、圓盤式、撥輪式、指夾式、型孔帶式等。 外槽輪式主要用于谷物條播，不適合作物精播，目前普遍用于小麥等谷物類作物播種機(jī)。窩眼輪式排種器工作時(shí)，種子箱內(nèi)的種子靠重力落入旋轉(zhuǎn)的窩眼輪型孔內(nèi)，當(dāng)經(jīng)過(guò)刮種器時(shí)，多余的種子被刮掉，然后進(jìn)入護(hù)種區(qū)，轉(zhuǎn)到下方某一位置時(shí)，種子靠自重或推種器離開(kāi)型孔，落入種溝內(nèi)，窩眼輪式排種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是易傷種子，作業(yè)速度不宜超過(guò) 5m/s，不適合精密播種 ??4 。型孔帶式雖然傷種率低，但是也不適于高速作業(yè)，并且充足性能不好；圓盤式排種器可以用于中耕作物穴播和單粒精密播種，工作時(shí)，排種盤孔 內(nèi)充滿種子并隨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上的刮種器刮去多余的種子；當(dāng)型孔轉(zhuǎn)到排種口是，種子靠自重或被推種器推入下種口，落入種溝內(nèi)，該排種器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且排種速度高時(shí)，排種質(zhì)量會(huì)顯著下降；指夾式排種器排種過(guò)程中分夾種、清種、推種和導(dǎo)種四部分；種子被指夾強(qiáng)制夾住，工作可靠；對(duì)形狀較規(guī)則、尺寸差別不大的玉米種子比較適用；該排種器大部分零件是薄鋼板沖壓件和塑料件，重量較輕，拆裝方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排種底座及指夾磨損后排種性能下降，需定期更換，使用成本較高；播種株距由改變排種盤轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)。在作業(yè)速度 8km／ h 以內(nèi)排種性能良好 ，可以使用高速作業(yè)的要求；主要用于精密點(diǎn)播玉米，播大豆等其它作物時(shí)，需換用內(nèi)槽輪排種器，通用性差；但此排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件多，制造精密要求高 ??5 。氣吸式排種器排種盤吸孔直徑根據(jù)作物種子尺寸確定；可以單粒點(diǎn)播、穴播和條播；氣室吸力可通過(guò)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)、出口風(fēng)門大小來(lái)調(diào)節(jié)；通過(guò)調(diào)節(jié)排種盤轉(zhuǎn)速或改變孔數(shù)來(lái)適應(yīng)不同的株距的要求；該排種器的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)不同作物種子，對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)，損傷率小，能適應(yīng)較高速的播種作業(yè)，但需配置風(fēng)機(jī)，消耗功率多，而且制造和使用要求較高；主要 用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播種機(jī)上；由于國(guó)內(nèi)播種機(jī)械起步晚，發(fā)展慢，此技術(shù)在國(guó)內(nèi)還未成熟。轉(zhuǎn)倉(cāng)式排種器通過(guò)更換不同型號(hào)的勺匙（其形狀為不同直徑的圓形、橢圓形、橄欖 .6. 形）可以播種蔬菜、豆類、甜菜、玉米等；勺匙的容積與種子大小決定了每勺匙內(nèi)中子數(shù)，可單粒點(diǎn)播、穴播和條播；該排種器在運(yùn)轉(zhuǎn)中不損傷種子，無(wú)清種裝置；調(diào)節(jié)傳動(dòng)比可改變株距或每米粒數(shù)；作業(yè)速度較低，最大速度不能超過(guò) ／ h；此排種器由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，性價(jià)比高，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始在我國(guó)推廣使用了 ??4 。 通過(guò)以上對(duì)比分析，大豆玉米間作播種機(jī)選用轉(zhuǎn)倉(cāng)式排種器，排種器的形式如圖 42 圖 42 排種器 地輪的設(shè)計(jì) （ 1）地輪的布局方案 地輪后置可以兼做播種機(jī)鎮(zhèn)壓器，這樣可以減少播種機(jī)的工作部件，減少加工、制造、裝配，從而可以達(dá)到減少加工成本的目的；地輪后置便于設(shè)計(jì)安裝調(diào)節(jié)地輪高低的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，地輪不僅有提供動(dòng)力的功能，更有限深的作用，通過(guò)調(diào) .7. 節(jié)地輪可以達(dá)到調(diào)節(jié)播種深度；地輪后置可以增大地輪的附著力，減少地輪的滑移率 ??6 。所以此播種機(jī)選擇地輪放在整個(gè)機(jī)械的后面。 （ 2）地輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了保證在播種機(jī)前進(jìn)一定距離時(shí)播下的種子與拖拉機(jī)前進(jìn)速度的大小無(wú)關(guān)，排種器的排種速度必須與播種機(jī)的前進(jìn)速度嚴(yán)格同步，因此該轉(zhuǎn)倉(cāng)式精量播種機(jī)采用地輪驅(qū)動(dòng)。但是，由于地面凹凸起伏及地輪的不規(guī)則滑移，使排種速度與播種機(jī)前進(jìn)速度不能完全同步，這就影響了播種的均勻性和株距的準(zhǔn)確性。特別是在土壤含水量較大和地面有殘留作物秸稈、雜草時(shí)地輪的滑移率會(huì)更大。所以，為了減小地輪的滑移，我們采用了較大直徑（ 454mm? ）的地輪，并且在地輪外圈焊接小圓柱凸起，以增強(qiáng)其附著力 ??5 。 由于地輪的直徑太大，此播種機(jī)的地輪設(shè)計(jì)成帶有腹板的形式，為了減輕地輪的重量（如果地輪過(guò)重對(duì)種床會(huì)過(guò)于壓實(shí)，不利于種子發(fā)芽和生長(zhǎng)），在地輪腹板處開(kāi)孔，經(jīng)過(guò)計(jì)算后，在腹板處開(kāi)五個(gè)直徑為 140mm、圓周均勻分布的孔最合適；為了減輕地輪的重量，地輪腹板設(shè)計(jì)成厚度 10mm，為了加強(qiáng)強(qiáng)度在地輪腹板處加五筋；考慮到開(kāi)溝器開(kāi)溝寬度 40mm到 80mm，地輪與地表的接觸 面寬度設(shè)計(jì)成 100mm；考慮到此地輪間作鎮(zhèn)壓器的作用和減少地輪對(duì)地表的壓實(shí)力，地輪面設(shè)計(jì)成中間略微下凹形式。這樣設(shè)計(jì)后地輪的重量大約為 150N，符合大豆玉米農(nóng)藝要求。地輪形狀如圖 43 (3)地輪的定位設(shè)計(jì) 地輪通過(guò)鍵固定在地輪軸上，實(shí)現(xiàn)地輪的周向定位，軸向用套筒定位，然后通過(guò)拉桿固定在機(jī)架上 ??10 。 圖 43 地輪 .8. 傳動(dòng)裝置的布局設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，傳動(dòng)效率高，有因鏈條不需要像帶傳動(dòng)那樣張的很緊，所以作用在軸上的徑向力較小，鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作，所以此播種機(jī)傳動(dòng)選用鏈傳動(dòng) ??7 。 傳動(dòng)裝置布局設(shè)計(jì) ① 播種機(jī)機(jī)組的選擇 拖拉機(jī)行進(jìn)的速度選擇 V=5Km/h 即 取地輪直徑 D=454mm ② 計(jì)算傳動(dòng)比 播種機(jī)的總傳動(dòng)比可有公式（ 1）給出 ： 12 (1 )n ZAi nD???? ? (1) 其中： Z— 排種器每轉(zhuǎn)一周排種穴數(shù) A— 大豆