【正文】 功能聯(lián)合型方向發(fā)展。這對減少播種過程中漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促 進作用。 近年來，隨著馬鈴薯在我國的大量種植，研發(fā)并推廣與馬鈴薯生產(chǎn)相適應(yīng)機械取得了很大的發(fā)展，尤其是馬鈴薯種植機械，盡管我國機械研制和生產(chǎn)水平和歐美發(fā)達國家還有一定的差距，但是隨著我國科研人員的努力，這個差距正在不斷的縮小，各種先進的馬鈴薯播種機不斷問世，并在全國進行大量推廣和應(yīng)用。馬鈴薯種植機種類繁多，但按其工作工藝過程特征可分為三種：①最原始最簡單的機器開溝人工投薯種植型；②機器開溝、人工喂薯排薯器種植入溝型；③機器開溝、排薯器自動攫薯、傳遞、投薯入溝型。 馬鈴薯屬于大株型中耕作物或經(jīng)濟作物，其本身生長過程要求行距、大株距的播種方式。無論是整薯還是切塊種植都要求單顆點種。從精密種植要求來看，切塊種薯只能帶來更大的麻煩和負作用，遠遠超過其節(jié)約糧食的經(jīng)濟效益：①種薯切塊浪費巨大勞動力。③切塊種薯的形狀大小千差萬別，對精密種植機械化極為不利，將增加機械精密種植的難度；切塊種薯的切削斷面粘濕、易粘附、摩擦力增大，流動性變差，容易造成機械種植時的重舀、重夾、重植現(xiàn)象；還會因流動性變差而造成排薯過程的架空現(xiàn)象，最終造成漏植。顯然，在排種其方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。 排薯器是現(xiàn)代馬鈴薯精密種植機的核心工作部件，是種植機工作質(zhì)量、效能和特征的主要載體和體現(xiàn)者。 排種器研究現(xiàn)狀 排種器的主要技術(shù)參數(shù) （ 1）保證排種過程的穩(wěn)定性，旋轉(zhuǎn)一周或數(shù)周排薯的數(shù)量應(yīng)一定； （ 2）多行排種器的排薯量應(yīng)一致； （ 3）應(yīng)有較強的適應(yīng)性和通用性，能適應(yīng)不同分級種薯的要求； （ 4）排薯頻率應(yīng)能調(diào)整，誤差不超過額定量的 8%～ 10%； （ 5）漏植率、重植率和傷薯率不應(yīng)超過現(xiàn)行農(nóng)業(yè)的技術(shù)要求。圖 11 所示是鏈勺式排種器。在升運過程中，由于鏈條的抖動、機器的振動，托勺內(nèi)的多余種薯被篩出托勺，重新返回薯箱。當托勺攜薯塊繞過被動鏈輪的頂端后，即改變方向朝下，薯塊唄拋向前進的托勺背上，并投入 投薯管，隨著鏈勺的繼續(xù)下移，種薯沿著投薯管摩擦碰撞，采取運動阻力最小最穩(wěn)定的薯塊厚軸與地面平行的狀態(tài)移到下端的種薯扣。 鏈勺式排種器的結(jié)構(gòu)很緊湊，而且重量輕，調(diào)整保養(yǎng)方便，排種性能也很可靠，鏈勺式排種器無論是種植精 — 方面，還是通用性方面，都是比較先進的技術(shù)方案。 此外，還有針刺式排種器，主要用于美國。但針刺式排種器的嚴重缺點是傷薯，它可能引起菌毒感染，同時針刺本身脆弱，容易變形損壞，工作時被雜草泥土纏繞而不能持久工作 [3]。使用鋪膜種植我國由于人口眾多、人均耕地占有面積少，采用鋪膜種植方式可提高單產(chǎn)，使農(nóng)民獲得更好的經(jīng)濟效益 [4]。該技術(shù)操作簡單，易于被群眾接受，因而被大面積推廣。一種是先播種再覆膜，另一種 是先覆膜再播種。覆膜用覆膜機覆膜，此種方式在馬鈴薯薯塊發(fā)苗后需要人工打孔把苗露出來，而且秧苗露出后要有一段時間的緩苗期，這樣會影響作物的收獲期。如圖 21所示為及時放苗與未及時放苗的對比 圖 21 及時放苗與未及時放苗的對比 先覆膜再播種 此種方式是先 鋪膜后打孔然后點播、覆土。如下圖 22所示是機械覆膜過程，圖 23所示為膜上打孔器打孔過程，圖 24所示為打孔后人工點種覆土的過程 [3]。但就目前的情況而言，限制其推廣的主要因素是播種問題。研制新的馬鈴薯種植機械，實現(xiàn)地膜馬鈴薯的機械化覆膜于播種。因此，研究一 種能夠在膜上實現(xiàn)機械化打孔作業(yè)的種植機械勢在必行，實現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵是對打孔器精確排種的排種機構(gòu)的設(shè)計。 圖 24覆膜打孔后人工點種、覆土 設(shè)計的主要內(nèi)容 （ 1）種箱的設(shè)計 （ 2）排種器的總體設(shè)計 （ 3）排種盤的的設(shè)計 （ 4）傳動裝置的設(shè)計計算 總體方案設(shè)計 設(shè)計原則 總體方案是設(shè)計一種圓盤式的馬鈴薯排種機構(gòu)，與種 箱側(cè)面連接，整個排種機構(gòu)固定在馬鈴薯播種機機架上，排種盤要求能夠?qū)崿F(xiàn)單粒精量播種，不重播、不漏播。 基本結(jié)構(gòu) 該排種器由種薯筒、推種刮種器、排種盤、底座、排種立軸、水平排種軸、大錐齒輪、小錐齒輪構(gòu)成。排種圓盤采用半空設(shè)計以減輕重量，并且排種圓盤可根據(jù)不同大小的種薯而設(shè)計成不同大小的型孔來進行更換以適應(yīng)不同種薯的播種。 排種器的選型 （ 1）轉(zhuǎn)盤式排種器的整體結(jié)構(gòu)：如圖 41 所示 圖 41 轉(zhuǎn)盤式排種器結(jié)構(gòu)圖 1種薯筒； 2轉(zhuǎn)盤； 3下種口； 4底座； 5排種立軸； 6地輪軸； 7大錐齒輪； 8小錐齒輪； 9種薯筒蓋； 10種箱 （ 2）推種排種器的結(jié)構(gòu) 排種盤工作時，種薯靠自重充填入型孔內(nèi)，當排種盤轉(zhuǎn)速過高，即型孔處的線速度過高時，型孔充填性能降低，易造成空穴。如果不增設(shè)其它用以提高充填性能的輔助 機構(gòu)時，排種盤線速度超過此值，型孔的充填性能將大大惡化，因此，在此次設(shè)計中加入刮種推種器以提高種薯的填充性能，降低漏種率。保留在型孔被的種子轉(zhuǎn)到排出口時，型孔內(nèi)的種薯在自重和推種器的作用下，離開 型孔落入種溝內(nèi)，完成排種過程。各種播種機所采用的水平圓盤式排種器雖然在具體結(jié)構(gòu)參數(shù)、傳動方式等方面稍有不同，但大致是一樣的。但是種箱容量也不能太大，哪樣會增加機構(gòu)的重量，對播種機的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，還會影響機組的縱向移動性；種箱必須保證箱壁的傾斜角大于種子的 自然休止角，以保證種子能順利滑落到排種器，一般情況下種薯塊的自然休止角α =24176。這里選擇休止角α =30176。 種箱容積的計算 種箱的容量由播種的行距、株距、播種量和播種距離共同確定。預(yù)先設(shè)定該地塊的長度 D=1000m，播種機往返一次加一次種 子。最少應(yīng)等于一個往返行程，即地塊長度的兩倍（ m），取 L=2022m B—— 工作幅寬（ m），此處取 B=1100mm LBNmax—— 單位面積最大播種量（ kg/hm2 ） ,種薯的株距為 120mm，則在 100m 內(nèi)需要播種略為 833個，每個種子大 約種 50g，算出 Nmax≈ γ —— 種子的單位容積質(zhì)量（ kg/L）。因此單位容積內(nèi)能容納尺寸規(guī)格為 25mm 25 mm 25 mm 的種薯 125 個，每個種薯平均重 50g，算出來γ的值大約為取 L=2022； B=； Nmax=； r=。 5. 排種盤的設(shè)計 排種盤相關(guān)尺寸的確定 排種裝置是馬鈴薯播種機的核心部件 ,其性能直接影響播種作業(yè)質(zhì)量和效率 ,播種機的關(guān)鍵技術(shù)也體現(xiàn)在排種裝置的設(shè)計上 。為了獲得高的充種率，種子必須精選分級并按尺寸分級，形狀不規(guī)的種薯進一步加工，以保證種薯大 小均勻。 2） 本次設(shè)計參照有關(guān)機具，綜合考慮為改進其充種效果，見圖 51 圖 51 排種盤 本次設(shè)計中取排種盤直徑 228mm,內(nèi)孔直徑為 140mm,馬鈴薯株距 S=120mm,則排種盤型孔數(shù)目為 6。 .具體設(shè)計參數(shù)如圖 52 所示： 圖 52 排種盤 排種盤型孔尺寸確定 馬鈴薯種薯切塊大小與后代產(chǎn)量和產(chǎn)值有著十分密切的關(guān)系，種薯太小產(chǎn)量低，而種薯切塊較大，用種量增加，成本加大，薯農(nóng)難以承受，脫毒馬鈴薯的推廣 速度較慢。 在確定型孔尺寸時，要使種薯在填充幾率較大的情況下按一定的排列方式就位。 種薯特性 作為馬鈴薯種植機的主要工作對象，馬鈴薯薯塊的下述幾種特征參數(shù)是十分重要的，它們是：種薯的形狀，幾何尺寸和重量，摩擦角及自然休止角，彈性和塑性，種薯皮強度，抗擠壓強度，種薯的翻轉(zhuǎn)角及沿斜面移 動速度等。每個品種都有其不同的品質(zhì)、特征及經(jīng)濟價值。它的表皮已不是收獲時的光滑，細嫩和堅硬，而是蔫軟、皮厚、表面崎嶇不平，甚至長出嫩芽。 馬鈴薯塊莖不僅因品種和生長條件的不同而形態(tài)各異，而且在很大程度上與產(chǎn)量有關(guān)。當溫度和灌水規(guī)范急劇變化時，薯塊也會變的畸形而疙里疙瘩，外形極不規(guī)則 。摩擦力不僅直接影響排薯工藝過程，也會造成種薯表皮的損傷。 為了減少摩擦力， 種植機的零部件設(shè)計制造應(yīng)充分考慮表面精度和粗糙度。同一品種的種薯形狀也不規(guī)格固定，不具備統(tǒng)一的正幾何形狀。 試驗表明，由于種薯接觸底面的寬度、受力方向和形狀的不同，它可能采取滑動、滾動和翻轉(zhuǎn)三種運動狀態(tài)。 表 52 種薯切塊大小與生育期的關(guān)系 種薯塊 大小 /g 播種期 出苗期 現(xiàn)蕾期 開花期 成熟期 收獲期 成熟天數(shù)(d) 10 0222 0327 0417 0508 0609 0610 73 20 0222 0327 0417 0508 0607 0610 72 25 0222 0326 0415 0506 0605 0610 70 45 0222 0326 0415 0506 0603 0610 70 75 0222 0325 0413 0504 0603 0610 68 100 0222 0325 0413 0504 0603 0610 68 (2)種薯切塊大小對馬鈴薯產(chǎn)量的影響 表 53 種薯切塊大小對馬鈴薯產(chǎn)量的影響 種薯塊大小 g 2022 年 2022 年 2 年平均 單株產(chǎn)量 kg 折合產(chǎn)量 kg/hm2 播種量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 單株產(chǎn)量 kg 折合產(chǎn)量 kg/hm2 播種量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 折合產(chǎn)量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 10 28800 600 28200 25800 600 25200 27300 26700 20 33000 900 32100 34800 900 33900 33900 33000 25 43200 1500 41700 43800 1500 42300 43500 42022 45 45000 2700 42300 51000 2700 48300 48000 45300 75 48000 4500 43500 58800 4500 54300 53400 48900 100 48600 6000 42600 59400 6000 53400 54000 48000 從表 53可以看出， 202 2022年結(jié)果基本一致，各年度和 2年平均單株產(chǎn)量及折合產(chǎn)量都與種薯切塊大小呈正相關(guān)。而 25～ 100g 處理間差異不顯著，且增幅呈下降趨勢。 （ 2） 種薯切塊大 小與植株經(jīng)濟性狀的關(guān)系 表 54 種薯切塊大小與植株經(jīng)濟性狀的關(guān)系 種薯塊大 小 g 4 月 15 日 5 月 5 日 5 月 25 日 大中薯率 % 單株結(jié)薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 單株結(jié)薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 單株結(jié)薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 10 20 25 45 75 100 從表 54可以看出，單株結(jié)薯個數(shù)、塊莖重、生長前期日增重都與種薯大小呈正相關(guān)。 （ 3） 種薯切塊大小與植株生物學性狀的關(guān)系 表 55 種薯切塊大小與植株生物學性狀的關(guān)系 種薯塊大小 g 4 月 15 日 5 月 5 日 株高 cm 莖粗 cm 莖葉重 g 匍匐莖 個 株高 cm 莖粗 cm 莖葉重 g 匍匐莖 個 10 20 25 45 75 100 從表 55可以看出，各時期的株高和莖粗隨種薯大小的增加而增高增粗，苗期表現(xiàn)極為明顯，隨地上部的生長發(fā)育，到盛 花期后這種差異逐漸縮小。匍匐莖的個數(shù)隨種薯增大而增多，與單株結(jié)薯數(shù)、塊莖增重對產(chǎn)量的影響一致 [5]。為了使種薯順利排出型孔，型孔底部應(yīng)比上部稍大，如圖 56所示。為了使型孔內(nèi)多余種薯易被刮去，避免刮傷種薯，型孔后倒角α取15176。 圖 56 型孔形狀 傳動路線的確定 傳動路線要保證總體傳動可靠，不影響其它部件的正常工作。第一，行走輪隨拖拉機的前進而轉(zhuǎn)動，經(jīng)過輪軸帶動主動錐齒輪轉(zhuǎn)動；第二，主動輪將動力通過從動錐齒輪將動力傳遞給排種機構(gòu)，驅(qū)動排種圓盤轉(zhuǎn)動。可通過公示 61計算得到行走輪軸的轉(zhuǎn)速 n1 n1 =vdπ （ 61） 式中： v—— 行走輪的行駛速度 d—— 行走輪的直徑 經(jīng)計算得到 n1 ≈ 38r/min 按照設(shè)計要求，主動錐齒輪的轉(zhuǎn)速與行走輪軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)該相等，因此兩者之間的傳動比為 1。有試驗表明，隨著排種盤線速度的增加，型孔的充填性能下降，水平圓盤式排種器的極限線速度為 ～ n2 ≤ 2vr? =vs = =30r/min 這里取 v=，則 n2 =式中： s—— 圓盤周長 最終確定主、從動錐齒輪間傳動比為 i